2型糖尿病患者心肺耐力及其临床危险因素

李英 余红艳 张洁 邸阜生

[摘要]目的探討2型糖尿病（T2DM）患者心肺耐力及其临床危险因素。方法选取2020年1月1日至2021年4月30日就诊于天津市第三中心医院内分泌科的47例健康对照者（对照组）及129例 T2DM 患者（T2DM 组）为研究对象，比较 T2DM 患者与健康对照者的静态肺功能观测指标及心肺运动试验（CPET）观测指标。以峰值摄氧量（VO2peak）是否降低为标准将 T2DM 组患者分为正常组（ n=47）和降低组（ n=82），采用 logistic 回归分析 T2DM 患者 VO2peak 降低的临床危险因素。结果与对照组相比，T2DM 患者 VO2peak、峰值摄氧量占预计值的百分比（VO2peak%pred）、代谢当量、无氧阈（AT）、峰值氧脉、△摄氧量/△功率（△ VO2/△ Work）、潮气末二氧化碳分压（PetCO2）均明显降低，差异有统计学意义（ P <0.05）。与对照组相比，T2DM 患者峰值运动时的无效腔/肺通气（VD/VT  peak）、二氧化碳当量（VE/VCO2）明显升高，差异有统计学意义（ P <0.05）。单因素分析结果提示，BMI、糖化血红蛋白水平、吸烟史及谷丙转氨酶（ALT）水平是影响 T2DM 患者 VO2peak 降低的危险因素（ P <0.05）。多因素 logistic 回归结果提示，BMI ≥24、吸烟史、糖化血红蛋白水平、ALT 水平是 T2DM 患者 VO2peak 降低的独立危险因素（ P <0.05）。结论 T2DM 患者的心肺耐力明显降低，BMI ≥24、吸烟史、糖化血红蛋白水平、ALT 水平是 T2DM 患者心肺耐力降低的独立危险因素。

[关键词]2型糖尿病;心肺运动试验;峰值摄氧量;危险因素

[中图分类号] R587.2  [文献标识码] A   [文章编号]2095-0616（2021）24-0205-04

Cardiopulmonary endurance and its clinical risk factors in patients with type 2 diabetes mellitus

LI  Ying    YU  Hongyan    ZHANG  Jie    DI  Fusheng

Department of Endocrinology， Tianjin Third Central Hospital， Tianjin 300170， China

[Abstract] Objective To explore cardiopulmonary endurance and its clinical risk factors in patients with type 2 diabetes mellitus （T2DM）. Methods A total of 47 healthy control subjects （Control group） and 129 T2DM patients （T2DM group） who were admitted to the Department of Endocrinology， Tianjin Third Central Hospital from January 1， 2020， to April 30， 2021， were selected as research objects. The observation indexes of static pulmonary function and cardiopulmonary exercise test （CPET） were compared between T2DM patients and healthy control subjects. Patients with T2DM were divided into the normal group （n=47） and the decrease group （n=82） according to whether the peak oxygen uptake （VO2 peak） decreased or not. Logistic regression was used to analyze the clinical risk factors of decreases in VO2 peak in T2DM patients. Results Compared with the control group， VO2 peak， VO2 peak%pred， metabolic equivalent， anaerobic threshold （AT）， peak oxygen pulse， △ VO2/△ Work and partial pressure of end-tidal carbon dioxide （PetCO2） in T2DM patients were significantly reduced， with statistically significant differences （P <0.05）. Compared with the control group， the ineffective chamber/lung ventilation （VD/VTpeak） and carbon dioxide equivalent （VE/VCO2） of T2DM patients during peak exercise were significantly higher， with statistically significant differences （P <0.05）. The results of the univariate analysis showed that BMI， glycosylated hemoglobin level， smoking history， and alanine transaminase （ALT） level were the risk factors for lowering VO2 peak in T2DM patients （P <0.05）. Multivariate logistic regression results showed that BMI ≥24， smoking history， glycosylated hemoglobin level， and ALT level were independent risk factors for the decrease of cardiopulmonary endurance in T2DM patients （P <0.05）. Conclusion Cardiopulmonary endurance of T2DM patients significantly reduces. BMI ≥24， smoking history， glycosylated hemoglobin level， and ALT level are independent risk factors for the reduction of cardiopulmonary endurance of T2DM patients.

[Key words] Type 2 diabetes mellitus; Cardiopulmonary exercise test; Peak oxygen uptake; Risk factor

2型糖尿病（T2DM）患者血管病变会导致多种并发症[1]，肺脏也是并发症的靶器官之一[2]。T2DM 患者肺功能的降低往往是亚临床的[3]，但当出现心脏或肺相关的疾病时，其肺功能的下降速度是正常人的2～3倍[2]。这导致 T2DM 患者在呼吸系统病毒大流行时期的发病率及病死率显著增加[4-5]。如何早期识别 T2DM 患者的肺功能障碍并进行干预，对患者本人及节约医疗资源都具有重要意义。

心肺功能运动试验（CPET）可以反映测试者的心肺耐力，广泛应用于临床[6]。肺功能受损会导致心肺耐力下降[7]。为探究 T2DM 患者肺功能是否受损，本研究对比分析 T2DM 患者和健康者的 CPET 结果，并探讨 T2DM 患者心肺耐力下降的危险因素。

1资料与方法

1.1一般资料

收集2020年1月1日至2021年4月30日就诊于天津市第三中心医院内分泌科的47例健康对照者（对照组）及129例 T2DM 患者（T2DM 组）为研究对象。本研究遵循《世界医学大会赫尔辛基宣言》，经天津市第三中心医院伦理委员会批准，获得研究对象本人同意并签署知情同意书。T2DM 组纳入标准：①符合中国 T2DM 防治指南（2017年版）[8] 中的诊断标准;② T2DM 持续时间至少1年;③空腹血糖<16.7 mmol/L，④血压未超过160/100 mmHg;⑤可配合完成 CPET;⑥签署知情同意书。T2DM 组排除标准：①存在急性感染;②存在原发性肺部疾患，如肺部肿瘤、慢性阻塞性肺疾病、感染性肺疾病等;③合并严重并发症，如严重心功能不全、严重眼底病变、严重糖尿病肾病、新发卒中等。对照组纳入标准：①未达到 T2DM 诊断标准;②血压未超过160/100 mmHg;③可配合完成 CPET;④签署知情同意书。对照组排除标准：存在原发性的肺部疾患及心脏疾病或其他影响运动能力的疾病。 VO2peak%pred <80%被认为是 VO2peak 降低[7]，以此为基准将 T2DM 组患者分为正常组（ n=47）和降低组（ n=82）。

1.2方法

研究采用美国森迪斯（VmaxEncore）心肺功能测试仪。受试者完成静态肺功能测定后行 CPET 检测，运动中保持60 r/min 的转速，整个过程需监测心率、血压、血氧饱和度及12导联心电图。

1.3观察指标

静态肺功能观测指标包括肺活量占预计值百分比（FVC%pred），第1秒用力呼气容积占预计值百分比（FEV1% pred），FEV1占 FVC 百分比（FEV1/FVC）。 CPET 观测指标包括 VO2peak、VO2peak%pred、代谢当量、AT、峰值氧脉、△ VO2/△ Work、静息时的无效腔/肺通气（VD/VT  rest）、VD/VT  peak、PetCO2、氧当量（VE/VO2）、VE/VCO2，统计 T2DM 患者的血脂、肝功能、血糖、胰岛素抵抗、糖化血红蛋白等相关指标用于 VO2peak 降低的危险因素分析。

1.4统计学分析

应用 SPSS 26.0统计学软件进行统计分析。计量资料用（ x ±s）表示，两组之间的差异分析用 t 检验，计数资料用[n （%）]表示，两组之间的差异分析用χ2检验。多因素 logistic 回归用于分析单因素分析中具有统计学意义的危险因素。P <0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1两组一般资料比较

两组间年龄、性别、身高、体重、BMI、吸烟史差异无统计学意义（ P >0.05）。见表1。

2.2两组静态肺功能比较

两组FVC%pred， FEV1%pred 以及 FEV1/FVC 差异无统计学意义（ P >0.05）。见表2。

2.3两组CPET核心指标比较

与对照组相比，T2DM 组患者 VO2peak、 VO2peak%pred、AT、代谢当量、峰值氧脉、△ VO2/△ Work、PetCO2均明显降低，差异有统计学意义（ P <0.05）;VD/VT  peak、VE/VCO2明显升高，差异有统计学意义（P <0.05）。两组 VD/VT rest、VE/VO2差异无统计学意义（ P >0.05）。见表3。

2.4 T2DM组患者VO2peak降低的单因素分析

结果提示 BMI、吸烟史、糖化血红蛋白水平及 ALT 水平是影响 T2DM 患者 VO2peak 降低的危险因素（ P <0.05）。见表4。

2.5 VO2peak降低的多因素分析

以 VO2peak 是否降低为因变量，纳入单因素分析有统计学意义的参数， logistic 回归分析结果提示 BMI ≥24、吸烟史、糖化血红蛋白水平、ALT 水平是 T2DM 患者 VO2peak 降低的独立危险因素（ P <0.05）。见表5～6。

3讨论

静态肺功能的结果提示静息时 T2DM 患者与健康者无明显差异，说明 T2DM 患者的肺功能异常不易被察觉[3]。但是 CPET 的结果比較表明 T2DM 患者的 VO2peak 明显降低，心肺耐力明显下降，提示当人体对肺功能有更高的要求后，这种异常就会暴露出来，影响患者的运动能力。这也说明 CPET 对肺功能异常有极高的敏感性，用此方法可以筛查早期肺功能异常，对亚临床肺功能障碍做到早发现、早干预，避免疾病进一步发展。

VO2peak 降低的原因涉及心脏、肺脏、肌肉等全身多个系统[6]。本研究中 T2DM 患者的 VO2peak 显著低于对照组。提示 T2DM 患者的心肺耐力明显低于正常人，但具体的原因仍需进一步分析。

除 VO2peak 之外，T2DM 组患者的 VO2peak%pred、 AT、代谢当量、峰值氧脉、△ VO2/△ Work、PetCO2 均低于对照组，进一步说明 T2DM 患者的心肺耐力较正常人明显下降[9]。此外，T2DM 组患者 VD/VT peak 高于对照组，提示 T2DM 患者无效通气比例上升; T2DM 组患者 VECO2高于对照组，提示与健康者相比，T2DM 患者肺气体交换功能明显降低[10];T2DM 组患者 PetCO2明显低于对照组，提示 T2DM 患者肺生理无效腔增加[11]。T2DM 患者 VO2peak 降低的原因可能是血糖波动引起肺纤维化，继而引发肺弥散功能障碍[2]。如果疾病进一步发展，还会增加患者肺癌发生的风险[12]。

多因素 logistic 回归结果提示吸烟史、BMI ≥24、糖化血红蛋白水平以及 ALT 水平都是 VO2peak 降低的独立危险因素。有研究显示，在健康者中，BMI 超重人群的 VO2peak 也常低于正常人[13]。吸烟也会引起肺功能受损[14]，本研究结果提示，相同情况下，吸烟的 T2DM 患者心肺耐力降低的危险度是不吸烟患者的19.361倍。本研究结果还表明糖化血红蛋白水平每增加1，VO2peak 降低的危险度就增加2.655倍，这可能是因为长期血糖控制不良导致肺发生病变[2]。此外，ALT 增高的也是 T2DM 患者 VO2peak 降低的独立危险因素，这可能是因为肝损害时的内环境导致肺血管扩张缺陷，影响肺功能[15]。T2DM 患者戒烟、保持正常 BMI 指数、控制血糖、关注自身肝脏功能可有助于维持正常的 VO2peak，提高自身的呼吸储备，提高生存质量，降低出现心肺疾病时的重症率和病死率。

T2DM 患者的心肺耐力明显降低，机制可能是 T2DM 患者的肺弥散功能明显受损。吸烟史、 BMI ≥24、糖化血红蛋白水平以及 ALT 水平是 T2DM 患者心肺功能降低的独立危险因素。T2DM 患者可以通过干预上述危险因素提高自身的心肺耐力，提高自身在出现心肺系统疾病时的呼吸储备，降低重症率和病死率。

[参考文献]

[1]Kolodziejczyk AA，Zheng D，Shibolet O，et al.The role of the microbiome in NAFLD and NASH[J].EMBO Mol Med，2019，11（2）：e9302.

[2]Pitocco D，Fuso L，Conte EG，et al.The diabetic lung--A new target organ？[J].Rev Diabet Stud，2012，9（1）：23-35.

[3]Hsia CC，RaskinP.Lung function changes related to diabetes mellitus[J].Diabetes Technol Ther，2007，9（1）：S73-82.

[4]Singh AK，Gupta R，Ghosh A，et al .Diabetes in COVID-19： Prevalence， pathophysiology， prognosis and practical considerations[J].Diabetes MetabSyndr，2020，14（4）：303-310.

[5]Yang JK，Feng Y，Yuan MY，et al.Plasma glucose levels and diabetes are independent predictors for mortality and morbidity in patients with SARS[J].Diabet Med，2006，23（6）：623-628.

[6]Tran D. Cardiopulmonary Exercise Testing[J].Methods Mol Biol，2018，1735：285-295.

[7]Goulart CDL，Dos Santos PB，Caruso FR，et al.The Value of Cardiopulmonary Exercise Testing in Determining Severity in Patients with both Systolic Heart Failure and COPD[J].Sci Rep，2020，10（1）：4309.

[8]中華医学会糖尿病学分会.中国2型糖尿病防治指南（2017年版）[J].中国实用内科杂志，2018，38（4）：292-344.

[9]Sue DY，Hansen JE.Normal values in adults during exercise testing[J].Clin Chest Med，1984，5（1）：89-98.

[10]Pastré J，Prévotat A，Tardif C，et al.Determinants of exercise capacity in cystic fibrosis patients with mild-to- moderate lung disease[J].BMC Pulm Med，2014，14：74.

[11]Rocco EA，Prado DM，Silva AG，et al.Effect of continuous and interval exercise training on the PETCO2 response during a graded exercise test in patients with coronary artery disease[J]. Clinics（Sao Paulo），2012，67（6）：623-628.

[12]Park HJ，Joh HK，Choi S，et al .Type 2 diabetes mellitus does not increase the risk of lung cancer among never-smokers： a nationwide cohort study[J].Transl Lung Cancer Res，2019，8（6）：1073-1077.

[13]Mondal H，Mishra SP. Effect of BMI， Body Fat Percentage and Fat Free Mass on Maximal Oxygen Consumption in Healthy Young Adults[J].J Clin Diagn Res，2017，11（6）：CC17-CC20.

[14]Allinson JP，Hardy R，Donaldson GC，et al.Combined Impact of Smoking and Early-Life Exposures on Adult Lung Function Trajectories[J].Am J Respir Crit Care Med，2017，196（8）：1021-1030.

[15]Polavarapu N，Tripathi D.Liver in cardiopulmonary disease[J].Best Pract Res Clin Gastroenterol，2013，27（4）：497-512.

（收稿日期：2021-09-02）