彭永 朱欢 刘尧峰 吴香芝 周慧敏 肖哲 刘晓丽
摘 要 目的:比较24周太极拳运动、太极拳结合弹力带抗阻运动对2型糖尿病(T2DM)患者足背微循环功能的影响,并从血管内皮功能探讨运动改善T2DM患者足背微循环功能的机制。方法:将60名T2DM患者分为对照组、太极拳运动组、太极拳结合弹力带抗阻运动组。太极拳运动组受试者每周进行6次、每次1 h的24式简化太极拳锻炼。太极拳结合弹力带抗阻运动组受试者每周进行4次太极拳锻炼(太极拳锻炼方法同太极拳运动组),同时,每周进行2次、每次1 h的弹力带抗阻运动,2次弹力带抗阻运动训练间隔2~3天。对照组受试者保持正常的生活习惯不变。分别在运动干预前后对3组受试者的微血管反应性(MR)、经皮氧分压(TcPO2)、肌氧饱和度(SmO2)、空腹血糖(FBG)、糖化血红蛋白(HbA1c)、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)、一氧化氮(NO)、内源性一氧化氮合酶(eNOS)、内皮素-1(ET-1)、血管内皮细胞生长因子(VEGF)等指标进行测试。运用协方差分析探讨运动干预后不同组间各指标的差异,运用t检验探讨组内受试者运动干预前后各指标的差异。结果:1)在运动干预后,太极拳组和太极拳结合抗阻运动组的体脂率、腰臀比、FBG、HbA1c、FINS、HOMA-IR 与对照组相比有显著差异(p<0.05),太极拳结合抗阻运动组的体重、BMI与对照组相比有显著差异(p<0.05),太极拳结合抗阻运动组的HOMA-IR与太极拳组相比有显著差异(p<0.05);2)在运动干预后,太极拳组和太极拳结合抗阻运动组的 MBP 加热值、AVBC 加热值、TcPO2 和 SmO2与对照组及运动干预前相比有显著差異(p<0.05),太极拳结合抗阻运动组的MBP 加热值与太极拳组相比有显著差异(p<0.05);3)在运动干预后,太极拳组和太极拳结合抗阻运动组NO、eNOS、ET-1、VEGF与对照组及运动干预前相比有显著差异(p<0.05)。结论:24周太极拳运动和太极拳结合抗阻运动可显著改善T2DM患者的足背微循环功能,其机制可能与血管内皮功能的增强有关。但是2种运动方式对T2DM患者的足背微循环功能及血管内皮功能的干预效应无显著差异。
关键词 太极拳;太极拳联合弹力带抗阻;T2DM;微循环;血管内皮功能
中图分类号:G 804.5 学科代码:040302 文献标志码:A
DOI:10.14036/j.cnki.cn11-4513.2023.01.009
Abstract Objective: To compare the effects of 24-week Taijiquan exercise and Taijiquan combined with elastic band resistance exercise on microcirculation function in patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM), and to explore the mechanism of exercise improving microcirculation function in patients with T2DM from the change of vascular endothelial function. Methods: Sixty patients with T2DM were divided into control group, Taijiquan exercise group and Taijiquan combined with elastic band resistance exercise group. The Taijiquan exercise group has 24 simplified Taijiquan exercises for 1 hour six times a week; Taijiquan combined with elastic band resistance exercise group takes Taijiquan exercise four times a week (Taijiquan exercise method is the same as Taijiquan exercise group), and at the same time takes an elastic band resistance exercise twice a week for one hour each time, with an interval of 2-3 days between the two elastic band resistance trainings. The subjects in the control group maintained their normal living habits. Microvascular reactivity, percutaneous oxygen partial pressure (TCPO2), muscle oxygen saturation (SmO2), fasting blood glucose (FBG), glycosylated hemoglobin (HbA1c), insulin resistance index (HOMA-IR), nitric oxide (NO), endogenous nitric oxide synthase (eNOS), endothelin-1 (ET-1) and endothelial growth factor (VEGF) were measured before and after the intervention. The differences in each indicator among the different groups after the intervention were analyzed using covariance analysis, and data before and after exercise interventions within the group were analyzed using paired t-test. Results: 1) After intervention, the waist-to-hip ratio (WHR), FBG, HbA1c, FINS, and HOMA-IR of Taijiquan exercise group and Taijiquan combined resistance exercise group were significantly different from those of the control group(p<0.05). The body weight and BMI of Taijiquan combined resistance exercise group were significantly different from those of the control group(p<0.05). The HOMA-IR of Taijiquan combined resistance exercise group was significantly different from that of Taijiquan exercise group(p<0.05). 2) After intervention, the MBP heating value, AVBC heating value, TcPO2,and SmO2 of Taijiquan exercise group and Taijiquan combined resistance exercise group were significantly different from those of the control group and before intervention (p<0.05), and the MBP heating value of Taijiquan combined resistance exercise group was significantly different from that of Taijiquan exercise group. 3) After intervention, the NO, eNOS, ET-1, and VEGF of Taijiquan exercise group and Taijiquan combined resistance exercise group were significantly different from those of the control group and before intervention (p<0.05). Conclusion: 24-week Taijiquan exercise and Taijiquan combined with resistance exercise may improve the microcirculation function of dorsal foot of T2DM patients by regulating vascular endothelial function. The mechanism may be related to the enhancement of vascular endothelial function. However, there was no significant difference in the intervention effect of the two exercise modes on the dorsum microcirculation and vascular endothelial function of T2DM patients.
Keywords Taijiquan; Taijiquan combined with elastic band resistance; T2DM; microcirculation; vascular endothelial function
2型糖尿病(缩写为“T2DM”)是一种伴有胰岛素抵抗和血糖代谢紊乱的综合征[1]。微循环是指微动脉和微静脉之间的血液循环。微循环功能障碍不仅是诱导T2DM发生的重要因素,同时也是T2DM常见的慢性血管并发症[2]。微循环功能障碍会导致血管内皮或平滑肌调节功能异常,并作为始动因素诱发T2DM血管病变[3]。随着T2DM病情的变化,微循环功能障碍会进一步加剧,可能出现糖尿病足溃疡、糖尿病肾病、视网膜病变及下肢动脉硬化。此外,微循环作为机体物质能量代谢的唯一途径,其功能障碍会进一步加剧糖、脂肪等能量物质代谢紊乱,加重T2DM患者的病情。因此,改善T2DM患者微循环功能不仅能减少慢性并发症发生的风险,而且有助于血糖、血脂的调控。而运动疗法是改善T2DM患者微循环功能的有效方式。
24式简化太极拳作为太极拳拳种之一,是典型的有氧运动,不仅动作简单易掌握,且健身效果佳,对T2DM患者的血糖调控效应已得到国内外学者的证实[4-6]。例如:朱欢等的研究表明,长期的24式简化太极拳运动能提高中老年人、轻度高血压患者微血管反应性(缩写为“MR”),从而能改善微循环功能[7-8]。此外,有研究表明,抗阻运动能改善T2DM患者微循环功能,且在T2DM患者胰岛素抵抗、肌肉体积等方面干预效果更佳[9]。相较于一般的抗阻运动,弹力带抗阻运动具有操作性强、运动损伤风险小、性价比高等优点。弹力带抗阻运动可利用弹力带自身弹性阻力作用使人体全身大部分肌肉得到锻炼。有研究表明,弹力带抗阻运动能有效调节T2DM患者的血糖水平,增强患者对胰岛素的敏感性,适合T2DM患者进行锻炼[10]。但是对于弹力带抗阻运动与太极拳结合干预效果的研究较少,太极拳结合弹力带抗阻运动是否比单一练习太极拳或单一进行弹力带抗阻运动的干预效果更好尚未明确。同时,运动干预改善T2DM患者微循环功能的生物学机制也需进一步研究。
微血管反应性是指在不同的刺激下(例如:血流阻断、局部肌肉组织加热)微血管血流灌注量的变化能力。该指标在临床上已广泛应用于微循环功能的评估[7-8]。经皮氧分压(缩写为“TcPO2”)是一种评估人体组织血流灌注的非侵入性方法,已广泛应用于皮肤血流灌注量的检测和微循环功能的评估,而肌氧饱和度(缩写为“SmO2”)是反映肌肉需氧与供氧平衡及肌肉代谢的重要指标,与微血管反应性、TcPO2呈正相关。因此,微血管反应性、TcPO2 、SmO2不仅是评估微循环功能的重要指标,而且将微血管反应性、TcPO2 与SmO2相结合检测的结果能反映出微血管向肌肉细胞输送氧气的能力。基于此,本研究通过对T2DM患者进行为期24周的太极拳运动、太极拳结合弹力带抗阻运动干预,比较不同运动方式对T2DM患者的微血管反应性、TcPO2、SmO2的影响,并从血管内皮功能方面探讨运动改善T2DM患者微循环功能的机制,为改善T2DM患者微循环功能提供理论与实践依据。
1 研究对象与研究方法
1.1 研究对象
受试者入选标准:1)年龄为50~69岁,生活在湖北省恩施城区的T2MD患者;2)空腹血糖介于7~16.7 mmol/L;3)无明显酮症、严重的心脑血管疾病;4)具有正常的沟通能力;5)在2021年3月至8月,每周固定运动时间为6次。
受试者排除标准:1)1型糖尿病及收缩压>150 mmHg和(或)舒张压>95 mmHg;2)有运动性低血糖、酮症酸中毒或血酮体大于4 mmol/L及微量蛋白尿大于200 mg/L;3)伴有各种心率失常、心功能不全、冠心病、心衰、一次性心脏病、心脏手术、心梗、安静或运动时出现胸痛等;4)骨关节病变,不能完成半蹲、单脚站立等姿势或具有明显外伤未愈者;5)有精神障碍、意识障碍、沟通障碍者;6)糖尿病视网膜病变III期患者。
最终筛选出60名(男受试者与女受试者各30人)符合条件的受试者,按照男女比例(1:1)将受试者随机分为对照组、太极拳组、太极拳结合弹力带抗阻运动组(简称“太极拳结合抗阻运动组”)。在运动干预期间,太极拳组有1名女性主动退出锻炼,太极拳结合弹力带抗阻运动组有1名女性的运动锻炼次数没有达到应锻炼次数的85%,最终太极拳组和太极拳结合抗阻运动组各有19名受试者纳入最终的统计分析。在运动干预前,对3组受试者基本情况进行统计学分析发现,组间差异无统计学意义,具体情况见表1。本研究获得湖北民族大学生物医学伦理委员会批准(批准文件号:HBMZDX 2021033),且所有受试者均签署了由课题组制作的书面《知情同意书》。
1.2 研究方法
1.2.1 运动干预方法
1)运动内容与运动强度。运动内容与运动强度的选择参考了美国运动医学会(缩写为“ACSM”)和美國糖尿病协会(缩写为“ADA”)联合推出的“T2DM运动指南”及前人的研究经验[11-12]。太极拳组受试者每周进行6次、每次60 min的24式简化太极拳(杨氏)锻炼(不包括准备活动和放松活动)。在运动干预的前2周,受试者的运动强度为6~8 min练完一套24式简化太极拳动作,每套动作练完后休息3~5 min。2周后所有受试者需配合呼吸完成套路动作,同时受试者根据自身健康状况及运动能力的变化调整运动强度,即调整为4~6 min练完一套动作。太极拳结合抗阻运动组每周进行4次太极拳训练(太极拳的锻炼方法参照太极拳组),同时,每周进行2次、每次60 min的弹力带抗阻运动训练[12-13]。依据《中国T2DM防治指南(2020年版)》,2次弹力带抗阻运动训练至少间隔48 h[14]。抗阻运动训练采用弹力绷带(约4~7 kg),分别进行上肢、躯干和下肢的抗阻运动练习。其中:上肢动作包括前平举、站姿水平举、站姿弯举、站姿推举;躯干动作包括T字练习、背部下拉;下肢动作包括深蹲、箭步蹲、站姿腿内收、站姿腿外展、站姿后抬腿、站姿腿屈伸[15-16]。受试者在做深蹲动作时,背部离墙20 cm [17]。抗阻运动训练以每个动作重复8~10次后身体有轻度疲劳感为强度依据,每个动作完成后休息20~30 s,每次重复练习2~3组,组间休息5~10 min。在运动干预过程中,所有受试者根据自身身体状况及运动能力的变化调整抗阻练习的拉伸幅度和初始长度,当感觉持握宽度和拉伸的幅度能够最多重复3次时可调整拉伸幅度和持握的宽度。对照组受试者在运动干预期间维持原有生活习惯,不进行额外的体育锻炼。所有受试者在运动干预期间均保持原来的饮食及用药习惯(包括药物种类、剂量等)。
2)运动频率和运动周期。在2021年3—9月,患者可根据自己的空闲时间选择6个时间段(周一至周五每晚7∶00-8∶30,周六、周日下午3∶00-4∶30和晚上7∶00-8∶30),每次运动90 min,其中:热身运动为15 min,放松运动为15 min,共持续24周。
3)运动锻炼地点。为了方便患者就近运动锻炼,分别在湖北民族大学行政楼、恩施州文化中心及恩施州风雨桥设置了运动干预点。
1.2.2 测试指标及测试仪器
在运动干预开始的前一天及运动干预结束的第2天(晨起空腹状态下)分别对3组受试者的体重、体脂、腰臀比、足背微循环功能指标、血液指标进行测试。
1)体重、体脂及腰臀比。体重、体脂及腰臀比使用“健民/GMCS-TZL3”体脂测试仪进行测试。
2)足背微循环功能指标。以微血管反应性、TcPO2、SmO2为评估指标,并将3个指标相结合进行足背微循环功能评估。微血管反应性测试指标包括微血管血流灌注量(缩写为“MBP”)、血细胞移动速度(缩写为“AVBC”)、血细胞浓度(缩写为“CMBC”),测试数据包括基础值和加热后值(44 ℃)。测试部位为右脚足背部第一趾骨和第二趾骨间的踇长伸肌腱和趾长伸肌腱凹陷处的骨间背侧肌。微血管反应性、TcPO2测试仪器为双通道激光多普勒血流检测仪。SmO2测试仪器为“Moxy”近红外光无线肌氧测试系统,测试部位与足背微循环血流灌注量测试部位一致。
3)血液指标。在运动干预开始的前一天及运动干预结束的第2天早晨8∶00于湖北民族大学附属医院抽取受试者的肱动脉血液4 ml(晨起空腹状态下),离心取血清,一部分储存于冰箱(冰箱内温度为-80 ℃)待测内皮素-1(缩写为“ET-1”)、一氧化氮(缩写为“NO”)、内皮型一氧化氮合酶(缩写为“eNOS”)、血管内皮细胞生长因子(缩写为“VEGF”)。另一部分血清用于检测受试者的空腹血糖(缩写为“FBG”)、糖化血红蛋白(缩写为“HbA1c”)、空腹胰岛素(缩写为“FINS”),测试地点为湖北民族大学附属医院检验科。其中:FBG采用己糖激酶法检测,试剂盒为葡萄糖测定试剂盒 (武汉生之源生物公司生产);HbA1c采用高效液相法测试,使用的试剂盒为HbA1c测定试剂盒 (武汉生之源生物公司生产);胰岛素采用化学发光法检测,使用的试剂盒为胰岛素测定试剂盒 (武汉生之源生物公司生产)。胰岛素抵抗指数(缩写为“HOMA-IR”)根据FBG和胰岛素计算得出,计算公式为:HOMA-IR=(空腹胰岛素×空腹血糖)/22.5。ET-1、NO、eNOS和VEGF采用ELISA测试,测试方法及试剂由南京建成生物工程研究所提供,测试地点为南京建成生物工程研究所。
1.2.3 运动干预质量与运动损伤风险控制
1)为了保证每个运动锻炼点的运动干预效果一致,在运动干预前由资深太极拳教师对12名运动干预人员进行24式简化太极拳动作培训,确保所有运动干预人员熟练地、正确地掌握太极拳技术动作。2)每次运动锻炼前,运动干预人员对受试者的血压、心率及血氧饱和度进行测量,如果血压过高或者心率过快,待血压和心率稳定后再进行运动锻炼。3)在运动锻炼过程中, POLA团队通过心率表和血氧饱和度测试仪监控受试者运动时的心率和血氧饱和度,以保证受试者在运动过程中的安全,并同时记录每次运动的运动负荷。4)在运动锻炼结束后,对受试者的血压、心率及血氧饱和度进行测试,测试后待受试者的血压、心率及血氧饱和度恢复到正常水平才可以离开。5)为了避免受试者在运动过程中出现膝关节疼痛,要求受试者在运动锻炼过程中将身体重心保持在两腿之间。6)在运动干预期间的每个月对所有受试者进行一次心電图检查,排除相应的运动损伤风险。
1.2.4 统计学方法
采用统计软件“SPSS25.0”对所采集的数据进行统计学分析,结果以平均数±标准差(■±s)表示,使用“S-W”检测方法对数据的正态分布情况进行检验。组间比较采用以运动干预前各指标基线值为协变量的协方差分析,当差异有统计学意义时进一步进行Bonferroni分析;组内比较采用配对样本t检验,当p<0.05时差异有显著性。
2 结果
2.1 3组受试者的基础指标在运动干预前后的变化
由表2可知,组间比较显示:运动干预后的太极拳组和太极拳结合抗阻运动组的体脂率、腰臀比、FBG、HbA1c、FINS、HOMA-IR 与对照组相比均有显著差异(p<0.05);运动干预后的太极拳结合抗阻运动组的体重、BMI与对照组相比均有显著差异(p<0.05);运动干预后的太极拳结合抗阻运动组的HOMA-IR与太极拳组相比有显著差异(p<0.05)。组内比较显示:运动干预后的太极拳组和太极拳结合抗阻运动组的腰臀比、FBG、HbA1c、FINS、HOMA-IR 与运动干预前相比均有显著差异(p<0.05)。
2.2 3组受试者的足背微循环功能指标在运动干预前后的变化
由表3可知,组间比较显示:运动干预后的太极拳组和太极拳结合抗阻运动组的 MBP 加热值、AVBC 加热值、TcPO2 、SmO2与对照组相比均有显著差异(p<0.05);运动干预后的太极拳结合抗阻运动组的MBP 加热值与太极拳组相比有显著差异(p<0.05)。组内比较显示:运动干预后的太极拳组和太极拳结合抗阻运动组的MBP 加热值、AVBC 加热值、TcPO2 、 SmO2与运动干预前相比均有显著差异(p<0.05)。
2.3 3组受试者的NO、eNOS、ET-1、VEGF在运动干预前后的变化
由表4可知,组间比较显示:运动干预后的太极拳组和太极拳结合抗阻运动组的NO、eNOS、ET-1、VEGF 与对照组相比均有显著差异(p<0.05)。组内比较显示:运动干预后的太极拳组和太极拳结合抗阻运动组的NO、eNOS、ET-1、VEGF与运动干预前相比均有显著差异(p<0.05)。
3 讨论
3.1 不同运动方式对T2DM患者足背微循环功能的影响
1)T2DM患者足背微循环功能障碍的主要运动功能指标特征。微循环功能障碍是T2DM患者常见的慢性并发症,其中微血管内皮依赖性舒张功能减弱是主要的特征。与健康受试者相比,具有胰岛素抵抗的女性T2DM患者的前臂微血管内皮依赖性舒张功能显著减弱,且微血管内皮依赖性舒张功能与血压、BMI、体脂、腰围、胰岛素抵抗指数具有显著负相关关系[18]。同时, 在定量负荷的运动中,T2DM患者的微血管反应性也显著下降。有研究者发现,T2DM患者在长踝关节跖屈运动中腓肠肌微循环血流灌注量显著减少,且有糖尿病足并发症的患者减少得更明显[19]。还有研究者发现,有微血管并发症的T2DM患者在低强度运动和高强度运动时微血管反应性均显著降低[20]。综上可见,T2DM患者的微血管反应性显著降低,且有足溃疡或血管并发症的患者降低得更明显。此外,糖尿病患者足底皮肤微循环血流灌注量的基础值、血管内皮依赖性舒张功能无显著差异,但是足底压力较大的部位的血管内皮依赖性舒张功能显著减弱[21]。SmO2能反映肌肉组织的供氧能力,对预测糖尿病足的发生有着重要作用。当TcPO2过大时,毛细血管与肌细胞之间的压力差就越大,氧气进入细胞的速率会加快,肌肉细胞的供氧能力会提高,SmO2会随之升高;当微血管舒张反应变慢引起血流灌注不足时,会导致肌肉组织细胞缺氧、TcPO2的增大[22]。有研究表明,≥50岁的无糖尿病足并发症的T2DM患者的足部肌肉组织血流灌注不足且TcPO2显著低于正常值[22-23]。而T2DM患者的足背TcPO2的减小又会引起足部肌肉供氧能力的不足,从而导致足背肌肉SmO2下降[23]。SmO2可以综合反映肌肉氧供给能力和氧消耗能力,如果SmO2下降会使肌肉持续工作能力降低,并诱发躯体疲劳。有研究表明,SmO2的变化与肌肉疲劳的发生具有一致性,可作为评估肌肉疲劳状况的有效指标[24-25]。肌肉疲劳会导致T2DM患者的运动能力下降,严重影响日常体力活动,从而导致体力活动不足。而体力活动不足又会进一步加重T2DM患者的病情。因此,调节T2DM患者的SmO2有助于提高患者的运动能力。在评估运动对T2DM患者微循环功能的干预效果时,可以将肌氧饱和度作为重要评估指标之一。微循环功能(尤其是肌氧饱和度)的有效调节不仅能减小糖尿病足溃疡的发生风险,还能提高T2DM患者进行体力活动和体育锻炼的能力。本文的研究结果显示,在运动干预前,3组受试者的肌氧饱和度在42.17~60.62之间。经过24周运动干预后,本研究中的2个运动组受试者的肌氧饱和度均有所升高,说明运动锻炼可以显著提高T2DM患者的肌肉供氧能力。还有研究表明,健康女性(39±12岁)的肌氧饱和度为(67.0±1.9)%,明显高于本研究T2DM患者在运动干预前的肌氧饱和度[26],但是由于该研究中的受试者的年龄明显小于本研究中的受试者,所以在今后的研究中需要进一步与该年龄段的健康人群进行横向比较。
2)运动疗法改善T2DM患者足背微循环功能的效果。运动疗法是改善T2DM患者微循环功能的有效方式,且有氧运动和抗阻运动均能显著增强T2DM患者的微循环功能[27-28],但是对于有氧运动和抗阻运动结合干预效果的研究较少。首先,已有的研究表明,12周持续性有氧运动和间歇性有氧运动均能显著改善T2DM患者的血糖水平、降低胰岛素抵抗指数、提高微血管内皮依赖性舒张反应能力[27];12周低强度的有氧运动能显著增加糖尿病患者的微血管密度,增强糖尿病患者的微血管内皮依赖性舒张功能[28]。此外,朱欢等的研究发现,长期的太极拳运动能增强中老年人和轻度高血压患者的微循环功能[6-8]。但是还有研究发现,6个月的有氧运动不能显著改善T2DM患者的血糖、胰岛素敏感性、微血管内皮依赖性和微血管非内皮依赖性舒张功能;该研究还认为当患者的血糖指标控制较好时,运动干预不能进一步通过改善微血管功能产生降血糖效果[29]。其次,抗阻运动能显著增强T2DM患者的微循环功能。有研究发现,14个月的抗阻运动能增强T2DM患者的微血管内皮依赖性、微血管非内皮依赖性舒张功能,改善血糖水平和糖化血红蛋白水平[30]。还有研究表明,抗阻运动能增大T2DM患者的脚背和胸部的TcPO2,减少TcPCO2含量,改善肌肉组织细胞血流灌注状态[31]。此外,也有研究表明,12周个性化的有氧运动结合抗阻运动能显著提高T2DM青年患者血流介导的动脉扩张能力及增强微血管舒张功能[32]。本研究同样显示,经过24周的运动干预后,太极拳组和太极拳结合抗阻运动组的受试者的足背微血管反应性增强、TcPO2增大、SmO2升高,表明太极拳运动、太极拳结合弹力带抗阻运动均能显著改善T2DM患者的微循环功能。这可能与这2组受试者血液中的血糖含量、糖化血红蛋白含量、胰岛素抵抗指数、腰臀比均显著减少有关,且与相关学者的研究结论相似[31-32]。还有研究表明,抗阻运动、Buerger运动及抗阻运动结合Buerger运动均能使T2DM合并下肢血管病变患者的血流速度加快和血流灌注量增加,但是抗阻运动结合Buerger运动效果最好[33]。虽然本研究表明太极拳运动和太极拳结合抗阻运动均能显著增强T2DM受试者的足背微循环功能,但是太极拳结合抗阻运动并未表现出更佳的干预效果,可能与抗阻运动的次数有关。有研究者发现,8周抗阻运动(3次/周)不能显著增强T2DM患者的微血管反应性(局部加热刺激)[34]。本研究中的太极拳结合抗阻运动组每周的抗阻运动仅为2次(太极拳运动为4次),所以抗阻运动次数较少可能是导致太极拳结合抗阻运动组未能显现出更佳运动干预效果的原因。
3.2 运动改善T2DM患者足背微循环功能的机制
在运动改善T2DM患者足背微循环功能的过程中,NO、ET-1、VEGF等血管内皮细胞因子的改变是从血管内皮功能而言改善血液微循环的生物学机制。NO作为强效的血管舒张因子,会引起血管舒张。ET-1是人体内最强效的血管收缩肽,其含量增加会引起微血管收缩,降低血管舒张反应能力。有研究表明,ET-1含量增多是T2DM患者下肢血管病变程度加重的单一危险因素[35]。ET-1含量还是评估T2DM合并动脉粥样硬化患者血管内皮细胞功能治疗效果的有效指标[36],但是ET-1含量增多通常与NO生物利用度降低有关,单一的ET-1含量增多可能不足以减弱血管内皮依赖性舒张功能[37]。有研究者发现,T2DM患者的血管内皮细胞受损、氧化应激增加导致血管壁抗氧化能力降低、ET-1含量增多、内源性NO分泌减少,且T2DM合并其他慢性病的患者的ET-1含量、NO含量变化更明显[38-39]。此外,VEGF是导致糖尿病血管并发症变化的中枢触发因子,对微循环功能也有着重要的影响。有研究表明,糖尿病足患者的血清VEGF含量、碱性成纤维细胞生长因子含量均显著减少,且与下肢血管病变加重有关[40],糖尿病足患者的皮肤HIF-1α、VEGF含量及相关mRNA表达减少,皮肤真皮乳头平均微血管密度降低[41]。综上所述,NO、ET-1、VEGF等血管內皮细胞因子含量的异常可能使T2DM患者微血管内皮细胞功能受损及微血管密度降低,并导致微血管反应性降低和血流灌注量减少,从而增加NO、ET-1、VEGF等血管内皮细胞因子含量,有助于提高T2DM患者微血管反应性。
本研究结果显示,经过24周的太极拳运动、太极拳结合抗阻运动干预后,受试者血液中的ET-1含量减少、eNOS含量显著增多,且与相关研究结论一致[42-43]。其中:有研究者发现,6周有氧运动能使高脂血症大鼠的ET-1含量减少、NO含量增加,对血管内皮细胞产生保护作用[42]。还有研究者发现,T2DM患者经过11周的有氧运动训练后骨骼肌eNOS含量增加、内源性NO生成量增加[43]。该研究团队前期研究也表明,太极拳运动能改变高血压患者血液中的eNOS含量、ET-1含量,提高患者微血管反应性[8]。此外,运动促进血管内皮细胞产生的NO与血管壁流体剪切应力的变化有关。在运动过程中,血流灌注量增大会使血液对血管壁的流体剪切应力增大。在流体剪切应力的刺激下,eNOS催化精氨酸产生内源性NO,进而促进血管舒张。虽然本研究显示太极拳运动与太极拳结合抗阻运动均能改变受试者血液中的NO含量和ET-1含量,但是2组之间无显著差异,说明太极拳结合抗阻运动与太极拳运动在增大血流对血管内皮细胞的流体剪切应力方面表现一致。但有研究得出了不一致的结论:经过12周水中有氧运动和陆上有氧运动干预后,T2DM患者血液中的糖化血红蛋白含量显著减少(血糖浓度和胰岛素抵抗均无变化)、NO含量显著增加,仅水中运动组微血管反应性显著提高。该研究者认为,水中运动对血管的压力促使交感神经功能变化及利钠肽释放,从而提高了微血管舒张反应能力[44]。经分析认为,该研究中的陆上运动未能产生微血管反应性,与微血管反应性的评估方法有关,并且该研究中的微血管反应性的评估采用的是动脉血流阻断法,动脉血流阻断后微血管充血反应的机制并非由NO所介导,而是代谢性血管扩张剂、血管内皮舒张因子、肌源性调节、感觉神经等因素共同作用的结果[45-46]。
此外,本研究中的2个运动组的受试者的VEGF含量在运动干预后也显著增加。毛细血管增生是促血管生成信号和抗血管生成信号协同调节的过程。而VEGF是促进毛细血管增生的主要正向机制[47]。肌肉活动在运动过程中产生的机械力引起细胞间的信号传导,促进肌肉VEGF的表达,并作用于血管内皮的VEGF受体,促进血液生成。相较于太极拳组,太极拳结合抗阻运动组的受试者的骨骼肌产生的机械力可能更大,VEGF的表达更强,但是本研究中的2个运动组的VEGF含量相较运动干预前均有显著差异,可能与本研究的抗阻运动强度、运动频率有关。
4 结论
24周太极拳运动和太极拳结合抗阻运动可显著改善T2DM患者足背微循环功能,其机制可能与血管内皮功能的增强有关。但是2种运动方式对T2DM患者足背微循环功能及血管内皮功能的干预效果无显著差异。
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收稿日期:2022-03-23
基金项目:国家民委高等教育教学改革研究项目(21068);国家社会科学基金一般项目(21BTY090);湖北民族大学高水平科研成果培育项目(PY21002);湖北民族大学研究生教育创新项目(MYG2021002)。
第一作者简介:彭永(1991—),男,博士在读,讲师,研究方向为运动健康促进。E-mail:1244774120@qq.com。
通信作者简介:吴香芝(1979—),女,博士,副教授,研究方向为体医融合健康促进。E-mail:wuxiangzhi7912@126.com。
作者单位:1. 湖北民族大学,湖北恩施 445000;2.江苏师范大学,江苏徐州 221000;3.湖北恩施学院,湖北恩施 445000。
1. Hubei Minzu University, Enshi, Hubei 445000, China; 2. Jiangsu Normal University, Xuzhou, Jiangsu 221000, China; 3. Hubei Enshi College, Enshi, Hubei 445000, China.