体育运动对代谢综合征的影响
作者：吴悦陶 王觉生
单位：吴悦陶 湖南医科大学附属第二医院， 湖南 长沙 410011；王觉生 华西医科大学附属第一医院， 四川 成都 610041
关键词：
心血管病学进展990602
文章编号：1004-3934(1999)06-0324-03
中图分类号：R455;R589.1;R589.2
文献标识码：A
The Effects of Physical Exercise on Metabolic Syndrome
, 百拇医药
WU Yue-tao1， WANG Jue-sheng2
(1.The Second Affiliated Hospital of Hunan Medical University, Hunan Changsha 410011; 2.The First Affiliated Hospital of West China University of Medical Sciences, Sichuan Chengdu 610041)
近年来大量的流行病学与临床研究表明高胰岛素血症(HIS)/胰岛素抵抗(IR)是心血管病的一个重要的独立危险因素。它常与其他的心血管危险因素如肥胖、高血压、高甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HLD-C)减少及糖耐量减低等出现在同一个体身上，称为代谢综合征(Reavan综合征)或神秘杀手[1]，这些因素的聚积大大地增加了冠心病(CHD)的危险性，以胰岛素增高为表现的IR被认为是这一系列代谢异常的中间环节，其他的表现可能继发于此基础上。因而通过降低胰岛素水平来控制代谢综合征进而预防CHD的发生，受到越来越多地重视。胰岛素的作用可为某些环境因素所调节，久坐、体重增加可降低胰岛素作用，使血胰岛素水平增高，而定期体育运动可减轻IR，提高胰岛素敏感性[2]。
, 百拇医药
1 胰岛素与代谢综合征
过去曾认为肥胖是代谢综合征的基础因素，而近年来认识到IR才是这种代谢综合征的根本原因。存在遗传倾向的个体一旦出现IR，很容易随之发生代谢综合征的其他表现[3]。DeFronzo[4]将胰岛素对代谢的影响进行了总结，认为胰岛素是一个促动脉硬化的激素，它不仅促进动脉粥样硬化斑块的形成，并且可增强低密度脂蛋白(LDL-C)受体活性，增加胆固醇(TC)与TG的合成，HIS还可以抑制已形成的粥样斑块的重吸收。代谢综合征可以多种不同方式表现出来，这种表现取决于个体的遗传环境，IR在人群中并不少见，机体为了代偿胰岛素作用的缺陷，β细胞增加胰岛素的分泌，在某种意义上说这似乎是一个适应过程，因为HIS可防止糖耐量减退及糖尿病的发生，而这却是一种病态的“适应”，在健康无代谢疾病或心血管异常基础的个体可能不产生什么影响，可是对一个具遗传倾向的个体，HIS可能有不同疾病的临床表现。如某个体同时存在限制β细胞分泌功能增加的基因(糖尿病基因)，IR的表现形式为非胰岛素依赖型糖尿病(NIDD
, 百拇医药
M)；在其他的个体中如果有Na+-H+基因的过分表达，HIS可造成细胞内Na+浓度增加，使血管对压力及肾上腺素敏感性增加，甚至形成高血压；而在有基因缺陷的原发性血脂代谢异常的患者，HIS可以加强这个基因的作用，造成以血LDL-C增加或HDL-C降低为特征的表现型；同样在有动脉粥样硬化易感基因的人合并出现HIS时，则可造成或加速动脉粥样硬化的过程最终导致CHD的提早发生。此外IR不仅是肥胖的一种表现，同时也可导致肥胖的发生，如肌肉组织不能对胰岛素产生正常的反应，HIS则通过肝脏增加脂质的合成，继而脂质被转送到脂肪组织以TG形式贮存，此时脂肪细胞对糖摄取增多进一步增加TG的合成，最终导致肥胖。由此可见IR/HIS与一系列的代谢异常有关，改变IR这一关键因素对代谢与心血管系统具有重要影响。
2 运动对血胰岛素的影响
长期缺乏运动、高脂肪及高糖饮食通常是造成IR/HIS的主要原因，而规律的体育运动、适度减重以及低脂肪、富含纤维素的低热量膳食可改善胰岛素的敏感性[5]。给小鼠喂养高热量食物(40%热卡为脂肪、40%热卡为蔗糖)10周后，在体重与全身脂肪未发生变化的情况下，可造成骨骼肌胰岛素抵抗与血胰岛素水平增高[6]。其它的动物实验也证实了这种高糖、高脂饮食造成的影响，同时在肝脏中也出现了IR。而给由饮食造成IR的肥胖小鼠进行运动训练后又可以改善胰岛素的敏感性[7]。Seals等[8]对坚持锻炼的运动员进行观察，发现没有象习惯久坐的人那样随年龄增加而产生的糖耐量减退和胰岛素水平增高的现象。大量的研究表明在身体健康的人群中进行长期的体育锻炼能改善胰岛素的敏感性，而且持续的有氧运动(如走路或小跑等)可减少糖负荷后的胰岛素分泌，这种现象分别在年轻人[9]、中年人[10]与老年人[11]中均可以观察到。糖尿病人在长期体育运动后也可增加骨骼肌中胰岛素的活性而改善胰岛素敏感性，I型糖尿病病人生理活动之后比不活动时的胰岛素用量减少或在运动几小时后易产生低血糖反应，其机制主要为增加了运动肌肉对胰岛素的敏感性[12]。Rogers等[13]在对轻型NIDDM病人进行一周运动观察后发现空腹及糖负荷后胰岛素水平均明显减少。流行病学资料表明不同体力活动水平的人群具有不同的NIDDM患病率，体力活动与糖尿病患病率的负相关性独立于饮食、年龄与体重，增加体力活动可 预防NIDDM的发生，尤其在超重、患高血压及有NIDDM家族中的人群中具更强的作用，因而中、老年人进行积极的身体锻炼是预防NIDDM最有效的方法之一[14]。国内曾对530例糖耐量减退的人进行饮食与运动干预6年的前瞻性研究，认为控制饮食和(或)运动是减少糖尿病发病率的有效措施。进一步证实了持久的运动可以减轻体重，增加组织对胰岛素的敏感性和改善糖耐量[15]。改变生活方式的非药物治疗：减肥、低热量膳食和运动被推荐为治疗代谢综合征的良好措施，Nilsson等[16]在瑞典对86名高血压和血压正常的受试者进行为期一年的生活方式干预，包括改变饮食习惯(低脂高纤维素饮食)、戒烟，每日增加2小时户外活动如行走、骑车、做健美操等，认为无论是否合并高血压，改变生活方式均可降低体内空腹或糖负荷后的高胰岛素水平，这种改变独立于体重、血压、腰臀比及LDL-C/HDL-C，而原来血清胰岛素正常或低于正常的受试者中血胰岛素未发生改变。近二十年来，广泛的降压治疗尽管降低了心力衰竭、高血压心脏病和脑血管疾病的发生率，却没有改变CHD的发生率与死亡率，甚至增加了CHD的危险性，重要的原因可能为多数高血压患者存在IR，合并有糖和脂质的代谢紊乱，这些因素正是CHD的重要危险因素。非药物治疗常用于轻型高血压病人及其他高血压病人的联合治疗，在高血压病人中开展体育运动具有多种积极的作用，在轻型高血压病人中体育运动常常可以收到与药物治疗相同的降压效果，从而减少降压药的用量，常用的降压药物β-阻滞剂与利尿剂可降低胰岛素的敏感性，并对脂代谢产生负性影响，因而生活方式的改变优于单用降压药的治疗[17]。体育运动是较饮食控制更为有效而肯定的措施，并且独立于热量的摄取，Hughes等[18]在对20例糖耐量减退的受试者分别进行12周低脂高碳水化合物饮食与低脂高碳水化合物饮食加运动的干预治疗后，观察到饮食合并运动的人肌肉糖原明显增加，在单以饮食控制组中却无此变化，因而认为单纯的饮食控制并不能改善餐后糖代谢与胰岛素作用，只有结合运动才能改善胰岛素敏感性，促进肌肉糖原贮存。
, 百拇医药
运动改善胰岛素敏感性的机理并不十分清楚，长期运动后可减轻体重，有人认为胰岛素敏感性与肌肉体积正相关而与脂肪组织负相关[19]，但Hurley等[20]的研究显示运动后尽管脂肪、体重、糖耐量及最大摄氧率(VO2max)没有发生变化，也可以减低糖刺激下的胰岛素水平，因而认为运动对胰岛素的积极作用并不依赖于体重、脂肪分布与运动能力。Cononie等[21]对9名有久坐习惯的老年人进行了连续7天中等强度的踏车运动(70%VO2max，50分钟/日)，在体重和体表脂肪未发生改变的情况下，空腹及糖负荷后的血胰岛素水平较运动前分别下降了15%和20%。单次的急性运动即可增加骨骼肌糖的转移，同时运动后交感神经系统的活性增加使血胰岛素水平下降[22]。运动后增加了肌肉与脂肪组织对糖的利用，糖原合成与贮存增加，使增高的胰岛素水平下降[23]。国内有人研究了中等强度急性运动负荷(60%VO2max)对正常人红细胞血影胰岛素受体结合力的影响，发现在30分钟运动后红细胞血影受体的最大特异性结合率较运动前升高，血糖、血浆胰岛素显著下降，从一侧面提示中等强度运动可提高胰岛素受体的敏感性，提高结合能力，加速血糖的利用[24]。在动物试验中观察到，运动后小鼠肌肉中的基础胰岛素受体酪氨酸激酶活力增高，肌肉胰岛素的敏感性与肌肉脂蛋白脂酶活力密切相关，在肌肉收缩过程中不仅糖代谢得到改善，脂代谢也得到了相应的改善[12]。
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长期体育运动是单次急性运动的积累，只有长期坚持锻炼才能保持胰岛素敏感性的稳定。通常认为可改善代谢综合征的运动为每日40～60分钟中等强度(60%～70%VO2max)的有氧运动，如：行走、跑步、骑车、水上运动、健美操等，每周进行5～7天。这种运动方案对于不习惯运动的人和肥胖者来说可能难以进行，然而他们的运动可以从较低强度开始(如50%VO2max)，每日20分钟，在适应了运动强度之后逐步增加，同时在日常生活中增加运动的成分，如以步行代替乘车，蹬楼代替坐电梯等[25]。
3 运动的多种积极影响
坚持运动的生活方式对身体具有多方面的积极影响，运动不仅能改善胰岛素的敏感性，还能防止因增龄带来的体重增加与基础代谢率和氧容量的减低，长期的锻炼能维持全面的身心健康，减少中年以后多种慢性疾病的发病率与死亡率(如CHD、NIDDM、肠癌等)[26]，虽然控制体重对胰岛素敏感性的改善有所帮助，而没有定期的身体运动难以维持不变的体重。此外运动可降低与年龄相关的血压增高，降低高血压病人白天的收缩压与舒张压和24小时平均动脉压，减轻心室肥厚和外周血管阻力[27]，流行病学资料显示了在中年人群中运动与血压的负相关性，而且在调整体重与脂肪等混杂因素后更为明显，在对轻中度的高血压老年患者进行9个月的中等强度运动干预后，证实收缩压较运动前下降5～25mmHg(1mmHg=0.1333 kPa)，舒张压较前下降3～15mmHg[28]。持久的体育运动可增高血HDL-C水平，降低LDL-C水平，有助于血脂代谢[11]。
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体育运动还具有深刻的社会意义，近年来医疗费用占国民生产总值比例的逐年上升越来越引起各国政府的重视，巨额的医疗投资仍然不足以改善人群的总体健康水平，在已支出的医疗费用中有相当一部分比例是用来治疗可预防的疾病，而这部分疾病中有许多是由于人们的不良生活方式所造成的。卫生经济学家们已经注意到了改善生活方式(包括定期体育运动)，具有减少医疗费用的重要价值[29]。我国政府提出了开展全民健身运动，也正是着眼于利用体育运动进行防病治病从而提高人群总体健康水平，并减少沉重的医疗费用的有力措施。
总之，定期的体育运动可以改善胰岛素敏感性，防治代谢综合征，预防心血管疾病的危险因素，减少NIDDM的发病率，改善高血压病人的糖脂代谢而防止冠心病的发生，并能减少医疗费用的开支，此种成本低廉的治疗方案应在人群中广泛推广，并作为治疗胰岛素抵抗的首选措施。
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收稿日期：1998-08-13修回日期：1999-07-28, 百拇医药
单位：吴悦陶 湖南医科大学附属第二医院， 湖南 长沙 410011；王觉生 华西医科大学附属第一医院， 四川 成都 610041
关键词：
心血管病学进展990602
文章编号：1004-3934(1999)06-0324-03
中图分类号：R455;R589.1;R589.2
文献标识码：A
The Effects of Physical Exercise on Metabolic Syndrome
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WU Yue-tao1， WANG Jue-sheng2
(1.The Second Affiliated Hospital of Hunan Medical University, Hunan Changsha 410011; 2.The First Affiliated Hospital of West China University of Medical Sciences, Sichuan Chengdu 610041)
近年来大量的流行病学与临床研究表明高胰岛素血症(HIS)/胰岛素抵抗(IR)是心血管病的一个重要的独立危险因素。它常与其他的心血管危险因素如肥胖、高血压、高甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HLD-C)减少及糖耐量减低等出现在同一个体身上，称为代谢综合征(Reavan综合征)或神秘杀手[1]，这些因素的聚积大大地增加了冠心病(CHD)的危险性，以胰岛素增高为表现的IR被认为是这一系列代谢异常的中间环节，其他的表现可能继发于此基础上。因而通过降低胰岛素水平来控制代谢综合征进而预防CHD的发生，受到越来越多地重视。胰岛素的作用可为某些环境因素所调节，久坐、体重增加可降低胰岛素作用，使血胰岛素水平增高，而定期体育运动可减轻IR，提高胰岛素敏感性[2]。
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1 胰岛素与代谢综合征
过去曾认为肥胖是代谢综合征的基础因素，而近年来认识到IR才是这种代谢综合征的根本原因。存在遗传倾向的个体一旦出现IR，很容易随之发生代谢综合征的其他表现[3]。DeFronzo[4]将胰岛素对代谢的影响进行了总结，认为胰岛素是一个促动脉硬化的激素，它不仅促进动脉粥样硬化斑块的形成，并且可增强低密度脂蛋白(LDL-C)受体活性，增加胆固醇(TC)与TG的合成，HIS还可以抑制已形成的粥样斑块的重吸收。代谢综合征可以多种不同方式表现出来，这种表现取决于个体的遗传环境，IR在人群中并不少见，机体为了代偿胰岛素作用的缺陷，β细胞增加胰岛素的分泌，在某种意义上说这似乎是一个适应过程，因为HIS可防止糖耐量减退及糖尿病的发生，而这却是一种病态的“适应”，在健康无代谢疾病或心血管异常基础的个体可能不产生什么影响，可是对一个具遗传倾向的个体，HIS可能有不同疾病的临床表现。如某个体同时存在限制β细胞分泌功能增加的基因(糖尿病基因)，IR的表现形式为非胰岛素依赖型糖尿病(NIDD
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M)；在其他的个体中如果有Na+-H+基因的过分表达，HIS可造成细胞内Na+浓度增加，使血管对压力及肾上腺素敏感性增加，甚至形成高血压；而在有基因缺陷的原发性血脂代谢异常的患者，HIS可以加强这个基因的作用，造成以血LDL-C增加或HDL-C降低为特征的表现型；同样在有动脉粥样硬化易感基因的人合并出现HIS时，则可造成或加速动脉粥样硬化的过程最终导致CHD的提早发生。此外IR不仅是肥胖的一种表现，同时也可导致肥胖的发生，如肌肉组织不能对胰岛素产生正常的反应，HIS则通过肝脏增加脂质的合成，继而脂质被转送到脂肪组织以TG形式贮存，此时脂肪细胞对糖摄取增多进一步增加TG的合成，最终导致肥胖。由此可见IR/HIS与一系列的代谢异常有关，改变IR这一关键因素对代谢与心血管系统具有重要影响。
2 运动对血胰岛素的影响
长期缺乏运动、高脂肪及高糖饮食通常是造成IR/HIS的主要原因，而规律的体育运动、适度减重以及低脂肪、富含纤维素的低热量膳食可改善胰岛素的敏感性[5]。给小鼠喂养高热量食物(40%热卡为脂肪、40%热卡为蔗糖)10周后，在体重与全身脂肪未发生变化的情况下，可造成骨骼肌胰岛素抵抗与血胰岛素水平增高[6]。其它的动物实验也证实了这种高糖、高脂饮食造成的影响，同时在肝脏中也出现了IR。而给由饮食造成IR的肥胖小鼠进行运动训练后又可以改善胰岛素的敏感性[7]。Seals等[8]对坚持锻炼的运动员进行观察，发现没有象习惯久坐的人那样随年龄增加而产生的糖耐量减退和胰岛素水平增高的现象。大量的研究表明在身体健康的人群中进行长期的体育锻炼能改善胰岛素的敏感性，而且持续的有氧运动(如走路或小跑等)可减少糖负荷后的胰岛素分泌，这种现象分别在年轻人[9]、中年人[10]与老年人[11]中均可以观察到。糖尿病人在长期体育运动后也可增加骨骼肌中胰岛素的活性而改善胰岛素敏感性，I型糖尿病病人生理活动之后比不活动时的胰岛素用量减少或在运动几小时后易产生低血糖反应，其机制主要为增加了运动肌肉对胰岛素的敏感性[12]。Rogers等[13]在对轻型NIDDM病人进行一周运动观察后发现空腹及糖负荷后胰岛素水平均明显减少。流行病学资料表明不同体力活动水平的人群具有不同的NIDDM患病率，体力活动与糖尿病患病率的负相关性独立于饮食、年龄与体重，增加体力活动可 预防NIDDM的发生，尤其在超重、患高血压及有NIDDM家族中的人群中具更强的作用，因而中、老年人进行积极的身体锻炼是预防NIDDM最有效的方法之一[14]。国内曾对530例糖耐量减退的人进行饮食与运动干预6年的前瞻性研究，认为控制饮食和(或)运动是减少糖尿病发病率的有效措施。进一步证实了持久的运动可以减轻体重，增加组织对胰岛素的敏感性和改善糖耐量[15]。改变生活方式的非药物治疗：减肥、低热量膳食和运动被推荐为治疗代谢综合征的良好措施，Nilsson等[16]在瑞典对86名高血压和血压正常的受试者进行为期一年的生活方式干预，包括改变饮食习惯(低脂高纤维素饮食)、戒烟，每日增加2小时户外活动如行走、骑车、做健美操等，认为无论是否合并高血压，改变生活方式均可降低体内空腹或糖负荷后的高胰岛素水平，这种改变独立于体重、血压、腰臀比及LDL-C/HDL-C，而原来血清胰岛素正常或低于正常的受试者中血胰岛素未发生改变。近二十年来，广泛的降压治疗尽管降低了心力衰竭、高血压心脏病和脑血管疾病的发生率，却没有改变CHD的发生率与死亡率，甚至增加了CHD的危险性，重要的原因可能为多数高血压患者存在IR，合并有糖和脂质的代谢紊乱，这些因素正是CHD的重要危险因素。非药物治疗常用于轻型高血压病人及其他高血压病人的联合治疗，在高血压病人中开展体育运动具有多种积极的作用，在轻型高血压病人中体育运动常常可以收到与药物治疗相同的降压效果，从而减少降压药的用量，常用的降压药物β-阻滞剂与利尿剂可降低胰岛素的敏感性，并对脂代谢产生负性影响，因而生活方式的改变优于单用降压药的治疗[17]。体育运动是较饮食控制更为有效而肯定的措施，并且独立于热量的摄取，Hughes等[18]在对20例糖耐量减退的受试者分别进行12周低脂高碳水化合物饮食与低脂高碳水化合物饮食加运动的干预治疗后，观察到饮食合并运动的人肌肉糖原明显增加，在单以饮食控制组中却无此变化，因而认为单纯的饮食控制并不能改善餐后糖代谢与胰岛素作用，只有结合运动才能改善胰岛素敏感性，促进肌肉糖原贮存。
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运动改善胰岛素敏感性的机理并不十分清楚，长期运动后可减轻体重，有人认为胰岛素敏感性与肌肉体积正相关而与脂肪组织负相关[19]，但Hurley等[20]的研究显示运动后尽管脂肪、体重、糖耐量及最大摄氧率(VO2max)没有发生变化，也可以减低糖刺激下的胰岛素水平，因而认为运动对胰岛素的积极作用并不依赖于体重、脂肪分布与运动能力。Cononie等[21]对9名有久坐习惯的老年人进行了连续7天中等强度的踏车运动(70%VO2max，50分钟/日)，在体重和体表脂肪未发生改变的情况下，空腹及糖负荷后的血胰岛素水平较运动前分别下降了15%和20%。单次的急性运动即可增加骨骼肌糖的转移，同时运动后交感神经系统的活性增加使血胰岛素水平下降[22]。运动后增加了肌肉与脂肪组织对糖的利用，糖原合成与贮存增加，使增高的胰岛素水平下降[23]。国内有人研究了中等强度急性运动负荷(60%VO2max)对正常人红细胞血影胰岛素受体结合力的影响，发现在30分钟运动后红细胞血影受体的最大特异性结合率较运动前升高，血糖、血浆胰岛素显著下降，从一侧面提示中等强度运动可提高胰岛素受体的敏感性，提高结合能力，加速血糖的利用[24]。在动物试验中观察到，运动后小鼠肌肉中的基础胰岛素受体酪氨酸激酶活力增高，肌肉胰岛素的敏感性与肌肉脂蛋白脂酶活力密切相关，在肌肉收缩过程中不仅糖代谢得到改善，脂代谢也得到了相应的改善[12]。
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长期体育运动是单次急性运动的积累，只有长期坚持锻炼才能保持胰岛素敏感性的稳定。通常认为可改善代谢综合征的运动为每日40～60分钟中等强度(60%～70%VO2max)的有氧运动，如：行走、跑步、骑车、水上运动、健美操等，每周进行5～7天。这种运动方案对于不习惯运动的人和肥胖者来说可能难以进行，然而他们的运动可以从较低强度开始(如50%VO2max)，每日20分钟，在适应了运动强度之后逐步增加，同时在日常生活中增加运动的成分，如以步行代替乘车，蹬楼代替坐电梯等[25]。
3 运动的多种积极影响
坚持运动的生活方式对身体具有多方面的积极影响，运动不仅能改善胰岛素的敏感性，还能防止因增龄带来的体重增加与基础代谢率和氧容量的减低，长期的锻炼能维持全面的身心健康，减少中年以后多种慢性疾病的发病率与死亡率(如CHD、NIDDM、肠癌等)[26]，虽然控制体重对胰岛素敏感性的改善有所帮助，而没有定期的身体运动难以维持不变的体重。此外运动可降低与年龄相关的血压增高，降低高血压病人白天的收缩压与舒张压和24小时平均动脉压，减轻心室肥厚和外周血管阻力[27]，流行病学资料显示了在中年人群中运动与血压的负相关性，而且在调整体重与脂肪等混杂因素后更为明显，在对轻中度的高血压老年患者进行9个月的中等强度运动干预后，证实收缩压较运动前下降5～25mmHg(1mmHg=0.1333 kPa)，舒张压较前下降3～15mmHg[28]。持久的体育运动可增高血HDL-C水平，降低LDL-C水平，有助于血脂代谢[11]。
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体育运动还具有深刻的社会意义，近年来医疗费用占国民生产总值比例的逐年上升越来越引起各国政府的重视，巨额的医疗投资仍然不足以改善人群的总体健康水平，在已支出的医疗费用中有相当一部分比例是用来治疗可预防的疾病，而这部分疾病中有许多是由于人们的不良生活方式所造成的。卫生经济学家们已经注意到了改善生活方式(包括定期体育运动)，具有减少医疗费用的重要价值[29]。我国政府提出了开展全民健身运动，也正是着眼于利用体育运动进行防病治病从而提高人群总体健康水平，并减少沉重的医疗费用的有力措施。
总之，定期的体育运动可以改善胰岛素敏感性，防治代谢综合征，预防心血管疾病的危险因素，减少NIDDM的发病率，改善高血压病人的糖脂代谢而防止冠心病的发生，并能减少医疗费用的开支，此种成本低廉的治疗方案应在人群中广泛推广，并作为治疗胰岛素抵抗的首选措施。
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收稿日期：1998-08-13修回日期：1999-07-28, 百拇医药