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第十三章 水平律动与糖尿病

糖尿病是无法痊愈的疾病,除了注意饮食规律运动外,多数病人还需要长期服药或使用胰岛素控制。运动可以帮助糖尿病人控制血糖,降低神经血管病变。但许多糖尿病人运动有实际困难,如过胖、心脏血管疾病、足部神经病变、或髋膝关节退化等等无法从事规律运动。那么使用被动性的水平律动是否有效呢?对于糖尿病是否有效可以分成:

(1)律动是否可以改善糖尿病?(2)律动是否可以增加胰岛素敏感度或降低胰岛素抗阻? (3)律动是否可以改善糖尿病人的心脏血管并发症?

日本阪口三云(Mikumo Sakaguchi )发现单次的水平律动,就可以降低糖尿病人的高胰岛素 27%,而且可以增加总脂联素 7.7%。表示增加葡萄糖的代谢,抑制肝脏中葡萄糖的合成,并且增加胰岛素的敏感度。
  日本京河野也发现经过水平律动病人胰岛素抗阻指标(HOMA index) 明显下降,胰岛素敏感度提升,这代表糖尿病的改善与进步。
  河野也发现病人在水平律动后,“冠状动脉血流储备量”明显提升,这代表心脏功能的改善。对于有左侧支冠状动脉的狭窄的糖层病人“冠状动脉血流储备量”改善也很明显。可见水平律动一方面可以改善糖尿病的血糖与胰岛素抗阻,另一方面也能同时改善糖尿病患者的心脏血管功能,降低他们并发心脏血管疾病的机会。(Kono Y, 2011) 除了冠状动脉血流储备量,日本福教授也发现水平律动对于糖尿病人,也能透过增加微循环的扩张,血氧与浸润,改善冠状动脉的功能。原因在于水平律动增加一氧化氮的释放,提高小动脉扩张效果,此机转会促进骨骼肌上的胰岛素应用,增加胰岛素的敏感度。
  
对于糖尿病人,水平律动还有一特殊功能,那就是修补干细胞壁龛受损,改善骨髓干细胞功能,增加内皮祖细胞。最新的研究显示,糖尿病人的血液干细胞会受到影响,像造骨细胞与内皮前细胞都会减少主要的原因是因为干细胞壁龛受损,而且内皮祖细胞的“调动”也出了问题。京都大学高桥发现透过水平律动可以改善骨髓中内皮祖细胞的调动,修补改善干细胞壁龛受损,改善糖尿病人的骨髓干细胞功能,同时改善血管内皮细胞的功能。这也是为什么水平律动在改善糖尿病同时也改善他们的心脏血管功能。日本京都大学的藤田正俊教授证实糖层病人经过水平律动后,受损的血管内皮功能明显改善就是透过新生血管内皮细胞,而此过程来自于水平律动增加“血管内皮的祖细胞”,现在对于糖尿病血管病变并没想到特殊的治疗方法,水平律动提供了一种崭新独特的治疗途径与策略。
  由于糖尿病人多数死于血管并发症的原因是因为糖尿病人的心脏与血管内皮细胞通常有缺氧损伤。由于血糖太高时会导致组织缺氧发炎,血管收缩肥厚,再加上糖尿病产生的最终糖化蛋白,最后严重破坏内皮功能。刚好水平律动可以保护与改善内皮功能,所以可以降低糖层病的血管病变。
  总而言之,水平律动不仅可以降低血中的胰岛素、增加脂联素,增加胰岛素敏感度、降低胰岛素抗阻,所以可以改善糖尿病;而且透过增加血流剪力,增加骨髓干细胞与内皮组细胞,改善内皮功能,增加微循环的扩张,血氧与浸润,同时可以改善内皮功能,提升冠状动脉储备值,降低糖尿病人的心血管并发症与死亡率。可见对于糖尿病人来说,规律使用水平律动是药物外重要的预防策略。

可怕的糖尿病
 
  糖尿病,是现代人最困扰的慢性病之一,发生率很高,无法根治、并发症多,又很难控制。依据 2013 年国际糖尿病联盟发布的资料显示,全世界罹患糖尿病的人数高达 3亿8200万人,而介于正常与糖尿病的过度阶段,所谓“糖尿病前期”(指糖耐受不良或饭后高血糖)病人也有3亿 1600 万人。台湾地区有多少糖尿病人呢?依据健保局资料,约172万1千人。其中2012年,有153万人使用药物治疗糖层病。糖尿病人平均每年增加6.4%。依据2012年统计,台湾20岁以上人口有糖尿病比率占所有人口的6.6%。由于糖尿病与年龄有关,越老越多,台湾 60 岁以上不分男女每五人就有一位(19%)。所有糖尿病患的平均年龄是62 岁。由于台湾的人口老化极为快速,到了 2025 年时估计老人人口会达20%,预估届时光是 65 岁以上的糖尿病人口就会有近一百万人。美国 2011 年糖层病为死因第七位,死亡人数达69071人。
  糖尿病的可怕在于有许多恐怖的并发症。糖尿病有三种严重并发症:影响视力的“视网膜病变”、影响肾功能的“肾病变”及影响周边神经的“周围神经病变”。“视网膜病变”常导致失明、“肾病变”则导致层毒症与洗肾,“周围神经病变”则导致肢体坏死截肢。血糖的不稳定,可以导致酮酸中毒或高血糖昏迷,这是致命的严重疾病。糖尿病本身高居死因排行的第五位,而且糖层病又常常是并发或恶化脑血管与心脏血管病变的原因,所以其影响病人的寿命,健康与生活品质。

规律运动改善糖尿病

  那么要如何降低血糖或糖尿病的并发症呢?一般的治疗方法是服用各种降血糖的药物,或皮下注射胰岛素的补充疗法;在生活上则必须节制饮食,降低糖份的摄取量,减轻体重,还要加上规律的运动。关于运动,有许多研究证明规律的运动可以有效降低糖尿病人的血糖值。加拿大渥太华健康研究院的波耳(Boulé NG),整理回顾以往做过的运动与血糖的关系文献,其中包括 15 篇有氧运动及 2 篇阻力运动,发现代表长期血糖控制的指标-“糖化血色素”,在运动组比对照组
降低 0.66% (p<0.001) (40)。然而所谓规律的运动是指每周至少 5 次,每次 30 分钟中等强度运动,像骑自行车、快走、跳舞、游泳。但对于那些不适合运动的族群,水平律动是一种很好的选择。

水平律动是无法运动者的选择

  然而许多糖尿病人却无法规律运动,原因不是懒惰或没恒心;而是有实际困难,许多糖尿病人可能过胖、或因罹患心脏血管疾病、或是因为其它并发症如足部神经病变、或因为髋膝关节退化等等实际困难而无法从事规律运动。事实上,美国疾病管制局也认为糖尿病人有以下情况不要从事运动:包括血糖过高(超过 300,或空腹血糖超过 250 或出现层酮酸),正在使用胰岛素注射,曾发生运动后血糖过低者。
  对于以上这些病人,及真的没有运动习惯的糖尿病人,全身被动律动是最好的选择。在前一本作者的“律动疗法”一书详细介绍使用垂直律动,可以同时达成降低脂肪堆积、增加骨质密度与降低血糖的作用。至于全身水平律动则可以舒缓血管、增加心脏功能,同时降低血糖及胰岛素抗阻。

实验 1:水平律动改善胰岛素

  现在我们来看看水平律动改善糖尿病的研究。日本大阪大学医学院的阪口三云(Mikumo Sakaguchi )找来8位糖层病患者,进行单次45分钟的水平律动,发现可以降低胰岛素27%(从26到19μIU/mL, p=0.01) (注意:人体空腹血清胰岛素的正常值为 1.4–14μIU/mL,可见这些人胰岛素是偏高的)可见水平律动可以降低这些糖尿病人的高胰岛素。
  另外,他们发现水平律动可以增加总脂联素( adiponectin)7.7%(11.6到12.5,p=0.02);及高分子量脂联素(high molecular weight adiponectin)8.2%(4.9到5.3, p=0.03),但血糖值维持不变。“脂联素”是由脂肪细胞所制造及分泌的蛋白质,跟维持体内葡萄糖及脂质的代谢平衡有关,增加脂联素的生成,可以增加葡萄糖的代谢,抑制肝脏中葡萄糖的合成,并且增加胰岛素的敏感度。
 
知识快易通:脂联素( adiponectin)

  “脂联素”是由脂肪细胞所制造及分泌的蛋白质,但是它增加与身体体脂肪重量及身体质量指数成负相关;也就是说胖的人,血清中的脂联素浓度会偏低;相对的,瘦的人或体重减轻者则伴随脂联素浓度上升。有高胰岛素血症及第二型糖尿病的病人,其血清中脂联素的浓度会像胖的人,浓度比正常人来得低。脂联素的下降跟胰岛素阻抗性有关。增加脂联素的生成,可以增加葡萄糖的代谢,抑制肝脏中葡萄糖的合成,而且增加胰岛素的敏感度。“脂联素”中还可以成高分子量脂联素与低分子量脂联素,两者都与心脏病息息相关,呈现 U 型曲线。(Kizer JR, 2013) 前后使用超音波检查“冠状动脉血流储备量”(coronary flow reserve, CFR)。发现水平律动可以增加“冠状动脉血流储备量”13%(从 2.3 提升到 2.6, p=0.02)。可见单次的水平律动即可增加心脏的微循环,并增加糖尿病人的葡萄糖耐受力及胰岛素敏感度。(163)

实验 2:水平律动提高胰岛素敏感度

 日本京都大学的河野 Kono Y 也有类似的发现。二十位糖层病人在经过水平律动训练后,他们的血液胰岛素下降
(27.421.7, p<0.05),而胰岛素抗阻 HOMA 指标明显下降(HOMA-IR 12.3 到 10.4,p<0.05)。此代表胰岛素的敏感度改善,是糖层病进步的指标。另外,他也发现病人的“冠状动脉血流储备量”从 2.5 提升到2.9(p<0.05),此代表心脏功能的改善。他进一步使用心导管造影发现,这 20 位糖层病人其中有 11 位有左侧支冠状动脉的狭窄。这些已有心脏缺氧的病人人使用水平律动也同样有效,他们的“冠状动脉血流储备量”也从 2.3 提升到 2.5(p<0.05)。
  可见水平律动可以一方面改善糖尿病的血糖与胰岛素抗阻,另一方面同时改善糖
尿病患者的心脏血管功能,降低他们并发心脏血管疾病的机会。(97) 

实验 3:水平律动增加血糖控制与微循环
 
  福田 Fukuda S 也有类似的发现,他发现水平律动对于糖尿病人,不仅改善他们的血糖控制,同时也能改善他们冠状动脉的功能。冠状动脉的功能的改善原因是透过水平律动后增加微循环的扩张,血氧与浸润。(76)

  上面三个实验都证明水平律动可以增加胰岛素敏感度并促进血糖的控制。原因在于水平律动增加一氧化氮的释放,提高小动脉扩张效果。许多研究已经证实此机转会促进骨骼肌上的胰岛素应用增加胰岛素的敏感度。总体而言,一氧化氮在管制胰岛素分泌、维持β细胞的功能及胰岛素敏感度中非常重要。(144) (99) 
 
实验 4:水平律动修补干细胞壁受损,改善骨髓干细胞功能
 
  CD34 是指血液干细胞的一种蛋白质,具有这种特殊蛋白质的细胞就称为 CD34+细胞,它是一种界于血液干细胞与间叶干细胞的特殊干细胞。可以分化成白血球、淋巴球,但是同时也可分化成血管内皮细胞。其中有一种 CD34蛋白,具有可以帮助血管内皮功能健全的特殊接受器称为KDR kinase insert domain receptor,此种细胞就称为 CD34+/KDR+细胞,它们是骨髓内皮前身细胞(Bone marrow-derived endothelial progenitor cell),会形成血管内皮细胞,并促使血管管道张开,血管内里光滑(铁弗龙化)及阻止浆细胞沾染。
  产生干细胞的位置在骨髓,但不是全部的骨髓,而是骨髓的特殊位置,就像胰岛素只在胰脏内的胰脏小岛分泌一样,骨髓中制造干细胞地点呈凹陷,就像放神像的凹壁,所以被称为“神龛”或“壁龛”(Niche)。
  最新的研究显示,糖层病人的血液干细胞会受到影响,像造骨细胞与内皮前细胞都会减少主要的原因是因为干细胞壁龛受损,而且CD34+/KDR+细胞的“调动”(mobilization)也会受损(71)。什么是调动呢?当身体组织发炎,受伤时,或在临床上给予药物或细胞激素治疗时,会刺激血液干细胞离开骨髓的储存区,这一个过程称之为“调动”(mobilization)。
  京都大学心脏科医师高桥 Takahashi Y 发现透过水平律动可以改善骨髓中 CD34+/KDR+细胞的调动。(184) 也就是说水平律动可以修补干细胞壁龛受损,改善糖尿病人的骨髓干细胞功能,同时改善血管内皮细胞的功能。
 
  冠状动脉病人 CD34+/KDR+细胞会减少,所以检查血液中CD34+/KDR+细胞的多寡是诊断冠状动脉病的一种最新工具,研究指出用 CD34+/KDR+细胞比例来诊断冠状动脉病准确度是 100%,但由于许多慢性病也会有 CD34+/KDR+细胞会减少情况所以敏感度稍差 45%。(171) 这也是为什么水平律动在改善糖尿病同时也改善他们的心脏血管功能。

实验 5:水平律动改善糖尿病人“血管内皮的祖细胞”
 
  同样是日本京都大学的心脏学科藤田正俊教授 (Fujita, Masatosh) 研究显示对于糖层病人只要经过 10 次水平律动后,他们受损的血管内皮功能就有明显改善。藤田正俊发现原因是因为水平律动会增加“血管内皮的祖细胞”,新生许多血管内皮细胞,修补这些死去的内皮并重健功能。由于血管并发症是糖层病主要的死因,然而现在对于糖层病血管病变并没想到特殊的治疗方法。水平律动提供了一种崭新独特的治疗途径与策略。(74)

实验 6:水平律动增加大脑内的神经营养蛋白降低糖尿病发生


  大脑内的神经营养蛋白(Neurotrophins)“源自大腻细胞的- 神经营养因子”(brain cell line derived neurotrophic factors,BDNF) 如果不足,不仅影响神经精神问题,还会导致糖层病。(214)(98) 乌拉许的老鼠研究证实接受每天 1小时,一共10次的水平律动,老鼠大脑的神经营养蛋白BDNF表现增加30%,降低得到糖层病机会。(198)

实验 7:水平律动改善内皮功能,降低糖尿病心血管并发症
 
  各位知道糖尿病人是怎么死去的吗?多半是因为心脏血管病疾病,事实上,心脏血管疾病才是糖尿病主要的并发症与死因。68%的糖层病人死于心脏病,而 16%的糖层病人死于脑中风。美国芝加哥西北大学医学院的史达姆勒医师(Jeremiah Stamler)在 1993 年,追踪几十万个糖尿病人 12 年之久,发现糖尿病人的相对心脏血管病死亡风险是没有糖尿病者的 3.2 倍,而中风的风险增加 2.8 倍。而且与三种危险因子:抽烟,高血压与高胆固醇,息息相关。有此三种危险因子的糖尿病人与完全没有的非糖层病人相比,心脏血管病死亡风险甚至多出 21 倍。可见想要降低糖尿病的风险,除了加强血糖控制外,更必须要积极预防与治疗心脏血管疾病。而其中最重要的作法就是停止抽烟、控制血压、降低胆固醇与运动。(176)
 
  但是为什么需要停止抽烟、控制血压与降低胆固醇呢?为什么糖尿病人会有比一般人严重的心血管病变呢,主要的原因是糖尿病人的心脏与血管内皮细胞通常有缺氧损伤。糖层病人通常不仅是“内皮依赖型血流性血管扩张”功能有问题,而且颈动脉的内中膜膜厚度(carotid intima media thickness) 也通常肥厚,容易阻塞导致脑中风(64)。 
 
  事实上是糖尿病越久,病人的内皮功能就越差,分析病人的“内皮依赖型血流性血管扩张”能力会与病人的血糖高低成反比。也就是说病人血糖如果越高,他们的内皮细胞功能就越差,而由内皮细胞控制的血管扩张功能也就越差,更容易产生粥状动脉硬化与心血管疾病。(50) 机转可能是血糖浓度太高时会使得组织缺氧,缺氧促使血管壁平滑肌肥大与发炎,由于发炎与氧化压力,内皮释放血管加压素,收缩血管,更进一步降低血流剪力,再加上糖尿病产生的最终糖化蛋白(Advanced Glycosylation End Product, AGEs),最后严重破坏内皮功能。(图 28) 这种恶性循环引发糖尿病人的血管病变及各种心脏血管并发症。(202)
 
  事实是糖尿病人的内皮功能失调出现得很早,早在糖尿病前期时,这些还没有症状者已经出现“内皮依赖型血流性血管扩张”的不正常。(111) 所以内皮的血管扩张检查可以当做糖尿病预后的指标,而恢复糖尿病人的内皮功能也是治疗糖尿病的重要目标。在前面第七章与第九章,我们已经详细介绍过水平律动透过增加血流剪力与一氧化氮改善内皮功能与降低动脉粥状硬化,所以可以改善糖尿病人的内皮功能,降低糖尿病人的心脏血管并发症。
  

图 28: 糖尿病与血管病变关系(须重画)

 
 
知识易开罐: 最终糖化蛋白(Advanced Glycosylation End Product, AGEs)
  也称为“糖化终产物”或“晚期糖化终产物”。糖尿病患者,常处于高血糖状态时,血中葡萄糖的羰基会与蛋白质、核酸或脂肪上的精氨酸或离氨酸之氨基结合,直接进行糖化反应或所谓“梅纳反应” (Maillard Reaction),此反应的最终产物就是“最终糖化蛋白”。最终糖化蛋白会直接诱发发炎反应,引起心血管病变、肾病变、白内障、末梢神经病变,被认为是引发糖尿病并发症的主要机转。糖尿病人血中如果最终糖化蛋白的浓度越高,并发症进行的速度就越快,而严重度也越高。
 
  总而言之,水平律动不仅可以降低血中的胰岛素、增加脂联素,增加胰岛素敏感度、降低胰岛素抗阻,所以可以改善糖尿病;而且透过增加血流剪力,增加骨髓干细胞与内皮组细胞,改善内皮功能,增加微循环的扩张,血氧与浸润,同时也提升冠状动脉储备值,降低心血管并发症并改善心脏功能。可见对于糖尿病人来说,规律使用水平律动是药物外重要的预防策略。

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