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运动对老年T2DM患者心功能的影响

2021-03-01 138 上传者：管理员

摘要：以舒张功能障碍为主的心功能障碍是老年2型糖尿病(T2DM)患者的主要并发症之一,患者的生活质量及预后会受到严重影响。运动干预可控制T2DM患者血糖,缓解心肌损伤,改善心功能,提高心肺耐力。本文就老年T2DM患者心脏结构及功能的损伤特点、运动干预改善心功能的相关机制及如何制订安全可行的个体化运动方案做一综述,以期为防治T2DM及改善老年T2DM患者心功能、减少并发症的发生提供新思路。

关键词：
2型糖尿病
心功能
老年人
舒张功能障碍
运动
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糖尿病(DM)是由于胰岛素分泌缺陷或其生物作用受损,或两者兼有而引起的以高血糖为特征的慢性代谢性疾病。近年来,DM的发病率在全球范围内均显著升高。2013年流行病学调查显示,我国成年人DM患病率为10.4%,主要为2型糖尿病(T2DM)[1],其中老年人群的患病率在20%以上,且年龄每增加10岁,DM的患病率提高68%[2]。作为心力衰竭(HF)的独立预测因子,DM可导致心脏结构发生一系列改变,且心脏舒缩功能逐渐下降,最终诱发HF,这一现象在老年T2DM患者中更为常见。研究显示,在老年T2DM患者中,HF的发生率比无T2DM患者高两倍[3],治疗难度大,预后差。众所周知,药物、饮食及运动是治疗T2DM的三大组成部分,作为治疗T2DM的重要基石之一,运动不仅可控制T2DM患者血糖、血压及血脂水平,还能显著改善其心功能,降低心血管事件发生率和死亡率。

1、老年T2DM患者的心功能

1.1老年T2DM患者心脏结构和功能特点

亚临床舒张功能障碍是DM对心脏功能影响最早的表现之一,75%的患者都有此改变[4],随着年龄的增加,各器官系统功能退化,老年T2DM患者心脏结构和功能的改变更为显著。Carolyn等[5]研究发现,DM可直接通过糖毒性、氧化应激、脂毒性、血管的内皮损伤等机制损伤心肌进而引起亚临床HF,临床仅表现为舒张功能障碍,但射血分数(EF)正常(EF≥50%),即射血分数保留型心衰(HFpEF),随着DM病程的延长,HFpEF逐步向临床HF进展,出现收缩功能障碍(EF<40%)即射血分数减低型心衰(HFrEF),老年人群中HFpEF更常见[6]。Ryoko等研究发现[7],对于无高血压的患者,心肌纤维化和左心室肥厚致舒张功能障碍是DM心脏功能和结构异常的主要表现。心脏超声心动图显示,DM患者左心室后壁厚度、左心室质量增加[8],并随DM病程的延长而逐渐升高,且二尖瓣口舒张早期最大充盈速度与晚期最大充盈速度的比值(E/A)<1的风险增大[9]。

1.2T2DM引起老年患者心脏结构和功能变化的机制

目前关于T2DM对心脏结构和功能的影响机制尚未完全明确,主要以代谢异常为触发点,包括高血糖、循环游离脂肪酸摄取增加、线粒体功能障碍、氧化应激、钙稳态紊乱和胰岛素代谢通路异常等[10]。慢性高血糖毒性诱发心肌细胞凋亡,引发一系列生化级联反应,激活晚期糖基化终产物(advancedglycationend-products,AGEs),AGEs可促进胶原表达,致心肌纤维化、顺应性减低;同时,高血糖通过氧化应激增加活性氧(Reactiveoxygenspecies,ROS),并使生长因子和炎性因子过度表达,细胞外基质蛋白沉积增加,损伤血管内皮结构与功能,使血管壁弹性减弱[11]。研究表明[12],DM患者心肌细胞摄取葡萄糖的能力下降,促使其对脂肪及游离脂肪酸的利用增加,从而进一步抑制心肌利用葡萄糖,糖脂代谢紊乱共同作用于T2DM患者的心肌能量代谢,影响心脏功能。此外,钙离子(Ca2+)敏感性下降、肾素-血管紧张素-醛固酮系统(renin-angiotension-aldosteronesystem,RAAS)激活、心脏自主神经病变均为研究者们普遍认同的相关机制。miRNA在DM对心脏的影响中扮演着怎样的角色,也逐渐引起了人们的兴趣,成为新的研究热点。有研究发现[13,14],miRNA参与到包括胰岛素抵抗、全身糖代谢、心肌肥厚及心肌间质纤维化等多个环节中,发挥着至关重要的作用。

2、运动对老年T2DM患者的影响

诸多研究表明,长期规律运动有利于老年T2DM患者控制血糖、血脂,减少或延缓心血管等并发症的发生,改善心理状态,并且对DM高危人群的一级预防效果显著。目前对于T2DM的防治,尚未发现效果优于运动的治疗药物[15]。不同运动方式均能有效改善中老年T2DM患者血糖、血脂、胰岛素抵抗指数等指标[16],杨丽红等发现[17],6个月的抗阻与有氧训练均能降低T2DM患者弗明汉(Framingham)危险评分及心血管疾病10年风险。流行病学研究结果显示:T2DM患者规律运动8周以上糖化血红蛋白(HbA1c)降低0.66%,坚持规律运动12-14年病死率显著降低[18]。

2.1运动对老年T2DM患者心功能的改善

运动疗法是改善DM心肌损害的重要的非药物干预措施[15],它能通过一系列分子机制改善胰岛素抵抗、调节心肌能量代谢、缓解氧化应激反应、抑制心肌细胞凋亡、增强Ca2+调控、保护线粒体功能,进而控制血糖、血脂,抑制或缓解心肌肥厚、心肌间质纤维化进程,改善心脏功能,并提高老年T2DM患者心肺功能,改善预后。上官若男等[19]研究发现,8周游泳运动明显改善T2DM大鼠心肌间质纤维化程度,对大鼠心肌损伤具有保护作用。唐欣等[20]选择60名中老年HF合并T2DM患者,随机均分为2组,2组均给予常规抗HF、降糖药物治疗,干预组在常规治疗的基础上加上为期4周的康复运动治疗,结果表明治疗后干预组脑钠肽(brainnatriureticpeptide,BNP)、HbAlc、空腹血糖水平均显著低于治疗前,且干预组较对照组降低更显著。此外,尚佳等[21]研究也表明,运动治疗12周后,干预组患者空腹血糖、餐后2h血糖、左室舒张末期内径均显著低于对照组,EF、6min步行距离均显著高于对照组,提示运动可显著改善心功能。对于高龄老人,适当的运动锻炼亦可提高患者的心输出量、每搏量、左室射血分数,降低BNP水平及左室舒张末期内径,改善心功能和运动耐量[22]。国外一项荟萃分析发现,运动与改善T2DM患者的心脏舒张功能密切相关[23]。目前已有诸多研究表明,适量规律运动可让老年T2DM患者显著受益,但具体作用机制如何尚不完全明确,尤其是运动对DM心肌保护作用的具体通路尚未统一。

2.2运动改善T2DM患者心脏结构及功能的作用机制

各项研究表明,运动对老年T2DM患者心肌的保护作用机制大概有以下几个方面:首先,运动可增加葡萄糖转运蛋白-4(glucosetransporter,GLUT-4)的表达,提高丙酮酸脱氢酶活性和葡萄糖的利用率,使胰岛素敏感性增强,另一方面运动使骨骼肌脂代谢加速,血液中游离脂肪酸减少,心肌中的游离脂肪酸也相应降低,DM心肌糖脂代谢紊乱均得到显著改善[24]。其次,运动可以通过调节Ca2+稳态[25],提高心肌线粒体转录因子的表达[26],上调线粒体融合蛋白2[27]等,恢复线粒体损伤并促进其合成能力。运动通过减少ROS的产生,增加一氧化氮合成酶(nitricoxidesynthetase,NOS)的表达,促进一氧化氮(NO)释放,减轻氧化应激反应,有效改善DM患者血管内皮功能,进一步改善微血管障碍[28,29]。最后,运动可抑制交感神经系统,进而改善RAAS激活所致的心室重塑,改善心脏舒张功能[30]。除此之外,还有部分机制尚未明确,有待我们进一步研究,如上文所提及的具体信号通路。为探究这一机制,林延艳等[29]通过实验研究发现运动改善DM小鼠血糖、心功能及病理性损伤的作用可能与磷脂酰肌醇3激酶[phosphatidylinositol3-kinase,PI3K(p110α)]/蛋白激酶B(Akt)信号通路激活相关。国内外研究表明,运动干预通过影响miRNAs的表达,发挥保护DM心肌的作用,如有氧运动可以提高心肌内miRNA-222的表达,一方面通过抑制相应靶基因的表达抑制心肌细胞凋亡、改善高糖所致的心肌损害,另一方面,miR-222高表达可增强Ca2+清除率与心肌收缩力,从而达到改善心功能的作用[31]。新的研究机制仍待进一步证实,这将为DM心肌损害的防治提供新的思路。

3、老年T2DM患者运动方案的制定

ADA[32]指出,DM患者应至少进行有氧运动150min/周,并在此基础上每周进行至少2次抗阻运动,以预防或延缓DM患者心血管并发症的发生、发展。虽从目前关于运动与DM的研究成果来看,建议T2DM患者的最佳运动方式为在有氧运动的基础上,结合抗阻运动,但此方案是否适用于老年T2DM患者,具体方案如何制定,有待进一步探讨。作为一个相对特殊的群体,老年人的生理及心理都有其独特之处,代谢缓慢、抵抗力下降、各器官系统功能减低及心理脆弱敏感等,应针对其特点,制定安全有效、执行度高的个体化老年运动处方。譬如选择散步、慢跑、太极拳等动作轻缓的运动形式,适当结合轻至中度抗阻运动;运动强度不宜过强,50%左右最大摄氧量(VO2max)的运动对老年患者较为适宜;持续运动时间不宜过久,一般20～40min/次为宜;运动频率一般以3～7d/周为宜,具体视运动量的大小而定,若每次的运动量较大,可间隔1～2d,如果每次运动量较小,且患者身体允许的状况下,则坚持每天运动1次最为理想[33]。尽管适量规律的运动对于老年T2DM患者益处颇多,但严格掌握运动的禁忌证和适应证是科学指导患者运动的前提,运动前由专业人员进行有效的安全评估,尤其是心肺及运动功能的评估,并根据患者血糖变化、饮食情况等实时调整运动方案,以避免发生低血糖。具体运动方案的制定应个体化,运动方式、运动时间、运动频率及运动强度均应结合患者相关功能指标和患者主观感觉进行制定、调整[34]。

4、展望

综上所述,老年群体T2DM患病率高,易出现各器官系统并发症,其中心血管并发症发生率及致死率高,不容忽视。DM可通过糖毒性、氧化应激、脂毒性、血管的内皮损伤等机制引发以心肌肥厚和心肌间质纤维化为主要改变的DM心肌损害,影响老年T2DM患者心脏舒缩功能。除降糖药物、饮食之外,运动亦是DM防治环节中极其重要的组成部分,长期规律运动可显著改善老年T2DM患者糖脂代谢紊乱及心功能。研究显示[35],DM患者心脏舒张功能障碍的发生、发展与DM病程、HbA1c水平、肥胖指数和DM微血管病变相关。而运动干预对舒张功能指标的改善亦与病程呈等级相关,病程越短,心功能改善程度越大[36]。所以,加强DM防治知识的科普及宣传,完善医疗机构尤其是社区医院对老年人的DM筛查,做到早诊断、早治疗,及早指导老年T2DM患者进行运动疗法,控制血糖、血脂水平,对改善患者的心功能、提高预后具有非常重要的临床意义。此外,血糖的高波动性是导致老年T2DM患者心功能下降的主要原因[37],因此,需完善动态血糖监测,可根据患者血糖波动特点,综合降糖药物、DM饮食及运动疗法进行有效治疗,达到长期维持血糖稳定以进一步保护老年T2DM患者心功能的目的。同时,有资料指出,T2DM患者更易患抑郁症和焦虑症[38],而运动干预可改善T2DM患者的抑郁、焦虑情绪[39],使其产生愉悦的感受。研究发现[40],老年T2DM患者存在着普遍性的运动状况不佳情况,处于运动阶段的患者仅占1.7%。鉴于此,更应积极加强相关知识宣传,制定运动处方指南,培养医护专业人才,完善相关设施设备,尽早将运动这一有效、低廉且风险相对较小的治疗方法于老年T2DM患者群体中普及,将运动与饮食、药物联合,达到控制血糖,改善心功能,提高生活质量,延长预期寿命的目的。关于运动改善T2DM患者心脏结构和功能的具体机制如何,尤其是miRNAs在其中发挥着怎样的作用,为我们对于T2DM的防治提供了新的思路,具有重要的临床意义,有待更深入的研究。

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