糖尿病是当前威胁全球人类健康最主要的慢性非传染性疾病之一[1]。据国际糖尿病联盟统计，2015年全球糖尿病的患病人数达4.15亿，约500万人因糖尿病死亡[2]。既往研究表明[3]，糖尿病患者代谢当量每增加1METs，死亡率就减少19%。目前，国内外对2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus,T2DM）患者的研究热点多集中在血液学指标及药物治疗，对于心肺耐力的观察、影响因素分析及康复疗效较少提及，但T2DM患者是多器官功能障碍的一种慢性疾病，存在心肺健康问题，临床实践中应兼顾多系统多器官的整体康复方案。定量评定、精准化治疗是近年来康复医学的发展方向，本研究应用心肺运动试验（cardiopulmonary exercise testing,CPET）评估T2DM患者心肺耐量，并探讨心肺耐量减低的影响因素及可能机制，以期提高对T2DM患者心肺耐量指标的关注，为后期制定精准化、安全有效的康复方案奠定基础。

1、资料与方法

1.1一般资料

入选2021年1月—2022年12月，于我院行CPET检查的169例T2DM患者，其中男性86例，女性83例，年龄45—84岁，平均年龄（62.2±10.1）岁。

入选标准：(1)糖尿病诊断符合1999年WHO糖尿病诊断标准；(2)均完成CPET检查。

排除标准[4]:(1)急性心肌梗死，不稳定型心绞痛，可引起症状或血流动力学改变的未控制的心律失常，未控制的心力衰竭，急性肺栓塞或肺梗死，急性心肌炎或心包炎；严重的主动脉瓣狭窄，怀疑或已知动脉瘤破裂；(2)急性感染、增殖性视网膜病、糖尿病酮症酸中毒等糖尿病严重并发症；(3)空腹血糖低于3.9mmol/L或高于16.7mmol/L、反复低血糖或血糖波动较大；(4)严重肝肾疾病、严重脑血管、严重肺部疾病、精神异常、肢体残障不能配合及其他运动禁忌证。

本研究通过医院伦理委员会批准，并获得患者及家属知情同意。

1.2方法

1.2.1一般资料：

在参阅国内外相关指南、专家共识及文献的基础上，设计T2DM心肺耐量影响因素调查表。收集病史资料，主要包括：性别、年龄、身高、体重、糖尿病病程、基础疾病（高血压、高血脂、冠心病、肺部疾病）、血液学指标（空腹血糖、空腹胰岛素、糖化血红蛋白、胰岛素抵抗指数）、服药情况、糖尿病家族史、吸烟史、饮酒史、婚姻状况、体育锻炼习惯及医疗保险性质等资料。

1.2.2 CPET相关指标评价：

采用意大利COSMED公司K4b2心肺运动一体机完成心肺运动试验，连续动态监测O2和CO2量，全导12导联动态心电测试仪、袖带无创血压测试仪进行心电和血压监测。依据美国运动医学会（American College of Sports Medicine,ACSM）推荐的连续斜坡递增负荷方案（ramp incremental exercise test,Ramp），根据性别、年龄、身高、体重、功能状态等选择10—20W/min的功率递增速率[5]。受试者坐在功率自行车上，接好面罩、呼出气采集管、心电图、袖带血压，静坐3min，无功率负荷热身运动3min，递增负荷下运动8—12min，转速保持在（60±5)r/min，结束后6min休息恢复。纳入分析的CPET参数包括：峰值运动负荷（peak load）、无氧阈（oxygen uptake at anaerobic threshold,AT）、峰值摄氧量（peak oxygen uptake,peak VO2）、峰值氧脉搏（peak VO2/HR）、峰值代谢当量（metabolic equivalent,MET）、峰值摄氧量占预计值百分比（peak VO2%）、CO2通气当量（minute ventilation/carbon dioxide production,VE/VCO2）。最新指南定义，根据CPET核心指标峰值摄氧量占预计值的百分比水平，将peak VO2%>84%分为心肺耐量正常组，VO2peak%≤84%为心肺耐量减低组[6—7]。本研究中，体育锻炼习惯指，每周运动3—5次，每次20—30min的中等强度的运动。

胰岛素抵抗指数=空腹胰岛素×空腹血糖÷22.5。

1.3统计学分析

应用SPSS 22.0统计软件进行统计学分析。计量资料符合正态分布，以均数±标准差表示，组间比较采用独立样本t检验；非正态分布计量资料以M(QR）表示，组间比较采用Mann-Whitney U检验；计数资料以百分率（%）表示，组间比较采用χ2检验。将组间差异有显著性意义的单因素资料进一步行二元Logistic回归分析运动耐量减低的影响因素。按检验水准P<0.05表示差异具有显著性意义。

2、结果

2.1 T2DM患者CPET相关指标

169例T2DM患者行CPET，根据峰值摄氧量占预计值百分比这一指标，心肺耐量正常组有48例，心肺耐量减低组有121例。心肺耐量正常组的峰值运动负荷、无氧阈和峰值摄氧量、氧脉搏、峰值代谢当量、峰值摄氧量占预计值的百分比均明显高于运动耐量减低组，VE/VCO2低于运动耐量减低组，组间差异均具有显著性意义（P值均P<0.05），见表1。

2.2影响T2DM患者心肺耐量的单因素分析

表1 两组研究对象心肺耐量相关指标比较

注：peak load（峰值运动功率）、AT（无氧阈值摄氧量）、peak VO2（峰值摄氧量）、peak VO2/HR（峰值氧脉搏）、MET（峰值代谢当量）、peak VO2%（峰值摄氧量占预计值百分比）、VE/VCO2(CO2通气当量）

本研究共入选169例T2DM，其中两组的年龄、性别、病程、高血脂病史、肺部疾病史、空腹血糖、空腹胰岛素、药物使用情况、糖尿病家族史、吸烟史、饮酒史、医保性质未见显著性意义（P>0.05），而体重指数、高血压病史、冠心病病史、糖化血红蛋白、胰岛素抵抗指数、婚姻状况、体育锻炼习惯均有显著性意义（P<0.05），见表2。

2.3影响T2DM患者心肺耐量的多因素分析

将单因素分析有显著性意义的变量：体重指数、高血压病史、冠心病病史、糖化血红蛋白、胰岛素抵抗指数、婚姻状况、体育锻炼习惯纳入多因素Logistic回归分析，结果显示体重指数、高血压病史、冠心病病史、糖化血红蛋白、胰岛素抵抗指数是T2DM运动耐量减低的独立危险因素，体育锻炼习惯是运动耐量的保护因素，差异均具有显著性意义（OR=1.278,5.159,3.876,2.911,2.586,0.086），余自变量与T2DM患者运动耐量减低不相关。见表3。

3、讨论

CPET是临床上公认的无创评价人体整体功能和心肺适能的金标准。CPET在评估T2DM心肺耐量、判断病情严重程度、规避运动风险、制定个体化运动处方、评价康复治疗效果、预后预测及指导康复治疗等方面具有独特优势[8—9]。心肺耐力和糖尿病发病率密切相关，是糖尿病患者死亡的独立危险因素之一，2型糖尿病患者进行心肺耐力测定值得临床推广应用[22]。

3.1 T2DM心肺耐量的评估

本研究入选了169例T2DM，有71.6%的患者出现了心肺耐量减低，peak VO2平均值为（19.3±5.0)ml/（kg·min），峰值代谢当量平均为（5.6±1.5)Mets。既往荟萃分析结果显示，中国普通健康人群的最大峰值摄氧量约为27.26ml/（kg·min)[10]。本研究中的平均最大摄氧量较普通人群明显降低，与Francisco等[11]研究结论吻合。

表2 影响T2DM患者心肺耐量的单因素分析

注：FPG（空腹血糖）；FINS（空腹胰岛素）；Hb A1c（糖化血红蛋白）；HOMA-IR（胰岛素抵抗指数）；ACEI/ARB：血管紧张素转换酶抑制剂/管紧张素Ⅱ受体拮抗剂

表3 影响T2DM患者心肺耐量的多因素分析

注：Hb A1c：糖化血红蛋白；HOMA-IR：胰岛素抵抗

T2DM患者的骨骼肌微血管功能异常，影响毛细血管向组织运输氧的能力；体内胰岛素不足，妨碍组织内糖有氧代谢过程，从而降低氧利用能力。另外，由于T2DM患者通过更多的无氧酵解供能，酸性代谢产物增加，会导致肌肉酸痛而停止运动试验[12]。

以CPET为核心的心肺耐量评估及康复方案制定，是目前临床康复模式的一个转变。因此，对T2DM行心肺耐量科学评估，根据心肺耐量指标制动安全有效的运动处方，以及定量评价康复疗效尤为重要。

3.2 T2DM心肺耐量的影响因素

3.2.1 BMI:

既往一项对3542例普通人群的研究观察到，BMI与peak VO2呈负相关关系[13]。严重肥胖人群的peak VO2显著降低，结果甚至与Ⅲ—Ⅳ级的心衰患者相似[14]。刘海萍等[15]研究提到，肥胖与糖尿病发病机制从遗传学角度来看可能相同，所以很大一部分糖尿病患者伴随肥胖发生。本研究针对2型糖尿病患者，结果也发现BMI是心肺耐量减低的因素之一。超重和肥胖最突出的特点是皮下脂肪蓄积较多，而脂肪组织是不代谢氧的，高体重指数的T2DM患者心肺运动耐量减低[16]。

3.2.2高血压病史：

本研究显示，合并高血压病史为影响T2DM的心肺耐量的确切因素。本研究证明，高血压是T2DM心肺耐量减低的影响因素，高血压患者交感神经系统活性增强，血浆儿茶酚胺水平升高，引起血管收缩，影响运动时外周组织血供，增加心脏负荷，从而使运动耐量下降[17]。另外，高血压患者在心肺运动试验过程中，由于血压异常升高，可能出现提前终止试验而影响VO2peak。

3.2.3冠心病病史：

王岚等[18]研究结果显示，2型糖尿病合并冠心病病史心肺耐量更低。本研究结果表明，合并冠心病病史是T2DM心肺耐量减低的危险因素。分析其机制可能为，T2DM合并冠心病动静脉末梢摄氧障碍、钙离子运输不足、骨骼肌灌注受损，限制骨骼肌血流和摄氧能力，最终导致VO2peak增加受限[19]。另外有研究显示，合并冠心病的T2DM患者在极限运动时，由于心输出量不能相应的提高而诱发心肺、骨骼肌等缺血，能导致更严重的运动耐量下降[20]。

3.2.4糖化血红蛋白水平：

本研究中，糖化血红蛋白水平是T2DM心肺耐量减低的危险因素之一，心肺耐量减低组糖化血红蛋白水平高于正常组，与Tagougui等[21]的研究结果相同。分析机制可能是血糖控制不佳抑制去氧血红蛋白形成，血红蛋白糖基化提高氧气结合力、扰乱血流量平衡、造成微血管功能紊乱，损害骨骼肌运输和再利用氧气的能力，最终影响运动耐量。另外，高血糖还能引起主动脉等大血管硬化，使冠脉血流调节受损，进一步影响心脏工作能力即运动耐量；还能导致周围组织血流量下降，影响周围组织清除运动产生的酸性代谢产物，从而导致运动耐量下降[22]。

糖化血红蛋白水平升高表示近3个月血糖控制较差，持续高血糖易导致糖尿病周围神经病变，下肢痛觉过敏、骨骼肌肌力减退甚至萎缩，可能提早结束心肺运动试验，从而影响试验过程所测定的VO2peak的真实性。

3.2.5胰岛素抵抗指数：

本研究结果显示，胰岛素抵抗指数与峰值摄氧量有关。既往有一项研究显示[23]，即使校正了年龄、性别、吸烟史、BMI,HOMA-IR仍与峰值摄氧量呈负性关系（r=﹣0.328,P<0.001）。胰岛素抵抗导致动脉粥样硬化、冠状动脉血流储备不足，影响运动时心肌供血，从而影响运动耐量[24]。Nadeau等[25]研究提示，胰岛素抵抗水平比糖化血红蛋白与运动心肺耐量的相关性更强。

3.2.6体育锻炼习惯：

本研究中，规律体育锻炼是心肺运动耐量的保护因素（β=﹣2.45,P<0.001）。Gusso等[26]给予糖尿病患者20周有氧康复训练，在血糖控制水平不变的情况下，不仅胰岛素使用剂量减少10%，而且有氧能力提高10%。既往研究[27]，给予T2DM患者个体化有氧联合抗阻运动12周后，其血糖水平、心肺耐量、身体成分、生存质量有不同程度的改善。糖尿病患者运动过程中，肌肉血管内皮生长因子A的表达能促进毛细血管再生，更好地营养骨骼肌细胞，最终增强心肺运动耐量[28]。总体来说，规律的体育锻炼对T2DM患者是大有裨益。

本研究发现，T2DM患者行CPET，可定量评估其心肺运动耐量情况，提高对该人群心肺整体功能的关注。T2DM患者应该积极控制体重、血糖水平、胰岛素抵抗指数，预防高血压及冠心病并发症，这对于提高其心肺运动耐量具有重大意义。本研究将CPET定量评定以及运动处方的概念引入T2DM患者，旨在把精准康复应用于T2DM患者，为T2DM患者康复方案优化和康复关键技术创新提供良好的参考依据，强调整体一体化健康管理。

本研究仅分析T2DM患者的心肺耐量指标，后期可研究T2DM患者与正常健康人群心肺耐量的对照，进一步评估观察该人群心肺耐量。本研究为回顾性研究，患者的自我报告内容可能存在偏倚，纳入的影响因素不够全面，尚需更大规模的研究进一步证实。

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基金资助:徐州市卫健委医学科技创新项目(XWKYHT20220102); 江苏医药职业学院校外教学基地科研发展项目(20229131);

文章来源:孟晴,翟宏伟,刘娜,等.2型糖尿病患者心肺耐量及其影响因素分析[J].中国康复医学杂志,2024,39(09):1310-1315.