不同运动方式干预对胰岛素抵抗效果的研究进展①

李超君，吴迎，王艳

不同运动方式干预对胰岛素抵抗效果的研究进展①

李超君1a，吴迎1b，王艳1a

单次和长期有氧运动可以改善胰岛素抵抗(IR)。间歇训练对IR的影响没有达成一致意见。单纯抗阻运动改善胰岛素抵抗效果有较大争议，而有氧运动和有氧+抗阻运动对IR改善也结果不一。

胰岛素抵抗；运动方式；综述

胰岛素抵抗在老年人中较为常见[1]；随着人们生活水平的提高，生活习惯的改变，其他年龄段发生胰岛素抵抗的比率也在逐年上升[2-4]。脂肪代谢异常或堆积而引起的超重、肥胖，能明显引起葡萄糖摄取降低，是引发胰岛素抵抗的直接原因，也是2型糖尿病发生发展的导火索[5]。研究显示，皮下和腹部脂肪过度堆积会导致胰岛素受体脱敏[6]，表现为骨骼肌摄取葡萄糖抑制，同时促进内源性葡萄糖产生[7-9]。这些病理改变又会导致人体出现高血糖症，使腹部脂肪堆积[7,10]。随着胰岛素抵抗进展，胰岛素敏感性降低，不能发挥正常生理作用，将引起高胰岛素血症[11]。

运动作为控制胰岛素抵抗的有效手段，已成为研究中常见的干预措施[11]。近期研究提示，除长期有氧运动外，其他运动方式也能不同程度改善胰岛素抵抗，其机制与前者有所不同。此外，有些运动方式可能加剧胰岛素抵抗，应该避免。

本文对近年来运动改善胰岛素抵抗的相关文献进行梳理，归纳不同方式运动对胰岛素抵抗的影响，以期为运动改善胰岛素抵抗提供依据。

1 一次性有氧运动

一次性有氧运动可在一定程度上改善胰岛素抵抗，主要是通过刺激骨骼肌摄取葡萄糖，达到降低血糖目的。Larsen等[12]发现，早餐前进行一次中等强度有氧运动，能够显著抑制餐后4 h内血糖波动，并提高血浆胰岛素水平。Rynders等[13]将糖尿病前期受试者分为对照组、中等强度运动组和大强度运动组，在运动结束后1 h进行糖耐量试验(oral glucose tolerance test,OGTT)，结果显示，一次性中等强度和高强度运动均可明显改善血糖水平和胰岛素反应，提高餐后胰岛素敏感性，大强度运动更为明显。但胰岛素抵抗患者常伴有各种代谢综合征，因此应根据自身状况选择最佳运动强度，不宜过大。

一次性运动改善胰岛素抵抗的持续时间需进一步探讨。Stephens等[14]采用强度为65%峰值摄氧量(VO2peak)一次性有氧运动，发现运动后12 h胰岛素敏感性高于对照组。Devlin等[15]采用一次性有氧运动干预，同样在运动后12 h发现胰岛素敏感性明显高于运动前。Holtz等[16]研究证实，运动引起的胰岛素抵抗改善时间可持续到运动后12 h，24 h后呈现衰退趋势。多数研究对运动后胰岛素功能的监测持续到运动后12～24 h[17-20]。提示一次性有氧运动对胰岛素抵抗的改善具有一定的时程规律，并会慢慢减退；只有坚持长期有氧运动，才能从根本上改善胰岛素抵抗。

2 长期有氧运动

长期有氧运动干预可引起多种代谢适应，并反映在安静时的代谢状况上。长期有氧运动可显著改善胰岛素抵抗，促进组织细胞对葡萄糖的摄取和利用，达到降低血糖的目的。

胰岛素抵抗与体质量密切关联，但许多胰岛素抵抗患者认为，进行长期有氧运动，如果体质量改变不明显就说明胰岛素抵抗改善没有效果。这种观点是片面的。长期有氧运动后体质量没有变化也可改善胰岛素抵抗：一方面可能由于运动后糖原储备发生改变，运动提高了糖原合成酶的活性[17]，而不影响体质量变化；另一方面，长期有氧运动后体成分会发生改变，如脂肪量[2,18]、内脏脂肪[19]、皮下脂肪组织[20-21]以及体脂百分比[9,22]等，但可能不影响体质量，体成分改变也会刺激胰岛素活性，使葡萄糖转化为糖原，改善机体代谢水平。

Jenkins等[19]对训练者进行6个月有氧运动干预〔50%～70%最大摄氧量(VO2max)〕，运动后，训练者体质量没有下降，但内脏脂肪和皮下脂肪明显降低，葡萄糖曲线下面积减少5%，胰岛素抵抗指数评分降低16%。Johnson等[3]用与Jenkins相同的运动方案，运动干预结束后，受试者体质量也没有降低，但胰岛素抵抗明显改善，可能由于体内游离脂肪酸的动员和氧化增强引起。Samjoo等[22]发现，进行3个月由中等强度(50%VO2peak)递增到较大强度(70%VO2peak)有氧运动后，受试者体质量无变化，但腰围明显减小，臀部脂肪、腿部脂肪和瘦素水平均有降低，OGTT发现，餐后2 h血糖明显改善。受试者体质量虽无显著变化，但体成分的变化也可能对降低胰岛素抵抗起重要作用。

通过运动降低腹腔内脂肪，对胰岛素敏感性的改善会更加明显。长期有氧运动在降低体质量同时，往往伴随内脏脂肪、腹腔内脂肪和皮下脂肪降低，进而促进胰岛素抵抗改善。

特异性敲除脂肪细胞葡萄糖转运子4(glucose transporter,GLUT4)基因后，小鼠出现糖代谢紊乱，提示脂肪组织糖代谢紊乱足够影响整个机体的糖代谢稳态[23]。Malin等[24]对糖代谢异常和正常人群进行12周有氧训练，逐渐递增运动强度〔从60%～65%至80%～85%最大心率(HRmax)〕，运动后，糖代谢异常人群体质量降低8%，腹腔内脂肪面积(visceral adipose tissue,VAT)明显减少，糖耐量受损(impaired glucose tolerance,IGT)人群中，VAT减少更为明显；OGTT检查葡萄糖耐量均有改善，葡萄糖钳夹技术评估显示，受试者胰岛素敏感性和胰岛B细胞功能显著提高。Yoshida等[25]采用16周较大强度有氧运动对血脂中度异常人群进行干预，每次60 min，每周2～3次，运动干预后受试者体质量明显下降，血清脂联素明显增多，促进了血脂改善，胰岛素抵抗水平也明显降低。Mason等[26]研究了体质量降低程度与胰岛素抵抗指数的关系，证实长期有氧运动减重程度与胰岛素抵抗改善程度正相关。

有氧运动改善胰岛素抵抗的效果还和运动强度有关。大量研究证实，较大强度有氧运动对胰岛素抵抗的影响较中等强度和低强度运动更加明显。

Bajpeyi等[27]以每周步行距离代表总的运动量，将受试者分为低运动量/中等强度运动组(12英里/周，1200 kCal/周，50%～55%VO2peak,1英里=1.6 km)、低运动量/较大强度运动组(12英里/周，1200 kCal/周，65%～80%VO2peak)、大运动量/较大强度运动组(20英里/周，2000 kCal/周，65%～80%VO2peak)和对照组，记录每组每周运动时间，控制低运动量/中等强度运动组和大运动量/较大强度运动组每周运动时间相同，运动后三个运动干预组与对照组相比，体质量明显降低，胰岛素敏感性提高，但只有低运动量/较大强度运动组和大运动量/较大强度运动组胰岛素敏感性的改善持续到运动后24 h。

Slentz等[28]采用与Bajpeyi相同运动方案，受试者在运动后体质量均有降低，胰岛素抵抗指数改善，但只有大运动量/较大强度运动组VAT明显降低，胰岛敏感性提高更加明显。提示较大强度运动能够明显降低腹腔内脂肪含量，而腹腔内脂肪含量的减少与胰岛素抵抗的改善具有较高相关性。

3 间歇运动

间歇运动指一次运动中进行多次短时间(0.5～4 min)训练，两次训练间有适当间歇，间歇期进行中低强度训练或完全休息，总运动时间较短。近年来，间歇运动训练受到广大健身爱好者的认同，因为这种训练方式不仅能够解决大多数人由于缺少运动时间而难以坚持运动的问题，而且在运动过程有张有弛。与传统持续时间较长的有氧运动方案相比，间歇运动似乎有着更大的潜力。

Støa等[29]采用12周间歇训练，以步行或跑步形式(4×4 min)进行，运动强度为85%～95%HRmax，显示胰岛素抵抗改善。Whyte等[4]采用2周高强度间歇训练，受试者完成6次训练课，每次在功率车上进行4～6次Wingate无氧冲刺30 s，间歇4.5 min，运动后腰围和臀围降低，胰岛素敏感性指数提高。Cockcroft等[30]采用一次性高强度间歇训练和中等强度有氧运动进行对比，运动结束后受试者葡萄糖耐量和胰岛素敏感性明显提高。Cocks等[31]采用间歇性冲刺训练和有氧运动对比，4周运动干预结束后，两组受试者最大摄氧量、骨骼肌毛细血管密度增加，胰岛素敏感性明显提高，两组间各项指标无显著性差异。提示间歇训练可以等同于持续时间较长的有氧运动。

但也有报道称间歇性运动改善胰岛素抵抗不明显。Skleryk等[32]采用较大强度(65%VO2peak)有氧运动与间歇运动(6次训练课，每次8～12×10 s)进行对比，2周后有氧运动组和间歇训练组胰岛素抵抗水平无明显改变，两组间也无显著性差异。Shaban等[33]采用高强度间歇训练对2型糖尿病患者进行干预，2周后发现运动后血糖水平明显降低，胰岛素抵抗指数虽有下降的趋势，但无显著性差异。

间歇训练对胰岛素抵抗的影响研究结果不一致，可能与间歇运动形式丰富、间歇安排多样有关。未来应进一步深入探讨间歇运动的最佳运动方案，以及间歇运动对胰岛素抵抗的长期影响。

4 抗阻运动

当前的大众体力活动指南推荐将有氧运动与抗阻运动相结合，作为糖代谢异常人群的运动处方方案。抗阻运动能有效增加肌肉力量，提高血糖控制力，增强胰岛素敏感性；经常进行抗阻运动可有效预防随年龄增长而产生的肌肉质量下降，改善体成分，提高葡萄糖耐受，增强胰岛素敏感性[34]。但单纯抗阻运动改善胰岛素抵抗效果存在争议。

Croymans等[35]采用抗阻运动干预12周，每周3次，干预结束后胰岛素和葡萄糖曲线下面积明显降低，肌肉的胰岛素敏感性指数提高。Ogawa等[36]采用12周低强度抗阻训练干预，每周1次，每次40 min，受试者体质量没有明显降低，胰岛素抵抗没有改善。这可能与抗阻运动强度较低或抗阻运动不能明显降低腹部脂肪及内脏脂肪量有关。

许多学者认为，有氧运动和抗阻运动相结合是改善胰岛素抵抗的最佳运动模式，优于单纯有氧或抗阻运动。Donges等[37]比较有氧运动、抗阻运动和有氧-抗阻相结合三种干预方式，结果显示三种干预方式均明显提高了胰岛素敏感性指数，有氧-抗阻相结合组的肌肉力量和有氧能力也明显提高。AbouAssi等[38]采用与Donges相同的运动方案，发现有氧-抗阻相结合能够明显提高胰岛素敏感性、胰岛B细胞功能和葡萄糖利用率，效果优于单独的有氧或抗阻运动。但Slentz等[39]采用有氧运动、抗阻运动以及有氧-抗阻相结合三种干预方式进行比较，结果显示，有氧运动组和有氧-抗阻结合组胰岛素抵抗指数均有改善，两组间无显著性差异。

糖代谢异常人群每周应累计进行至少150 min中等强度或较大强度运动，有氧运动则要每次至少10 min并贯穿整周。D'hooge等[40]研究表明，有氧和抗阻运动相结合对于控制血糖的效果优于单一有氧运动。这也是目前大多数学者提倡的。虽然两者结合效果更好，但许多问题仍然没有解决，如在一次运动中如何合理分配时间，胰岛素抵抗程度与抗阻运动的负荷量怎样匹配？下一阶段需要更多研究探讨有氧运动与抗阻运动结合的最佳运动处方，实现运动形式多样化、社会化、个性化，有效防治胰岛素抵抗。

5 小结与展望

对胰岛素抵抗患者，采取科学、有效且安全的运动方式进行干预十分必要。不同运动方式对胰岛素抵抗的影响效果各有利弊(表1)。长时间规律有氧运动能明显改善胰岛素抵抗患者的胰岛素敏感性，促使患者身体状况明显改善，使体脂肪、内脏脂肪和皮下脂肪等显著下降，同时糖原合成酶活性明显提高。间歇运动对胰岛素抵抗的改善目前仍存在争议，这可能与间歇运动的运动时间较短、运动量不足等因素有关。抗阻运动能够有效增加肌肉含量，提高肌细胞对葡萄糖的吸收，从而提高血糖控制力，增强胰岛素敏感性。有氧运动虽然效果较好，但较为枯燥，运动时间较长。以有氧运动为主，其他运动方式为辅的复合运动方式将会受到广大患者欢迎。

表1 三种运动方式对胰岛素抵抗的影响效果比较

目前对于胰岛素抵抗的运动干预研究还很不足，大多数研究样本量小，运动周期较短。未来需对不同年龄、不同胰岛素抵抗水平人群进行更深入研究，并阐明运动干预的作用机制。

[1]Holloszy JO,Schultz J,Kusnierkiewicz J,et al.Effects of exercise on glucose tolerance and insulin resistance.Brief review and some preliminary results[J].Acta Med Scand Suppl,1986,711:55-65.

[2]Besse-Patin A,Montastier E,Vinel C,et al.Effect of endurance training on skeletal muscle myokine expression in obese men:identification of apelin as a novel myokine[J].Int J Obes,2014,38(5):707-713.

[3]Johnson NA,Sachinwalla T,Walton DW,et al.Aerobic exercise training reduces hepatic and visceral lipids in obese individuals without weight loss[J].Hepatology,2009,50(4):1105-1112.

[4]Whyte LJ,Gill JM,Cathcart AJ.Effect of 2 weeks of sprint interval training on health-related outcomes in sedentary overweight/obese men[J].Metabolism,2010,59(10):1421-1428.

[5]Go AS,Mozaffarian D,Roger VL.Heart disease and stroke statistics－2013 update:a report from the American Heart Association[J].Circulation,2013,127(1):143-152.

[6]Makki K,Froguel P,Wolowczuk I.Adipose tissue in obesity-related inflammation and insulin resistance:cells,cytokines,and chemokines[J].ISRN Inflamm,2013,2013:139239.

[7]Hays NP,Galassetti PR,Coker RH.Prevention and treatment of type 2 diabetes:current role of lifestyle,natural product,and pharmacological interventions[J].Pharmacol Ther,2008,118(2):181-191.

[8]Meshkani R,Adeli K.Hepatic insulin resistance,metabolic syndrome and cardiovascular disease[J].Clin Biochem,2009,42(13):1331-1346.

[9]Li N,Fu J,Koonen DP,et al.Are hypertriglyceridemia and low HDL causal factors in the development of insulin resistance?[J].Atherosclerosis,2014,233(1):130-138.

[10]Lara C,Garvey WT.Intracellular lipid accumulation in liver and muscle and the insulin resistance syndrome[J].Endocrinol Metab Clin NorthAm,2008,37(1):841-856.

[11]Han JM,Levings MK.Immune regulation in obesity-associated adipose inflammation[J].J Immunol,2013,191(2):527-532.

[12]Larsen JJ,Dela F,Kjaer M,et al.The effect of moderate exercise on postprandial glucose homeostasis in NIDDM patients[J].Diabetologia,1997,40(4):447-453.

[13]Rynders CA,Weltman JY,Jiang B,et al.Effects of exercise intensity on postprandial improvement in glucose disposal and insulin sensitivityin prediabetic adults[J].J Clin Endocrinol Metab,2014,99(1):220-228.

[14]Stephens BR,Sautter JM,Holtz KA,et al.Effect of timing of energy and carbohydrate replacement on post-exercise insulin action[J].Appl Physiol Nutr Metab,2007,32(6):1139-1147.

[15]Devlin JT,Hirshman M,Horton ED,et al.Enhanced peripheral and splanchnic insulin sensitivity in NIDDM men after single bout of exercise[J].Diabetes,1987,36(4):434-439.

[16]Holtz KA,Stephens BR,Sharoff CG,et al.The effect of carbohydrate availability following exercise on whole-body insulin action[J].Appl Physiol Nutr Metab,2008,33(4):946-956.

[17]Coker RH,Hays NP,Williams RH,et al.Exercise-induced changes in insulin action and glycogen metabolism in elderly adults[J].Med Sci Sports Exerc,2006,38(3):433-438.

[18]Moran C,Barwell ND,Malkova D,et al.Effects of diabetes family history and exercise training on the expression of adiponectin and leptin and their receptors[J].Metabolism,2011,60(3):206-214.

[19]Jenkins NT,Hagberg JM.Aerobic training effects on glucose tolerance in prediabetic and normoglycemic humans[J].Med Sci Sports Exerc,2011,43(6):2231-2240.

[20]Xiao T,Fu YF.Resistance training vs.aerobic training and role of other factors on the exercise effects on visceral fat[J].Eur Rev Med Pharmacol Sci,2015,19(10):1779-1784.

[21]Coker RH,Williams RH,Kortebein PM,et al.Influence of exercise intensity on abdominal fat and adiponectin in elderly adults[J].Metab Syndr Relat Disord,2009,7(4):363-368.

[22]Samjoo IA,Safdar A,Hamadeh MJ,et al.The effect of endurance exercise on both skeletal muscle and systemic oxidative stress in previously sedentary obese men[J].Nutr Diabetes,2013,3(10):e88.

[23]Lee YS,Kim JW,Osborne O,et al.Increased adipocyte O2 consumption triggers HIF-1alpha,causing inflammation and insulin resistance in obesity[J].Cell,2014,157(6):1339-1352.

[24]Malin SK,Kirwan JP.Fasting hyperglycaemia blunts the reversal of impaired glucose tolerance after exercise training in obese older adults[J].Diabetes Obes Metab,2012,14(9):835-841.

[25]Yoshida H,Ishikawa T,Suto M,et al.Effects of supervised aerobic exercise training on serum adiponectin and parameters of lipid and glucose metabolism in subjects with moderate dyslipidemia[J].J Atheroscler Thromb,2010,17(11):1160-1166.

[26]Mason C,Foster-Schubert KE,Imayama I,et al.Dietary weight loss and exercise effects on insulin resistance in postmenopausal women[J].Am J Prev Med,2011,41(4):366-375.

[27]Bajpeyi S,Tanner CJ,Slentz CA,et al.Effect of exercise intensity and volume on persistence of insulin sensitivity during training cessation[J].JAppl Physiol,2009,106(4):1079-1085.

[28]Slentz CA,Tanner CJ,Bateman LA,et al.Effects of exercise training intensity on pancreatic beta-cell function[J].Diabetes Care,2009,32(10):1807-1811.

[29]Støa EM,Meling S,Nyhus LK,et al.High-intensity aerobic interval training improves aerobic fitness and HbA1c among persons diagnosed with type 2 diabetes[J].Eur JAppl Physiol,2017,117(3):455-467.

[30]Cockcroft EJ,Williams CA,Tomlinson OW,et al.High intensity interval exercise is an effective alternative to moderate intensity exercise for improving glucose tolerance and insulin sensitivity in adolescent boys[J].J Sci Med Sport,2015,18(6):720-724.

[31]Cocks M,Shaw CS,Shepherd SO,et al.Sprint interval and moderate-intensity continuous training have equal benefits on aerobic capacity,insulin sensitivity,muscle capillarisation and endothelial eNOS/NAD(P)H oxidase protein ratio in obese men[J].J Physiol,2016,594(8):2307-2321.

[32]Skleryk JR,Karagounis LG,Hawley JA,et al.Two weeks of reduced-volume sprint interval or traditional exercise training does not improve metabolic functioning in sedentary obese men[J].Diabetes Obes Metab,2013,15(12):1146-1153.

[33]Shaban N,Kenno KA,Milne KJ.The effects of a 2 week modified high intensity interval training program on the ho-meostatic model of insulin resistance(HOMA-IR)in adults with type 2 diabetes[J].J Sports Med Phys Fitness,2014,54(2):203-209.

[34]Gordon BA,Benson AC,Bird SR,et al.Resistance training im-proves metabolic health in type 2 diabetes:a systematic review[J].Diabetes Res Clin Pract,2009,83(2):157-175.

[35]Croymans DM,Paparisto E,Lee MM,et al.Resistance training improves indices of muscle insulin sensitivity and β-cell function in overweight/obese,sedentary young men[J].J Appl Physiol,2013,115(9):1245-1253.

[36]Ogawa K,Sanada K,Machida S,et al.Resistance exercise training-induced muscle hypertrophy was associated with reduction of inflammatory markers in elderly women[J].Mediators Inflamm Epub,2010,2010:171023.

[37]Donges CE,Duffield R,Guelfi KJ,et al.Comparative effects of single-mode vs.duration-matched concurrent exercise training on body composition,low-grade inflammation,and glucose regulation in sedentary,overweight,middle-aged men[J].Appl Physiol Nutr Metab,2013,38(7):779-788.

[38]AbouAssi H,Slentz CA,Mikus CR,et al.The effects of aerobic,resistance,and combination training on insulin sensitivity and secretion in overweight adults from STRRIDE AT/RT:a randomized trial[J].J Appl Physiol,2015,118(12):1474-1482.

[39]Slentz CA,Bateman LA,Willis LH,et al.Effects of aerobic vs.resistance training on visceral and liver fat stores,liver enzymes,and insulin resistance by HOMA in overweight adults from STRRIDE AT/RT[J].Am J Physiol Endocrinol Metab,2011,301(5):E1033-E1039.

[40]D'hooge R,Hellinckx T,van Laethem C,et al.Influence of combined aerobic and resistance training on metabolic control,cardiovascular fitness and quality of life in adolescents with type 1 diabetes:a randomized controlled trial[J].Clin Rehabil,2011,25(4):349-359.

Advance in Exercise of Different Styles for Insulin Resistance(review)

LI Chao-jun1a,WU Ying1b,WANG Yan1a
1.a.Department of Rehabilitation;b.Department of Human Movement Science,Beijing Sport University,Beijing 100084,China

WANG Yan.E-mail:wyweiwei@126.com

Both single and long-term aerobic exercise may play a role for insulin resistance(IR),however,there is no agreement for interval exercise.Simple resistance training is controversial,and the significance of resistance-aerobic exercise for IR is also mixed.

insulin resistance;movement styles;review

R587.1

A

1006-9771(2017)09-1077-04

2017-03-10

2017-05-02)

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.09.018

[本文著录格式] 李超君，吴迎，王艳.不同运动方式干预对胰岛素抵抗效果的研究进展[J].中国康复理论与实践,2017,23(9):1077-1080.

CITED AS:Li CJ,Wu Y,Wang Y.Advance in exercise of different styles for insulin resistance(review)[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(9):1077-1080.

1.北京体育大学，a.运动康复系；b.运动人体科学学院，北京市100084。作者简介：李超君(1992-)，女，汉族，吉林松原市人，硕士研究生，主要研究方向：慢性疾病运动干预。通讯作者：王艳(1970-)，女，河南民权县人，博士，教授，主要研究方向：大众健身的医务监督、慢性疾病运动干预。E-mail:wyweiwei@126.com。