研究揭示：等張訓練對2型糖尿病患者血管改善的驚人效果

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一項對40位2型糖尿病患者的研究發現，相較於有氧運動，等張手握運動對改善血管適應性更為有效。參與者分為兩組，其中一組進行8周的等張手握運動，另一組則進行有氧運動。結果顯示，進行等張運動的組別在肱動脈直徑、血流速度和剪切率上均有顯著改善，證明了等張運動在2型糖尿病患者的血管健康上具有重要的正面影響。

等長訓練與有氧訓練對2型糖尿病患者血管適應影響的比較

Isometric Versus Aerobic Training Effects on Vascular Adaptation in Patients with Type 2 Diabetes

El-Nahas NG , Badawy MM, Pakistan Journal of Biological Sciences : PJBS, 01 Jan 2019, 22(8):400-405

https://scholar.cu.edu.eg/sites/default/files/nessrien_elnahass/files/pakistanian_j_adaptation.pdf

Abstract

Diabetes is known to be associated with arterial remodeling and dysfunction which predispose to different microvascular complications. This study was aimed to find out the effect of isometric versus aerobic training on vascular adaptation in patients with type 2 diabetes.

The study was carried out on 40 type 2 diabetic patients (20 men and 20 women). Patients were selected from the outpatient clinic of El-Agouza Police Authority Hospital. They were assigned into 2 matched and equal groups in number. Group A with mean age of 49.55 years, received unilateral isometric handgrip exercise 22 min per session, 3 sessions per week for 8 weeks and group B with mean age 50.15 years, received aerobic exercise in form of arm ergometry for 30 min, 3 sessions per week for 8 weeks. They were assessed by a Doppler ultrasound for brachial artery adaptation (the brachial artery diameter, blood velocity and shear rate) before and after 8 weeks of training.

Group A showed significant improvement in brachial artery adaptation as increased brachial artery diameter from 4.28±0.19 to 4.43±0.18, baseline vessel velocity from 7.09±0.41 to 8.62±0.46 and its shear rate from 66.24±4.19 to 77.65±5.27, while in group B who received the aerobic exercise the results showed a minimal change between pre training and post-training results 4.24±0.23 to 4.26±0.21 for brachial artery diameter, 7.26±0.54 to 7.46±0.67 for blood velocity and 67.8±3.16 to 68.81±4.29 for shear rate respectively.

Isometric handgrip exercise improved brachial artery diameter, blood velocity and shear rate in patients with type 2 diabetes.

摘要

已知糖尿病與動脈重塑和功能異常相關，這些異常使患者容易出現不同的微血管併發症。本研究旨在探討等長運動與有氧運動對2型糖尿病患者血管適應的影響。

本研究在40名2型糖尿病患者（20名男性和20名女性）上進行。患者是從El-Agouza警察局醫院門診部選擇的。他們被分為兩個相等的組，每組人數相等。A組的平均年齡為49.55歲，接受了每次22分鐘的單側等長握力運動，每週3次，共8週，B組的平均年齡為50.15歲，接受了每次30分鐘的有氧運動，每週3次，共8週。他們在訓練前後由多普勒超聲波進行評估，以評估肱動脈的適應性（肱動脈直徑、血流速度和剪切率）。

A組在肱動脈適應性方面表現出顯著改善，肱動脈直徑由4.28±0.19增加到4.43±0.18，基線血管速度由7.09±0.41增加到8.62±0.46，剪切率由66.24±4.19增加到77.65±5.27，而接受有氧運動的B組在訓練前後的結果之間變化較小，肱動脈直徑從4.24±0.23增加到4.26±0.21，血流速度從7.26±0.54增加到7.46±0.67，剪切率從67.8±3.16增加到68.81±4.29。

等長握力運動改善了2型糖尿病患者的肱動脈直徑、血流速度和剪切率。

摘要

糖尿病（糖尿病）的全球發病率和患病率已顯著增加，伴隨著不良微血管和心血管事件風險的增加，醫療管理要求風險因素的修改。糖尿病不僅是一組代謝紊亂，其特徵是由於胰島素分泌、胰島素作用或兩者缺陷導致的慢性高血糖，還是影響幾乎所有血管類型和大小的血管疾病的原因。它與長期損害、功能障礙和不同器官（特別是眼睛、腎臟、神經、心臟和血管）的功能衰竭有關。

糖尿病患者患心血管疾病（CVD）的風險增加，包括早期動脈粥樣硬化，還有報導的與糖尿病相關的內皮功能障礙，導致形態和結構性血管變化。運動已被證明能影響血流、管腔剪切應力、動脈壓力和切線壁應力。由於與運動訓練相關的重複血流動力學刺激，適應的發生具有重要的臨床意義。

運動對血管的有益影響可能通過改善內皮一氧化氮合成酶（eNOS）的表達和磷酸化、增強乙醯膽鹼誘導的血管運動功能以及減少過氧化物酶等致氧化劑的酶來降低心血管疾病風險，並對動脈直徑產生影響，減少心血管風險，無論是有氧運動還是等長運動。體育活動和糖尿病相關，因為它們在預防末梢神經病變的進展方面發揮著重要作用，其影響主要在於發展肌肉力量和替代損害的神經纖維功能。

高分辨率雙重超聲波用於檢查靜息直徑、壁厚、峰值直徑和血流。這些數據的結果表明，運動的局部影響在動脈壁大小、厚度和功能的重塑方面是明顯的。糖尿病患者存在生理性運動限制，包括胰島素抵抗、下肢和骨骼肌血流減少以及心肺適應性降低。他們還具有較慢的氧氣吸收動力學，表明他們在對氧氣需求的急劇變化上的適應能力降低。

定期訓練增加了肌肉毛細血管密度、氧化能力、脂代謝和胰島素信號傳導蛋白。有氧運動和阻力運動都促進了與增強胰島素作用相關的血管功能適應，被認為是與運動相關的心血管事件的風險調節因子。將耐力運動與阻力運動結合可能會為2型糖尿病成人提供更大的改善。等長握力運動對2型糖尿病患者的肱動脈適應具有益處，伴隨著肱動脈直徑、血流速度和剪切率的改善。糖尿病患者的血管適應對於預防或延遲與動脈粥樣硬化和末梢神經病變相關的血管併發症具有重要作用，因此本研究探討了等長運動與有氧運動對2型糖尿病患者的血管適應的影響。

材料和方法

從El-Agouza警察局醫院內科門診部選擇了40名男女患者（男性20名，女性20名），他們患有至少10年的2型糖尿病。他們被分為兩個相等的組，每組人數相等，A組的平均年齡為49.55歲，B組的平均年齡為50.15歲。向所有參與者解釋了本研究的目的和性質，他們在參與研究前簽署了一份同意書，確保保密性。

診斷為2型糖尿病，空腹血糖（FBG）水平為（129-134 mg dLG1），持續時間為10-15年。體重指數（BMI）在31.53-36.39 kg mG2之間。所有參與者在參與研究前進行了醫學治療的優化。排除標準包括自主神經病變、心血管不穩定、吸煙、腎病和糖尿病視網膜病變，以及正在服用影響外周血流的藥物的患者。

在訓練前後8周，通過空腹後飯後血糖測試操作、BMI的計算以及多普勒超聲影像來評估患者的血糖水平、每位患者的體重和身高，以及肱動脈直徑、血流和剪切速率。使用東芝Power-vision 6000多頻線性陣列探頭（7-11 MHz）進行多普勒超聲影像，測量大約3-5 cm。位於前臂部位，在患者仰臥並伸直手臂的情況下。所有血流速度測量都在4.0 MHZ的脈波頻率下進行，速度範圍閘值為500 cm secG1。肱動脈的血流速度是從整個肱動脈獲得的10秒脈波多普勒信號中測定的。其直徑是從前緣到前緣的測量。剪切速率是使用以下公式計算的：
剪切速率 = 4 Vm/D

其中，Vm是平均血流速度（cm secG1），D是平均動脈直徑（cm）{B模式超聲}。
患者根據人數和性別分布被分為兩個相等的組：
C A組：患者以坐姿，前臂放在桌子上，在整個訓練過程中握住手握力測定儀（HG）。他們被告知要正常呼吸，避免進行Valsalva動作，他們每週3次，每次8週，使用程式化的HG測定儀完成了四組2分鐘的等張性HG收縮（每次收縮和鬆弛時間均設置為2秒）。等張性收縮是在最大自願收縮的30％下進行的，每次收縮之間有2分鐘的休息間隔。所有等張性HG訓練課程都在運動教練的直接監督下進行，每週3次，每次8週11。

C B組：訓練課程每週進行3次。有氧訓練課程持續30分鐘，包括5-7分鐘的熱身，以手臂踏車的形式進行，速度緩慢，表示為最大心率（MHR）的30-40％（由無帶心率監測器檢測到），有氧訓練為20分鐘，運動強度為65％的（MHR），然後進行5-7分鐘的冷卻，與熱身時一樣，每週3次，每次8週12。

統計分析採用SPSS程式進行，以平均值和標準差表示數據，同時表示標準誤值，使用配對t檢定分析每組治療前後的差異，使用非配對t檢定分析兩組之間的差異，還在顯著 在水平（p <0.05）上進行了分析。 此外，統計分析顯示了研究中所有測量參數的改善百分比。
I-人口統計：
C 對於A組：本組包括二十名患者（10名男性和10名女性），其年齡、體重、身高、體重指數（BMI）和空腹血糖（FBG）水平的均值分別為49.55±1.73、92.05 ±3.72、165.25±5.17、33.76±2.01和132.75±1.68，如表1所示。
C 對於B組：本組包括二十名患者（10名男性和10名女性），其年齡、體重、身高、體重指數（BMI）和空腹血糖（FBG）水平的均值分別為50.15±1.46、91.85 ±2.83、164.45±4.67、33.99±1.35和131.8±1.47，如表1所示。

結果顯示，在研究開始時，A組和B組在肱動脈直徑、速度和剪切率的多普勒測量方面沒有顯著差異。 經過8週的A組等長時間訓練後，血管直徑的結果顯示出顯著改善，基線直徑的平均值從4.28±0.19增加到了4.43±0.18，基線速度從7.09±0.41增加到了8.62±0.46，其剪 切率從66.24±4.19顯著增加到了77.65±5.27。 而接受有氧運動的B組在訓練前後結果方面變化較小，分別為肱動脈直徑的基線值從4.24±0.23增加到了4.26±0.21，血液速度從7.26±0.54增加到了7.46±0.67，剪切率 從67.8±3.16增加到了68.81±4.29，如圖1-3所示。

表1：納入研究的患者的人口統計數據 圖1：訓練前後肱動脈直徑平均值在各組之間的比較 圖2：訓練前後肱動脈血流速度平均值在各組之間的比較 圖3：訓練前後肱動脈剪切率平均值在各組之間的比較

討論

糖尿病透過干擾內皮細胞的穩定性，展現了促動脈粥樣硬化的作用。其中，內皮依賴的血管舒張作用（NOs），作為動脈粥樣硬化的標誌，在糖尿病中受到損害。本研究旨在評估等長對比有氧訓練對2型糖尿病患者血管適應的影響，其中糖尿病引起的內皮功能障礙被認為是動脈粥樣硬化和心血管疾病的先兆，且有證據指出運動訓練導致血管內皮受到增加的剪切應力並增加NO產生。

經過8週的訓練，40名糖尿病患者的研究結果顯示，A組（接受等長訓練的組別）有顯著改善，這些發現與Thijssen等人的研究一致。他們發現局部握力訓練在肱動脈流動介導的擴張（FMD=3.6%）方面產生了顯著變化。直徑反應顯著增加。然而，他們發現在誘發剪切應力刺激方面，局部握力訓練沒有改變。

本研究的發現與Billinger等人一致，他們發現4週的SLE訓練計劃增加了偏癱肢體的肌肉活動，並改善了股動脈的血流、直徑和峰值速度。此外，這些結果也與Spence等人、Whaley等人、Goldfine等人、Lee等人、Thijssen等人、Billinger等人和Baross等人的研究相一致，他們發現抗阻訓練增加了肱動脈靜息直徑和FMD峰值直徑。另一項關於股動脈血管適應的研究也顯示，對於相同的血管直徑、血流速度變量，下肢等長訓練的顯著改善結果反映了運動引起的機械效應激發了血管內膜內皮細胞調節其動脈音。

根據這些與等長訓練對血管適應影響相關的結果，Thijssen等人、McKillop等人、Horiuchi和Okita的研究顯示，抗阻運動結束時激發了剪切應力，隨後導致更大的血管舒張和/或增加的血流量。許多研究者研究了等長訓練對比有氧訓練對健康人及糖尿病或心血管疾病風險患者血管適應的影響差異，以確定哪種訓練方式具有理想效果，這與Augustine等人的研究一致，他們報告說，抗阻運動可以預防動脈硬化，這與本研究A組的結果相符。儘管本研究關於等長運動對血管功能的顯著影響，Gibbs等人的研究顯示，有規律的等長運動使肱動脈直徑平均變化了5.56%。

這些發現也與Das等人的研究結果一致，他們聲稱，保護內皮細胞不依賴於運動訓練的方式，基於他們的研究（有氧訓練對抗訓練對交叉訓練），在4個不同運動組別中，45位參與者進行了代謝改變，且運動減緩了血管功能的衰退。與B組的結果相關，Thijssen等人的研究結果一致，他們研究了騎自行車和步行（有氧運動）期間血流的變化，結果僅在騎自行車運動期間顯示最初的剪切率降低。

關於本研究中使用的兩種運動方式及其對血管適應影響的比較，結果與Green等人的觀點相符，他們報告說，在握力運動期間，前臂血流隨著工作負荷增加而增加，而在較低的循環工作負荷下，前臂血流減少。關於有氧運動對肱動脈內皮功能影響的顯著或不顯著效果的辯論，在臨床試驗中仍在進行，如Gaenzer等人進行的一項研究，他們發現，作為對運動（腳踏車功率計）的反應，肱動脈的血流顯著增加，而肱動脈直徑的變化對於吸煙者來說不顯著。

另一項由Mikus等人和Özcan等人進行的研究結果完全不同，在有氧運動計劃後，2型糖尿病患者的股動脈血流顯著改善。這些結果也顯示，有氧運動後，肱動脈直徑和肱動脈平均速度顯著增加。相反，Petrofsky等人的研究報告稱，與對照組相比，糖尿病患者在休息、運動和有氧運動後的前臂血流顯著降低。

所有這些先前的研究都展示了兩種運動方式的重要性，這些運動方式引起了血管適應的變化，這可能會減緩心血管效應，並預防風險患者的併發症，並根據患者的能力、生活方式和健康狀況，在等長或有氧運動之間發揮互補作用。

結論

本研究得出結論，對於2型糖尿病患者，等長握力運動是有益的，並且與肱動脈適應的改善相關。這一點從肱動脈直徑、血流速度和剪切率的顯著增加中得到了證明。

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