余蓉蓉 張琳琳
摘要:糖尿病是一種以高血糖為主要特征的非傳染性慢性疾病,主要表現(xiàn)為持續(xù)性血糖升高、胰島素抵抗、血脂代謝紊亂。由糖尿病造成的血管并發(fā)癥是糖尿病患者致殘、致死的主要原因。運(yùn)動是糖尿病的有效預(yù)防與治療手段,對糖尿病血管并發(fā)癥有良好的控制和改善作用??偨Y(jié)糖尿病血管并發(fā)癥原因及運(yùn)動對其改善機(jī)制,進(jìn)一步了解運(yùn)動對促進(jìn)糖尿病血管健康的重要作用與意義。
關(guān)鍵詞:運(yùn)動;糖尿病血管并發(fā)癥;內(nèi)皮細(xì)胞;炎癥反應(yīng);氧化應(yīng)激
隨著我國全面建成小康社會目標(biāo)的逐步完成,國家經(jīng)濟(jì)健康發(fā)展、居民生活水平提高、人口平均壽命延長,但國民健康隱患也不斷增加。我國糖尿病患者數(shù)量逐年遞增,情況不容樂觀。糖尿病是由多種病因引起的代謝失調(diào)性疾病,主要是胰島素抵抗導(dǎo)致代謝功能紊亂。糖尿病血管病變是糖尿病對機(jī)體的嚴(yán)重?fù)p害,持續(xù)高血糖會導(dǎo)致血管系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)失衡,致使血管舒張和收縮功能異常、炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激等一系列病理反應(yīng)。運(yùn)動一直被認(rèn)為是糖尿病管理的基石,是預(yù)防和管理糖尿病的一個關(guān)鍵因素,作為預(yù)防和治療糖尿病的最基本的方法之一,能起到改善胰島素胰抵抗,提高胰島素敏感性的作用,能有效控制血糖、血脂和血壓水平、減低心血管疾病風(fēng)險和疾病死亡率,具有經(jīng)濟(jì)及簡便可行等特點,對糖尿病患者的身體健康、發(fā)病率和死亡率有積極的影響[1, 2],越來越受到糖尿病患者和醫(yī)務(wù)工作者的支持和重視。
一、糖尿病血管并發(fā)癥機(jī)制
(一)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能紊亂
血管內(nèi)皮細(xì)胞,是指位于心、血管及淋巴管內(nèi)表面的扁平單層上皮,是一種生理功能非?;钴S的單層細(xì)胞。血管損傷是糖尿病主要并發(fā)癥,血管內(nèi)皮功能異常是造成血管動脈粥樣硬化的早期標(biāo)志,可導(dǎo)致心血管并發(fā)癥。實驗和臨床研究都表明血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙是血管損傷的始動因素與胰島素抵抗有關(guān)[3]。健康血管內(nèi)皮細(xì)胞可分泌調(diào)節(jié)血管舒縮功能、生長抑制和生長促進(jìn)、抗炎和促炎及抗氧化和促氧化之間平衡的活性物質(zhì),以此來維持正常的血管結(jié)構(gòu)和張力[4]。調(diào)節(jié)血管功能活動的活性物質(zhì)包括一氧化氮、前列環(huán)素、內(nèi)皮源性超極化因子、內(nèi)皮素1、血管緊張素等,其中舒血管活性物質(zhì)最重要的是一氧化氮[5]。血管內(nèi)皮細(xì)胞感受刺激后產(chǎn)生和釋放NO到血管平滑肌細(xì)胞中,激活鳥苷酸環(huán)化酶,細(xì)胞內(nèi)環(huán)磷酸鳥苷(cGMP)水平被升高,平滑肌細(xì)胞內(nèi)鈣濃度下降,最終可以使cGMP介導(dǎo)的血管舒張。高血糖時由線粒體產(chǎn)生過多的O2-可抑制eNOS的生物活性,從而導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞NO合成減少、活性減低,致使血管正常舒張功能受損,舒縮功能障礙。
(二)炎癥反應(yīng)
機(jī)體對有害損傷因子所發(fā)生的免疫防御反應(yīng)即為炎癥,其標(biāo)志性產(chǎn)物包括C反應(yīng)蛋白、TNF-α和IL-6等。血管內(nèi)皮細(xì)胞可分泌多種有效活性因子,在維持血管舒張與收縮、預(yù)防炎癥與血小板粘附、減少脂質(zhì)在血管壁異常堆聚具有積極作用。炎癥因子濃度水平過高,被認(rèn)為是糖尿病血管并發(fā)癥的形成和發(fā)展的關(guān)鍵影響因素之一。炎癥反應(yīng)被認(rèn)為是導(dǎo)致糖尿病和促進(jìn)糖尿病血管并發(fā)癥進(jìn)展的主要原因之一[6]。C-反應(yīng)蛋白(CRP)是由肝臟產(chǎn)生的一種炎癥因子,與糖尿病血管并發(fā)癥高度相關(guān),糖尿病血管并發(fā)癥形成前具有高水平CRP存在于機(jī)體內(nèi),且隨糖尿病血管并發(fā)癥的形成和加劇炎癥水平不斷升高。
(三)氧化應(yīng)激
正常狀態(tài)時,機(jī)體產(chǎn)生的活性氧能夠被體內(nèi)抗氧化酶迅速清除,以保持機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)處于動態(tài)平衡狀態(tài)。在糖尿病患者體內(nèi),超氧化物會大量增加,當(dāng)超氧化物的產(chǎn)生速率超過其清除速率時,造成氧化與抗氧化系統(tǒng)平衡失調(diào),體內(nèi)氧化應(yīng)激產(chǎn)生。糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生過程中氧化應(yīng)激損傷是重要環(huán)節(jié)。高血糖導(dǎo)致患者體內(nèi)線粒體電子傳遞鏈異常,過氧化物過量產(chǎn)生從而引起氧化應(yīng)激,導(dǎo)致多元醇途徑被激活、晚期糖基化終末產(chǎn)物水平增加、蛋白激酶C途徑激活最終都將導(dǎo)致血管損傷。AOPP是反映體內(nèi)氧化應(yīng)激的標(biāo)志物,糖尿病患者體內(nèi)血漿中AOPP水平較高。AOPP能促進(jìn)氧化應(yīng)激,氧化應(yīng)激又加速AOPP的生成,因此造成惡性循環(huán)[7]。也有研究顯示:糖尿病病人的血液中AOPP、AGEs和MDA水平高于正常人,而抗氧化物GSH-Px水平則較正常低,體內(nèi)存在明顯的氧化應(yīng)激反應(yīng)[8]。
二、運(yùn)動改善糖尿病血管并發(fā)癥機(jī)制
(一)運(yùn)動改善血管內(nèi)皮細(xì)胞功能
血管內(nèi)皮細(xì)胞能夠分泌多種高效血管活性物質(zhì),其中舒血管物質(zhì)NO在內(nèi)皮細(xì)胞中由內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)參與合成產(chǎn)生。eNOS可以促進(jìn)NO合成和釋放,維持血管正常舒縮功能。運(yùn)動時內(nèi)皮感受的剪切應(yīng)力增加,進(jìn)而增強(qiáng)eNOS和細(xì)胞外超氧化物歧化酶等酶的活性,并將活性氧平衡向有益NO生成的方向轉(zhuǎn)移[9]。有研究指出,運(yùn)動使血管產(chǎn)生一種充血狀態(tài),增加血液流動和剪切應(yīng)力,從而增加NO的產(chǎn)生和生物活性[10]。運(yùn)動能夠有效刺激NO合成,在運(yùn)動過程中內(nèi)皮型一氧化氮合酶被磷酸化并激活,能促進(jìn)體內(nèi)NO合成,維持內(nèi)皮細(xì)胞通透性。通過增強(qiáng)內(nèi)皮細(xì)胞eNOS活動,增強(qiáng)血管內(nèi)皮細(xì)胞對NO的合成與分泌,改善內(nèi)皮功能,進(jìn)而強(qiáng)化血管的舒張收縮功能。
(二)運(yùn)動改善炎癥反應(yīng)
運(yùn)動可以減少全身炎癥,降低C反應(yīng)蛋白、IL-6、TNF-α等炎癥因子表達(dá)水平,同時增加IL-4、IL-10、脂聯(lián)素等抗炎因子水平,抑制炎癥反應(yīng)。正常情況下,機(jī)體內(nèi)TNF-α等炎癥因子的濃度較低,一定程度上可以起到保護(hù)機(jī)體的作用。高濃度的TNF-α是重要的促炎癥遞質(zhì),參與炎癥反應(yīng)的多種病理過程,嚴(yán)重時能造成機(jī)體器官甚至系統(tǒng)多處受損[11]。高血糖狀態(tài)下,機(jī)體內(nèi)炎癥因子表達(dá)量上升,且超過正常水平。運(yùn)動時,肌肉通過收縮釋放IL-6從而抑制內(nèi)毒素介導(dǎo)的TNF-α的產(chǎn)生,直接抑制血管粥樣硬化的發(fā)展。運(yùn)動能明顯增加體內(nèi)白細(xì)胞數(shù)量和骨骼肌中IL-10、Arginase-1、CD163和IL-6等抗炎因子分泌水平并將其釋放入血,從而降低體內(nèi)炎癥反應(yīng)[11, 12]。
(三)運(yùn)動改善氧化應(yīng)激
運(yùn)動時氧化應(yīng)激水平上升,機(jī)體不同組織抗氧化系統(tǒng)功能上調(diào)。運(yùn)動所產(chǎn)生的低中量活性氧對機(jī)體有益,是機(jī)體對低劑量毒物暴露后做出的有利的生物學(xué)反應(yīng),能增強(qiáng)抗氧化及氧化損傷修復(fù)酶活性,提高機(jī)體抗氧化應(yīng)激能力,減輕機(jī)體氧化損傷[13]。10周的鍛煉計劃提升了機(jī)體超氧化物歧化酶及谷胱甘肽過氧化物酶的活性水平,耐力性運(yùn)動能提高大鼠心肌及骨骼肌中抗氧化酶和抗氧化劑的活性水平,高強(qiáng)度和中強(qiáng)度運(yùn)動可以提高心室心肌超氧化物歧化酶活性[14]。SOD和MDA是反應(yīng)氧化應(yīng)激的敏感指標(biāo),運(yùn)動能夠提高血管SOD表達(dá)水平,同時降低MDA表達(dá)水平。表明運(yùn)動能提高機(jī)體抗氧化能力,減輕因高血糖引起的過量氧化應(yīng)激。
三、總結(jié)與展望
全球糖尿病患者數(shù)量與日俱增,機(jī)體處于高血糖狀態(tài)下,易導(dǎo)致內(nèi)皮功能障礙,從而易導(dǎo)致大血管和微血管病變,最終形成糖尿病合并心血管疾病。運(yùn)動作為糖尿病預(yù)防和治療方案中的重要部分,不僅具有改善糖尿病患者病癥,且有能預(yù)防患者血管并發(fā)癥的良好作用,其主要通過改善血管內(nèi)皮功能、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激水平,達(dá)到降低血管并發(fā)癥的發(fā)生率,改善糖尿病血管病變,降低糖尿病患者死亡率的防治療效果。運(yùn)動對糖尿病的有益作用已經(jīng)被醫(yī)學(xué)界普遍認(rèn)可,所以提倡和建議,糖尿病患者經(jīng)常參與運(yùn)動,能有益病情發(fā)展,改善血管內(nèi)皮功能和減少心血管疾病風(fēng)險。
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作者簡介:余蓉蓉(1992-),女,漢族,湖北孝感人,碩士研究生在讀,作者單位:福建師范大學(xué),研究方向:運(yùn)動生理學(xué)。