Effect of Exercise on Blood Glucose Metabolism of Type 2 Diabetes Patients in East Asian Population: A Meta-Analysis
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摘要:目的
探究不同运动处方在东亚人群2型糖尿病患者血糖代谢中的作用,并比较人群特征和运动要素对血糖代谢影响的差异。
方法系统检索PubMed、Cochrane Library、EmBase、Web of Science、中国知网、万方数据知识服务平台,获取从建库至2024年6月15日东亚人群中运动对2型糖尿病患者血糖代谢影响的相关文献。文献类型限定为随机对照研究,其中试验组进行运动干预,对照组不进行运动干预。由2名研究人员按照纳入与排除标准对文献进行筛选,并提取相关数据。采用Stata 17.0软件的Egger检验及RevMan 5.3软件的漏斗图评估发表偏倚,采用RevMan 5.3软件进行Meta分析。
结果共纳入21篇随机对照研究,包含1289例研究对象。其中试验组675例、对照组614例。经发表偏倚风险评估,文献质量整体良好。随机效应模型显示,试验组患者经运动干预后空腹血糖(MD=-1.31 mg/L, 95% CI:-1.55~-1.07, P<0.001)、糖化血红蛋白(MD=-0.34, 95% CI:-0.45~-0.22, P<0.001)、胰岛素抵抗指数(MD=-0.39, 95% CI:-0.54~-0.23, P<0.001)、空腹胰岛素(MD=-0.71 μIU/mL, 95% CI:-1.18~-0.24, P=0.003)均显著降低。不同运动方式改善血糖代谢的作用存有异质性,其中有氧运动(MD=-1.49 mg/L, 95% CI:-2.53~-0.44, P=0.005)和联合运动(MD=-1.41 mg/L, 95% CI:-1.87~-0.95, P<0.001)降低空腹血糖的效果优于抗阻运动;联合运动(MD=-0.47, 95% CI:-0.81~-0.31, P=0.007)降低糖化血红蛋白的效果优于有氧运动和抗阻运动;仅有氧运动(MD=-0.48,95% CI:-0.89~-0.07,P=0.020)和联合运动(MD=-0.35,95% CI:-0.69~-0.01,P=0.040)降低胰岛素抵抗指数的作用具有统计学意义,且有氧运动的效应优于联合运动。按照年龄组、运动周期、运动时间、运动频率、运动强度进行亚组分析显示,每周进行小于5次、每次不超过1 h的有氧运动对于改善东亚人群2型糖尿病患者空腹血糖有显著效果。
结论运动干预可降低东亚人群2型糖尿病患者血糖,减轻胰岛素抵抗,其中有氧运动和联合运动是更适合东亚人群2型糖尿病患者降糖的运动处方。
Abstract:ObjectiveTo explore the effects of different exercise prescriptions on glycemic metabolism in East Asian patients with type 2 diabetes mellitus (T2DM) and to compare the differences in the impact of population characteristics and exercise components on glycemic metabolism.
MethodsA systematic search was conducted in PubMed, Cochrane Library, EmBase, Web of Science, CNKI, and Wanfang Data Knowledge Service Platform to identify relevant studies published from database inception to June 15, 2024, on the effects of exercise on glycemic metabolism in East Asian patients with T2DM. The study type was limited to randomized controlled trials (RCTs), where the intervention group received exercise interventions and the control group did not. Two researchers independently screened the literature based on inclusion and exclusion criteria and extracted relevant data. Publication bias was assessed using Egger's test in Stata 17.0 and funnel plots in RevMan 5.3. Meta-analysis was performed using RevMan 5.3.
ResultsA total of 21 RCTs involving 1289 participants (675 in the intervention group and 614 in the control group) were included. Publication bias assessment indicated overall good quality of the included studies. The random-effects model showed that exercise interventions significantly reduced fasting blood glucose (MD=-1.31 mg/L, 95% CI: -1.55 to -1.07, P < 0.001), glycated hemoglobin A1c (HbA1c) (MD=-0.34, 95% CI: -0.45 to -0.22, P < 0.001), homeostatic model assessment of insulin resistance (HOMA-IR) (MD=-0.39, 95% CI: -0.54 to -0.23, P < 0.001), and fasting insulin (MD=-0.71 μIU/mL, 95% CI: -1.18 to -0.24, P=0.003) in the intervention group. Heterogeneity was observed in the effects of different exercise modalities on glycemic metabolism. Aerobic training (MD=-1.49 mg/L, 95% CI: -2.53 to -0.44, P=0.005) and combined training (MD=-1.41 mg/L, 95% CI: -1.87 to -0.95, P < 0.001) were more effective than resistance training in reducing fasting blood glucose. Combined training (MD=-0.47, 95% CI: -0.81 to -0.31, P=0.007) was superior to aerobic and resistance training in reducing HbA1c. Only aerobic training (MD=-0.48, 95% CI: -0.89 to -0.07, P=0.020) and combined training (MD=-0.35, 95% CI: -0.69 to -0.01, P=0.040) significantly reduced HOMA-IR, with aerobic training showing a greater effect than combined training. Subgroup analyses based on age group, exercise duration, session length, frequency, and intensity revealed that aerobic training performed less than 5 times per week for no more than 1 hour per session significantly improved fasting blood glucose in East Asian patients with T2DM.
ConclusionsExercise interventions can improve glycemic control and reduce insulin resistance in East Asian patients with T2DM. Aerobic exercise and combined exercise are more effective exercise prescriptions for glycemic management in this population.
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数据显示,以心血管疾病、2型糖尿病为代表的慢性疾病已成为居民死亡的主要原因,给全球公共卫生体系带来了巨大挑战[1]。据国际糖尿病联盟(International Diabetes Federation,IDF)官方统计,2021年全球糖尿病患病人数为5.56亿,其中我国糖尿病病例约为1.4亿,居全球之首[2]。2型糖尿病是最常见的糖尿病类型,美国运动医学会建议2型糖尿病患者定期参加体育活动并减少久坐时间,以利于血糖的控制[3]。运动干预可分为有氧运动、抗阻运动及二者相结合的联合运动,目前关于运动处方研究的理论依据主要源自美国运动医学学会的《ACSM运动测试与运动处方指南》,其强调了运动处方的4个要素,包括运动类型、运动时间、运动强度、运动频率[4]。然而该指南主要针对欧美国家人群,鉴于亚洲人群在基因背景、身材体型、饮食习惯等诸多方面与西方国家人群均存在显著差异,且亚洲地区不同种族人群之间上述特征亦存在明显异质性。因此,本研究旨在探究不同运动方式对东亚人群2型糖尿病患者的糖代谢影响,并依据现有运动处方的4大要素和人群特征进行亚组分析,以期为临床制定适合东亚人群的运动处方提供更多证据和参考。
1. 资料与方法
1.1 文献检索
检索PubMed、Cochrane Library、EmBase、Web of Science、中国知网、万方数据知识服务平台,检索时间为建库至2024年6月15日,并手工检索纳入研究中符合条件的参考文献。检索内容由3部分构成,包括健康状况(2型糖尿病)、干预措施(运动处方)、人群特征(东亚人群),此3组关键词以运算符“AND”连接,同一类别的关键词之间以运算符“OR”连接;2型糖尿病相关的英文检索词为“Type 2 Diabetes Mellitus” “Type 2 Diabetes” “T2DM” “Adult-Onset Diabetes ” “Non-Insulin-Dependent Diabetes Mellitus ” “NIDDM” “Diabetes Mellitus, Type Ⅱ ” “Type Ⅱ Diabetes Maturity-Onset Diabetes ” “Insulin-Resistant Diabetes” “Hyperglycemia”;运动处方相关的英文检索词为“exercise” “physical activity” “fitness” “workout” “training” “sport*” “athletic*” “calisthenic*” “gymnastics” “cardio*” “aerobic*” “anaerobic*” “strength training”“resistance training” “endurance training” “HIIT” “high-intensity interval training”“physical exertion” “physical fitness” “conditioning” “recreation*” “physical education” “active lifestyle” “active living”;东亚人群的英文检索词为“East Asia*” “Northeast Asia*” “China” “Chinese” “People's Republic of China” “Mainland China” “Japan*” “South Korea” “North Korea” “Korea*” “Mongolia*” “Taiwan*” “Taipei” “Hong Kong” “Macau” “Macao”;中文关键词为“2型糖尿病”“东亚人群”“运动处方”。采用Mesh主题词加自由词的方式检索,并根据数据库的具体要求对主要检索词进行扩展检索。
1.2 纳入与排除标准
按照PICOS原则[P(Population):研究对象;I(Intervention):干预措施;C(Comparison):比较组;O(Outcome):结局;S(Study design):研究类型]制定文献纳入与排除标准。纳入标准:(1)研究对象为患有2型糖尿病的东亚成年人群;(2)干预措施为抗阻运动、有氧运动、联合运动等不同运动形式,对照组未进行运动干预;试验组需提供详细的运动方案;(3)研究类型为随机对照试验;(4)结局指标包含空腹血糖(fasting blood glucose, FBG)、糖化血红蛋白(glycated hemoglobin A1C, HbA1c)、胰岛素抵抗指数(homeostasis model of assessment insulin resistance, HOMA-IR)、空腹胰岛素(fasting insulin, FINS)中的至少一种。排除标准:(1)试验设计未包含空白对照组;(2)重复发表、数据缺失、无法获取全文的研究。
1.3 文献筛选及信息提取
所有文献均由2名研究人员根据纳入与排除标准独立筛选,依次阅读题目、摘要、全文,最终确定符合标准的文献。然后用Excel对文献数据进行提取,内容涵盖:(1)一般资料,包括第一作者、发表时间;(2)基线资料,包括参与者数量、年龄、身体状况;(3)试验组运动方案,包括运动频率、运动强度、运动时间、运动周期;(4)结局指标,如FBG、HbA1c、HOMA-IR、FINS。
1.4 纳入研究的偏倚风险评估
由2名研究人员独立运用Cochrane系统评价手册偏倚风险评估工具对纳入文献的偏倚风险进行评估,指标包括随机分配、分配隐藏、对研究对象及干预者实施盲法、对结果评价者实施盲法、结局指标数据完整性、选择性报告、其他偏倚。由于运动干预难以实现参与者盲法,因此除非对研究结果造成明显影响,否则可评估为“低风险”。
1.5 统计学处理
采用RevMan 5.3软件进行Meta分析,计量数据以均数差(mean deviation,MD)作为效应指标,采用随机效应模型对试验组和对照组的效应指标进行合并,各效应量采用95%置信区间(95% confidence interval, 95% CI)表示。采用I2定量判断不同研究之间效应指标的异质性。亚组分析的分组依据为4种运动特征及人群特征。对于异质性较大的研究,通过敏感性分析探讨异质性来源。采用Stata 17.0软件的Egger检验和RevMan 5.3软件的漏斗图进行发表偏倚分析,发表偏倚的统计方法为Dersimonian-Laird法。以P<0.05为差异具有统计学意义。
2. 结果
2.1 文献检索结果
中文数据库检索文献339篇,英文数据库检索文献3844篇,共获得4183篇文献。经筛选后最终纳入21篇文献,均为随机对照试验,包括英文文献10篇,中文文献11篇。文献筛选流程见图 1。
2.2 纳入文献的基本特征
21项研究共包含1289例研究对象,均为东亚人,国家或地区分布包括中国大陆、中国台湾、韩国、日本。其中试验组675例,对照组614例。运动方案包括有氧运动、抗阻运动及二者相结合的联合运动,对照组未进行任何形式的体育运动。纳入研究的基本特征见表 1。
表 1 纳入研究的基本特征Table 1. Basic characteristics of included studies作者 发表年份 国家/ 地区 平均年龄(试验组/ 对照组,岁) 总样本(n) 各组样本(试验组/ 对照组, n) 运动措施 运动周期 单次运动量 运动频率(次/周) 运动强度 纳入指标 Choi等[5] 2012 韩国 55.0/53.8 75 37/38 有氧运动 12周 60 min 5 3.6~6.0 MET& FBG、HbA1c、HOMA-IR Lee等[6] 2015 中国台湾 54.5/56.1 80 40/40 有氧运动 3个月 30 min 5 60%~80% HRmax▲ FBG、HbA1c Kim等[7] 2004 韩国 53.8/52.8 45 22/23 有氧运动 3个月 30 min 3~5 40%~75% VO2max# FBG、HbA1c Koo等[8] 2010 韩国 57/53 31 13/18 有氧运动 12周 120 min 7 500 kcal/d FBG、HbA1c Matsushita等[9] 2022 日本 62/61 36 18/18 有氧运动 8周 30 min 3 40%~60% VO2max FBG、HbA1c Tan等[10] 2018 中国 63.0/62.9 31 16/15 有氧运动 12周 20~40 min 3 个体化FATmax HR* FBG、HOMA-IR、FINS 包勤文等[11] 2016 中国 70.4/68 107 58/49 有氧运动 6个月 120 min 12 50%~70% HRmax FBG、HbA1c 黄为均等[12] 2018 中国 49.2/52.2 58 29/29 有氧运动 12周 30 min 3 / FBG 谢丽娜等[13] 2021 中国 46.4/44.3 60 30/30 有氧运动 12周 60 min 5 50%~70% HRmax FBG、HbA1c、HOMA-IR、FINS 黄葵等[14] 2021 中国 67.8 (整体人群) 47 24/23 有氧运动 10周 40 min 3 80% VO2max、50%VO2max交替 FBG、HbA1c 张燕等[15] 2012 中国 51.2/50.8 99 49/50 有氧运动 8周 30 min 5 120~150步/min、80~100步/min交替 FBG 晁敏等[16] 2015 中国 54/53 30 15/15 有氧运动 12周 55 min 3 50% VO2max FBG、HbA1c 杨晓荣等[17] 2020 中国 59.3/59 100 50/50 抗阻运动 3个月 4组 1 50%~60% HRmax FBG、HbA1c、FINS 魏钦[18] 2018 中国 56.6/52 36 19/17 抗阻运动 12周 10组 3 50%~60% 1RM至60%~70% 1RM△ FBG、HOMA-IR Terauchi等[19] 2022 日本 54.6/55 224 110/114 有氧运动+ 抗阻运动 12周 30 min 3 40%~60% VO2max FBG、HOMA-IR、FINS Sung等[20] 2012 韩国 70.2/70.1 40 22/18 有氧运动+ 抗阻运动 24周 30~40 min 3 55%~64% HRmax至65%~75% HRmax FBG、HbA1c Park等[21] 2015 韩国 71.2/69 37 24/13 有氧运动+ 抗阻运动 12周 40 min 3 45%~55% 1RM进阶至65%~75% 1RM HbA1c Jeon等[22] 2020 韩国 62.1/61 35 21/14 有氧运动+ 抗阻运动 12周 50 min 3 70% 1RM HbA1c、HOMA-IR 柯海宝等[23] 2016 中国 61.4/62.3 38 20/18 有氧运动+ 抗阻运动 12周 50 min 3 60%HRmax FBG、HbA1c 常凤[24] 2018 中国 53.3/54.3 38 18/20 有氧运动+ 抗阻运动 24周 60 min 3 50% VO2max FBG、HbA1c、FINS 孟晴等[25] 2018 中国 61.4/63 80 40/40 有氧运动+ 抗阻运动 3个月 30~60 min 3 50%~80% HRmax FBG、HbA1c、HOMA-IR & MET:每千克体质量每小时消耗1千卡能量;▲HRmax:最高心率,计算方法为220-年龄;# VO2max:最大摄氧量;*FATmax HR:运动强度为测量脂肪氧化最高时的心率;△1RM:单次最大负荷重量;FBG(fasting blood glucose):空腹血糖;HbA1c(glycated hemoglobin A1C):糖化血红蛋白;HOMA-IR(homeostasis model of assessment insulin resistance):胰岛素抵抗指数;FINS (fasting insulin):空腹胰岛素 2.3 文献质量评价
从7个条目对纳入的21项研究进行偏倚风险评价(表 2):(1)随机分配:11项报告了具体的随机方法,为“低风险”;9项虽提及随机,但未描述具体随机方法,为“不清楚”,1项研究未描述随机方法,且基线水平存有显著差异,为“高风险”[8]。(2)分配隐藏:11项研究进行了分配隐藏,为“低风险”;余研究均未没有报告相关细节,为“不清楚”;(3)对研究对象及干预者实施盲法:由于运动试验难以对干预设盲,当试验组与对照组实施过程对结果无影响时,可评为“低风险”,本研究21项研究均为低风险;(4)对结果评价者实施盲法:21项研究均采用客观性结局指标,为“低风险”;(5)结局指标数据完整性:21项研究均报告了完整的结局数据,为“低风险”;(6)选择性报告:21项研究报告结果信息均全面,为“低风险”;(7)其他偏倚:21项研究均不存在与研究设计相关的潜在偏倚,为“低风险”。经发表偏倚风险评估,本研究所纳入的21篇文献质量整体良好。
表 2 纳入文献的偏倚风险评估情况Table 2. Bias risk status of included literature作者 随机分配 分配隐藏 对研究对象及干预者实施盲法 对结果评价者实施盲法 结局指标数据完整性 选择报告偏倚 其他偏倚 Choi等[5] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Lee等[6] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Kim等[7] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Koo等[8] 高风险 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Matsushita等[9] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Tan等[10] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 包勤文等[11] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 黄为均等[12] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 谢丽娜等[13] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 黄葵等[14] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 张燕等[15] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 晁敏等[16] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 杨晓荣等[17] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 魏钦[18] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Terauchi等[19] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Sung等[20] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Park等[21] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Jeon等[22] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 柯海宝等[23] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 常凤[24] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 孟晴等[25] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 2.4 Meta分析结果
2.4.1 运动干预对东亚人群FBG的影响
共纳入18项研究,含1150例研究对象,其中试验组578例,对照组572例。随机效应模型显示,试验组患者经运动干预后FBG较对照组显著降低(MD=-1.31 mg/L, 95% CI:-1.55~-1.07, P<0.001)。其中有氧运动(MD=-1.49 mg/L, 95% CI:-2.53~-0.44, P=0.005)和联合运动(MD=-1.41 mg/L, 95% CI:-1.87~-0.95, P<0.001)降低FBG的效果优于抗阻运动。见图 2。
图 2 试验组与对照组FBG水平比较的森林图FBG:同表 1Figure 2. Forest plot of FBG in the experimental group versus the control group运动干预对FBG影响的亚组分析(表 3):(1) 按年龄分组:共纳入18项研究(中年人群12项,老年人群6项)。结果显示,中年人群亚组和老年人群亚组经运动干预后FBG较对照组分别降低1.39 mg/L和1.34 mg/L。(2)按运动周期分组:共纳入18项研究。结果显示,运动周期≤12周亚组与运动周期>12周亚组经运动干预后FBG较对照组分别降低1.35 mg/L和1.61 mg/L。(3)按运动时间分组:共纳入16项研究。结果显示,运动时间<1 h亚组和运动时间≥1 h亚组经运动干预后FBG较对照组分别降低1.59 mg/L和1.38 mg/L。(4)按运动频率分组:共纳入18项研究。结果显示,运动频率<5次/周亚组和运动频率≥5次/周亚组经运动干预后FBG较对照组分别降低1.39 mg/L和1.13 mg/L。(5)按运动强度分组:共纳入6项研究。结果显示,中低运动强度亚组(<60% VO2max)[26]经运动干预后FBG较对照组降低1.28 mg/L,且异质性显著下降(I2=0,P=0.700),说明中低运动强度干预对于FBG效果较为一致;高运动强度亚组(≥60% VO2 max)FBG无显著变化。
表 3 试验组与对照组FBG水平亚组分析Table 3. Subgroup analysis of FBG levels between the experiment group and the control group亚组 文献数量(篇) 异质性检验 合并效果值 I2 P值 MD(95% CI) P值 年龄 45~<60岁 12 87% <0.001 -1.39(-2.22~-0.57) <0.001 ≥60岁 6 61% 0.020 -1.34(-2.10~-0.58) <0.001 组间差异 0.920 运动周期 ≤12周 12 86% <0.001 -1.35(-2.20~-0.48) 0.002 >12周 6 70% 0.005 -1.61(-2.57~-0.64) 0.001 组间差异 0.700 运动时间 <1 h 11 87% <0.001 -1.59(-1.92~-1.25) <0.001 ≥1 h 5 73% 0.005 -1.38(-1.87~-0.89) <0.001 组间差异 0.030 运动频率 <5次/周 12 86% <0.001 -1.39(-1.67~-1.10) <0.001 ≥5次/周 6 75% 0.001 -1.13(-1.57~-0.70) <0.001 组间差异 0.070 运动强度 <60% VO2max 4 0 0.70 -1.28(-1.96~-0.61) <0.001 ≥60% VO2max 2 17% 0.27 -0.08(-1.15~0.99) 0.880 组间差异 0.160 FBG、VO2max:同表 1;MD(mean deviation):均数差 2.4.2 运动干预对东亚人群HbA1c的影响
共纳入14项研究,含785例研究对象,其中试验组404例,对照组381例。随机效应模型显示,试验组患者经运动干预后HbA1c较对照组显著降低(MD= -0.34, 95% CI:-0.45~-0.22, P<0.001),且联合运动(MD=-0.47, 95% CI:-0.81~-0.31, P=0.007)降低HbA1c的效果优于有氧运动和抗阻运动,见图 3。有氧运动的异质性较高,经敏感性分析发现其中1项研究[11]效应值明显偏离整体水平,去除后剩余效应合并值显著(MD=-0.74,95% CI:-0.74~-0.08, P=0.010;I2=70%,P=0.005)。
图 3 试验组与对照组HbA1c水平比较的森林图HbA1c:同表 1Figure 3. Forest plot of HbA1c in the experimental group versus the control group运动干预对HbA1c影响的亚组分析(表 4):(1)按年龄分组:共纳入13项研究。结果显示,中年人群亚组和老年人群亚组经运动干预后HbA1c较对照组分别降低0.23和0.44。(2)按运动周期分组:共纳入13项研究。结果显示,运动周期≤12周亚组与运动周期>12周亚组经运动干预后HbA1c较对照组分别降低0.26和0.44。(3)按运动时间分组:共纳入11项研究。结果显示,运动时间<1 h亚组经运动干预后HbA1c较对照组降低0.44,而运动时间≥1 h亚组HbA1c无显著变化。(4)按运动频率分组:共纳入13项研究。结果显示,运动频率<5次/周亚组经运动干预后HbA1c较对照组降低0.40,而运动频率≥5次/周亚组HbA1c无显著变化。(5)按运动强度分组:共纳入6项研究。结果显示,中低运动强度亚组经运动干预后HbA1c较对照组降低0.26,而高运动强度组亚组HbA1c无显著变化。
表 4 试验组与对照组HbA1c水平亚组分析Table 4. Subgroup analysis of HbA1c levels between the experiment group and the control group亚组 文献数量(篇) 异质性检验 合并效果值 I2 P值 MD(95% CI) P值 年龄 45~<60岁 7 42% 0.11 -0.23 (-0.40~-0.07) 0.005 ≥60岁 6 57% 0.04 -0.44 (-0.61~-0.28) <0.001 组间差异 0.330 运动周期 ≤12周 7 26% 0.23 -0.26 (-0.42~-0.11) <0.001 >12周 6 66% 0.01 -0.44 (-0.63~-0.26) <0.001 组间差异 0.230 运动时间 <1 h 8 53% 0.04 -0.44 (-0.60~-0.29) <0.001 ≥1 h 3 0% 0.40 -0.08 (-0.36~ 0.20) 0.580 组间差异 0.700 运动频率 <5次/周 10 53% 0.02 -0.40 (-0.54~-0.27) <0.001 ≥5次/周 3 0% 0.66 -0.08 (-0.33~0.18) 0.540 组间差异 0.390 运动强度 <60% VO2max 3 0% 0.53 -0.26 (-0.42~-0.10) 0.002 ≥60% VO2max 3 0% 0.42 -0.19(-0.58~0.19) 0.320 组间差异 0.760 HbA1c、VO2max:同表 1;MD:同表 3 2.4.3 运动干预对东亚人群HOMA-IR的影响
共纳入8项研究,含588例研究对象,其中试验组291例,对照组297例。随机效应模型显示,试验组患者经过运动干预后HOMA-IR较对照组显著降低(MD=-0.39, 95% CI:-0.54~-0.23, P<0.001),异质性较小(I2=54%,P=0.040)。进一步比较发现,仅有氧运动(MD=-0.48,95% CI:-0.89~-0.07,P=0.020)和联合运动(MD=-0.35,95% CI:-0.69~-0.01,P=0.040)降低HOMA-IR的作用具有统计学意义,且有氧运动的效应优于联合运动。见图 4。
图 4 试验组与对照组HOMA-IR水平比较的森林图HOMA-IR:同表 1Figure 4. Forest plot of HOMA-IR in the experimental group versus the control group运动干预对HOMA-IR影响的亚组分析:(1)按年龄分组:共纳入7项研究(中年人群2项,老年人群5项)。结果显示,老年人群亚组经运动干预后HOMA-IR较对照组降低0.39(95% CI:-0.54~-0.23,P<0.001),中年人群亚组HOMA-IR无显著变化。(2)按运动周期分组:共纳入7项研究(运动周期≤12周6项,>12周1项)。结果显示,运动周期≤12周亚组经运动干预后HOMA-IR较对照组降低0.31(95% CI:-0.50~-0.11,P=0.002),运动周期>12周亚组HOMA-IR无显著变化。(3)按运动时间分组:共纳入6项研究(运动时间<1 h 4项,≥1 h 2项)。结果显示,运动时间<1 h亚组经运动干预后HOMA-IR较对照组降低0.51(95% CI:-0.72~ -0.31,P<0.001),而运动时间≥1 h亚组HOMA-IR无显著变化。(4)按运动频率分组:共纳入7项研究(运动频率<5次/周5项,≥5次/周2项)。结果显示,运动频率<5次/周亚组经运动干预后HOMA-IR较对照组降低0.50(95% CI: -0.70~-0.30,P=0.005),运动频率≥5次/周亚组HOMA-IR无显著变化。因研究数目限制未针对运动强度进行亚组分析。
2.4.4 运动干预对东亚人群FINS的影响
共纳入6项研究含467例研究对象,其中试验组230例,对照组237例。随机效应模型显示,试验组患者经运动干预后FINS较对照组显著降低(MD=-0.71 μIU/mL, 95% CI:-1.18~-0.24, P=0.003)。进一步对3种运动方式分别进行分析,发现其对FINS水平均无显著改善(图 5)。
图 5 试验组与对照组FINS水平比较的森林图FINS:同表 1Figure 5. Forest plot of FINS in the experimental group versus the control group运动干预对FINS影响的亚组分析:(1)按年龄分组:共纳入7项研究(中年人群6项,老年人群1项)。结果显示,中年人群亚组经运动干预后FINS较对照组降低0.650 μIU/mL(95% CI:-1.12~-0.17,P=0.008),异质性较小(I2=0,P=0.580)。(2)按运动周期分组:共纳入7项研究(运动周期≤12周5项,>12周2项)。结果显示,运动周期≤12周亚组经运动干预后FINS较对照组降低0.87 μIU/mL(95% CI:-1.39~-0.35,P=0.001)。(3)按运动时间分组:共纳入5项研究(运动时间<1 h 2项,≥1 h 3项)。结果显示,运动时间≥1 h亚组经运动干预后FINS较对照组降低0.84 μIU/mL(95% CI:-1.42~-0.26,P=0.004)。(4)按运动频率分组:共纳入6项研究(运动频率<5次/周5项,≥5次/周1项)。结果显示,运动频率<5次/周亚组的FINS合并效应值与对照组相比无显著改变(MD=-0.42,95% CI:-1.10~0.26,P=0.230)。因研究数目限制未针对运动强度进行亚组分析。
2.5 发表偏倚
通过观察不同运动干预试验FBG、HbA1c、HOMA-IR和FINS的合并结果漏斗图(图 6),可发现各指标的多数研究均匀分布于竖直虚线两侧,仅个别研究位于两侧虚线外侧,提示其与整体相比具有较大异质性,需通过敏感性分析、亚组分析对潜在的异质性进行讨论。Egger检验显示,运动干预对FBG、HbA1c、HOMA-IR、FINS水平影响的发表偏倚无统计学意义(PFBG=0.543;PHbA1c=0.807;PHOMA-IR=0.311;PFINS=0.951)。
图 6 血糖代谢的合并结果漏斗图A.FBG;B.HbA1c;C.HOMA-IR;D.FINS
FBG、HbA1c、HOMA-IR、FINS: 同表 1Figure 6. Funnel plot for the combined results of blood glucose metabolism2.6 不良反应
所有研究均未报告运动干预期间发生的不良事件,包括运动相关的肌肉损伤、后背痛、关节炎及糖代谢相关的低血糖。总体而言,不同运动形式对东亚人群2型糖尿病患者是安全的。
3. 讨论
本研究基于筛选的21项研究,通过Meta分析评估不同运动方式对东亚人群2型糖尿病患者糖代谢指标的影响,结果显示,不同运动方式均有益于改善东亚人群的血糖,其中有氧运动和混合运动的降血糖效果更佳。
胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能障碍是导致2型糖尿病最重要的病理生理因素[27]。运动对于增强胰岛功能、改善血糖调节具有显著作用:运动引起的肌肉伸缩可促进葡萄糖转运体GLUT4由细胞内转运至细胞膜,并上调胰岛素受体表达,从而增加骨骼肌细胞对葡萄糖的摄取、储存、利用和消耗[28];同时,运动可促进骨骼肌细胞分泌白细胞介素-6,增加骨骼肌细胞和脂肪细胞对胰岛素的敏感性[29]。多个国家的临床试验结果显示,有效的生活方式与运动干预可增加人群糖耐量,进而降低糖尿病发病率[30-33]。由于受种族差异、饮食结构及生活水平等的影响,相同运动干预对不同人群糖代谢影响的效应存在明显异质性。一项比较南亚与欧洲老年女性运动后代谢水平的研究显示,即使基线时南亚女性的HOMA-IR水平明显高于欧洲女性[2.25(1.51, 3.46)比1.47(0.97, 2.54)],在相同的运动干预后(久坐后站立和行走),南亚女性的餐后胰岛素水平却较欧洲白人女性显著上升(P=0.003),胰岛素敏感性显著增加(P<0.05)[34]。类似研究发现,中高强度的运动干预对于改善南亚人群和2型糖尿病高风险人群的代谢紊乱比欧美白人更加明显[35-36]。提示,根据不同种族人群制定精确的运动处方具有必要性。
本研究纳入21项随机对照试验共1289例研究对象。Meta分析结果表明,在东亚人群中进行运动干预可显著降低2型糖尿病患者血糖和胰岛素抵抗水平。相较于对照组,试验组FBG、HbA1c、HOMA-IR、FINS分别降低1.31 mg/L、0.34、0.39、0.71 μIU/mL。进一步分析发现,有氧运动、抗阻运动及联合运动3种运动方式中,有氧运动对于降糖和改善胰岛素抵抗的整体效果最为显著,可将FBG降低1.49 mg/L,HOMA-IR降低0.48,而联合运动对于降低HbA1c更具优势(0.47)。亚组分析显示,中等强度的有氧运动较高强度更有助于降低FBG和HbA1c。此前多项研究结果指出,中低强度运动对机体存在有益的效果,而中等强度的习惯性体力活动可促进胰高血糖素样肽-1分泌,有助于改善机体对葡萄糖的调节,进而降低2型糖尿病发生风险[37-39]。本研究中,抗阻运动对东亚人群2型糖尿病患者血糖及胰岛素抵抗的改善效果均不及有氧运动。分析可能的原因:相较于有氧运动,抗阻运动对运动能力和耐力的要求更高、难度更大,如缺乏严格的运动监督和测量,受试者可能难以按照计划完成相应的运动任务。运动时间和运动频率方面,亚组分析显示,运动时间<1 h和运动频次<5次/周在降低FBG、HbA1c、HOMA-IR方面更具优势,提示短时间中低频率运动方式对于降糖可能具有更大获益,而长时运动可能主要调动脂肪供能,因而在葡萄糖消耗方面的效果不如短时间运动显著。在年龄的亚组分析中,不同运动方案在对中年和老年人血糖调节(FBG、HbA1c)的影响方面无明显差异,提示不同运动处方在中老年人群中具有一定普适性。因此,结合既往研究及本研究结果可知,运动可有效改善中老年东亚人群2型糖尿病患者的血糖代谢,每周进行少于5次短时间中等强度的有氧运动对于此类人群可能是一个合适的运动处方。
本研究局限性:(1)纳入文献的异质性较大,即使进行亚组分析,部分指标分析结果仍具有明显异质性。异质性的来源考虑与纳入文献的患者基线血糖、研究设计、运动方案具体选择和实施情况等有关。由于森林图显示试验方向基本一致,因此整体上运动疗法的效果具有可信性。(2)纳入文献数量不足,各种运动类型的例数偏少,尤其抗阻运动,导致统计效能降低,这也反映了目前针对东亚糖尿病人群进行运动与代谢方面研究的匮乏。
综上,运动干预可降低东亚人群2型糖尿病患者血糖,减轻胰岛素抵抗,改善血糖代谢。每周进行小于5次、每次不超过1 h的有氧运动对于此类人群可能是一个合适的运动处方。由于本研究纳入文献偏少且异质性较强,确切结论仍需高质量、多中心、大样本研究进一步验证。
作者贡献:孙宇欣、韩炳泰负责文献检索和论文初稿撰写;郭晓湲、郑雪晴负责文献检索和论文修改;陈适、阳洪波负责对论文内容进行指导、审核;潘慧负责论文选题、设计及写作指导。利益冲突:所有作者均声明不存在利益冲突 -
图 2 试验组与对照组FBG水平比较的森林图
FBG:同表 1
Figure 2. Forest plot of FBG in the experimental group versus the control group
图 3 试验组与对照组HbA1c水平比较的森林图
HbA1c:同表 1
Figure 3. Forest plot of HbA1c in the experimental group versus the control group
图 4 试验组与对照组HOMA-IR水平比较的森林图
HOMA-IR:同表 1
Figure 4. Forest plot of HOMA-IR in the experimental group versus the control group
图 5 试验组与对照组FINS水平比较的森林图
FINS:同表 1
Figure 5. Forest plot of FINS in the experimental group versus the control group
图 6 血糖代谢的合并结果漏斗图
A.FBG;B.HbA1c;C.HOMA-IR;D.FINS
FBG、HbA1c、HOMA-IR、FINS: 同表 1Figure 6. Funnel plot for the combined results of blood glucose metabolism
表 1 纳入研究的基本特征
Table 1 Basic characteristics of included studies
作者 发表年份 国家/ 地区 平均年龄(试验组/ 对照组,岁) 总样本(n) 各组样本(试验组/ 对照组, n) 运动措施 运动周期 单次运动量 运动频率(次/周) 运动强度 纳入指标 Choi等[5] 2012 韩国 55.0/53.8 75 37/38 有氧运动 12周 60 min 5 3.6~6.0 MET& FBG、HbA1c、HOMA-IR Lee等[6] 2015 中国台湾 54.5/56.1 80 40/40 有氧运动 3个月 30 min 5 60%~80% HRmax▲ FBG、HbA1c Kim等[7] 2004 韩国 53.8/52.8 45 22/23 有氧运动 3个月 30 min 3~5 40%~75% VO2max# FBG、HbA1c Koo等[8] 2010 韩国 57/53 31 13/18 有氧运动 12周 120 min 7 500 kcal/d FBG、HbA1c Matsushita等[9] 2022 日本 62/61 36 18/18 有氧运动 8周 30 min 3 40%~60% VO2max FBG、HbA1c Tan等[10] 2018 中国 63.0/62.9 31 16/15 有氧运动 12周 20~40 min 3 个体化FATmax HR* FBG、HOMA-IR、FINS 包勤文等[11] 2016 中国 70.4/68 107 58/49 有氧运动 6个月 120 min 12 50%~70% HRmax FBG、HbA1c 黄为均等[12] 2018 中国 49.2/52.2 58 29/29 有氧运动 12周 30 min 3 / FBG 谢丽娜等[13] 2021 中国 46.4/44.3 60 30/30 有氧运动 12周 60 min 5 50%~70% HRmax FBG、HbA1c、HOMA-IR、FINS 黄葵等[14] 2021 中国 67.8 (整体人群) 47 24/23 有氧运动 10周 40 min 3 80% VO2max、50%VO2max交替 FBG、HbA1c 张燕等[15] 2012 中国 51.2/50.8 99 49/50 有氧运动 8周 30 min 5 120~150步/min、80~100步/min交替 FBG 晁敏等[16] 2015 中国 54/53 30 15/15 有氧运动 12周 55 min 3 50% VO2max FBG、HbA1c 杨晓荣等[17] 2020 中国 59.3/59 100 50/50 抗阻运动 3个月 4组 1 50%~60% HRmax FBG、HbA1c、FINS 魏钦[18] 2018 中国 56.6/52 36 19/17 抗阻运动 12周 10组 3 50%~60% 1RM至60%~70% 1RM△ FBG、HOMA-IR Terauchi等[19] 2022 日本 54.6/55 224 110/114 有氧运动+ 抗阻运动 12周 30 min 3 40%~60% VO2max FBG、HOMA-IR、FINS Sung等[20] 2012 韩国 70.2/70.1 40 22/18 有氧运动+ 抗阻运动 24周 30~40 min 3 55%~64% HRmax至65%~75% HRmax FBG、HbA1c Park等[21] 2015 韩国 71.2/69 37 24/13 有氧运动+ 抗阻运动 12周 40 min 3 45%~55% 1RM进阶至65%~75% 1RM HbA1c Jeon等[22] 2020 韩国 62.1/61 35 21/14 有氧运动+ 抗阻运动 12周 50 min 3 70% 1RM HbA1c、HOMA-IR 柯海宝等[23] 2016 中国 61.4/62.3 38 20/18 有氧运动+ 抗阻运动 12周 50 min 3 60%HRmax FBG、HbA1c 常凤[24] 2018 中国 53.3/54.3 38 18/20 有氧运动+ 抗阻运动 24周 60 min 3 50% VO2max FBG、HbA1c、FINS 孟晴等[25] 2018 中国 61.4/63 80 40/40 有氧运动+ 抗阻运动 3个月 30~60 min 3 50%~80% HRmax FBG、HbA1c、HOMA-IR & MET:每千克体质量每小时消耗1千卡能量;▲HRmax:最高心率,计算方法为220-年龄;# VO2max:最大摄氧量;*FATmax HR:运动强度为测量脂肪氧化最高时的心率;△1RM:单次最大负荷重量;FBG(fasting blood glucose):空腹血糖;HbA1c(glycated hemoglobin A1C):糖化血红蛋白;HOMA-IR(homeostasis model of assessment insulin resistance):胰岛素抵抗指数;FINS (fasting insulin):空腹胰岛素 表 2 纳入文献的偏倚风险评估情况
Table 2 Bias risk status of included literature
作者 随机分配 分配隐藏 对研究对象及干预者实施盲法 对结果评价者实施盲法 结局指标数据完整性 选择报告偏倚 其他偏倚 Choi等[5] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Lee等[6] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Kim等[7] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Koo等[8] 高风险 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Matsushita等[9] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Tan等[10] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 包勤文等[11] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 黄为均等[12] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 谢丽娜等[13] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 黄葵等[14] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 张燕等[15] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 晁敏等[16] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 杨晓荣等[17] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 魏钦[18] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Terauchi等[19] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Sung等[20] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Park等[21] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 Jeon等[22] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 柯海宝等[23] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 常凤[24] 不清楚 不清楚 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 孟晴等[25] 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 低风险 表 3 试验组与对照组FBG水平亚组分析
Table 3 Subgroup analysis of FBG levels between the experiment group and the control group
亚组 文献数量(篇) 异质性检验 合并效果值 I2 P值 MD(95% CI) P值 年龄 45~<60岁 12 87% <0.001 -1.39(-2.22~-0.57) <0.001 ≥60岁 6 61% 0.020 -1.34(-2.10~-0.58) <0.001 组间差异 0.920 运动周期 ≤12周 12 86% <0.001 -1.35(-2.20~-0.48) 0.002 >12周 6 70% 0.005 -1.61(-2.57~-0.64) 0.001 组间差异 0.700 运动时间 <1 h 11 87% <0.001 -1.59(-1.92~-1.25) <0.001 ≥1 h 5 73% 0.005 -1.38(-1.87~-0.89) <0.001 组间差异 0.030 运动频率 <5次/周 12 86% <0.001 -1.39(-1.67~-1.10) <0.001 ≥5次/周 6 75% 0.001 -1.13(-1.57~-0.70) <0.001 组间差异 0.070 运动强度 <60% VO2max 4 0 0.70 -1.28(-1.96~-0.61) <0.001 ≥60% VO2max 2 17% 0.27 -0.08(-1.15~0.99) 0.880 组间差异 0.160 FBG、VO2max:同表 1;MD(mean deviation):均数差 表 4 试验组与对照组HbA1c水平亚组分析
Table 4 Subgroup analysis of HbA1c levels between the experiment group and the control group
亚组 文献数量(篇) 异质性检验 合并效果值 I2 P值 MD(95% CI) P值 年龄 45~<60岁 7 42% 0.11 -0.23 (-0.40~-0.07) 0.005 ≥60岁 6 57% 0.04 -0.44 (-0.61~-0.28) <0.001 组间差异 0.330 运动周期 ≤12周 7 26% 0.23 -0.26 (-0.42~-0.11) <0.001 >12周 6 66% 0.01 -0.44 (-0.63~-0.26) <0.001 组间差异 0.230 运动时间 <1 h 8 53% 0.04 -0.44 (-0.60~-0.29) <0.001 ≥1 h 3 0% 0.40 -0.08 (-0.36~ 0.20) 0.580 组间差异 0.700 运动频率 <5次/周 10 53% 0.02 -0.40 (-0.54~-0.27) <0.001 ≥5次/周 3 0% 0.66 -0.08 (-0.33~0.18) 0.540 组间差异 0.390 运动强度 <60% VO2max 3 0% 0.53 -0.26 (-0.42~-0.10) 0.002 ≥60% VO2max 3 0% 0.42 -0.19(-0.58~0.19) 0.320 组间差异 0.760 HbA1c、VO2max:同表 1;MD:同表 3 -
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