高强度间歇性运动干预2型糖尿病患者糖代谢及肠道菌群的变化

doi:10.12307/2025.240

中国组织工程研究 ›› 2025, Vol. 29 ›› Issue (2): 286-293.doi: 10.12307/2025.240

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高强度间歇性运动干预2型糖尿病患者糖代谢及肠道菌群的变化

余杭林1，田浩冬1，文世媛2，黄丽1，刘昊为1，李汉森1，王培松3，彭莉1

1西南大学体育学院，重庆市 400700；2云南省第一人民医院，昆明理工大学附属医院重症医学科，云南省昆明市 650000；3深圳市坪山区外国语文源学校，广东省深圳市 518000

收稿日期:2024-01-09 接受日期:2024-02-22 出版日期:2025-01-18 发布日期:2024-05-24
通讯作者: 彭莉，博士，教授，西南大学体育学院，重庆市 400700
作者简介:余杭林，男，1994年生，云南省迪庆藏族自治州人，西南大学体育学院在读博士，主要从事运动人体科学方面的研究。
基金资助:
国家社会科学基金(21BTY092)，项目名称：慢性病人群健康行为促进的社区体医融合模式研究，项目负责人：彭莉；重庆市自然科学基金项目(cstc2020jcyj-msxmX1025)，项目名称：运动干预Ⅱ型糖尿病的肠道菌群机制研究，项目负责人：彭莉

Changes in glucose metabolism and intestinal flora in patients with type 2 diabetes mellitus after high-intensity intermittent exercise

Yu Hanglin1, Tian Haodong1, Wen Shiyuan2, Huang Li1, Liu Haowei1, Li Hansen1, Wang Peisong3, Peng Li1

1School of Physical Education and Sports, Southwest University, Chongqing 400700, China; 2Department of Critical Care Medicine, The First People’s Hospital of Yunnan Province, Affiliated Hospital of Kunming University of Science and Technology, Kunming 650000, Yunan Province, China; 3Shenzhen Pingshan District Foreign Language Source School, Shenzhen 518000, Guangdong Province, China

Received:2024-01-09 Accepted:2024-02-22 Online:2025-01-18 Published:2024-05-24
Contact: Peng Li, PhD, Professor, School of Physical Education and Sports, Southwest University, Chongqing 400700, China
About author:Yu Hanglin, PhD candidate, School of Physical Education and Sports, Southwest University, Chongqing 400700, China
Supported by:
National Social Science Foundation of China, No. 21BTY092 (to PL); Natural Science Foundation of Chongqing, No. cstc2020jcyj-msxmX1025 (to PL)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
高强度间歇性运动：是一种训练方法，它结合了高强度的短时间运动和休息。训练者在一段短时间内进行非常高强度的运动，然后在稍短的休息时间内恢复，然后重复这个周期。这种训练方式通常可以在较短的时间内取得很好的训练效果，包括提高心肺功能、增强肌肉力量和耐力、促进代谢和燃烧脂肪，它可以根据个人的健康状况和体能水平进行调整，是一种灵活且高效的训练方式。
肠道菌群：是指存在于人类肠道内的微生物群落，包括细菌、真菌、病毒等微生物。这个微生物群落对于身体健康和免疫系统起着重要作用，它们帮助消化食物、合成维生素、维持肠道内环境平衡，并与免疫系统相互作用。保持良好的肠道菌群对于整体健康非常重要，可以通过饮食、运动、生活方式以及有益的细菌补充来维持和改善。

背景：运动对肠道菌群和糖代谢具有调节作用，但高强度间歇性运动对2型糖尿病患者肠道菌群和糖代谢的影响尚不明确。
目的：探究高强度间歇性运动对2型糖尿病患者糖代谢及肠道菌群的影响。
方法：招募11例2型糖尿病患者，脱落2例，最终有9例进入试验。对患者进行为期6周、每周3次的高强度间歇性运动干预，干预前后收集受试者的空腹血液和粪便样本，对血液样本进行糖代谢指标检测，对粪便样本进行肠道菌群检测，比较干预前后2型糖尿病患者糖代谢指标和肠道菌群指标的变化。
结果与结论：①患者经6周的高强度间歇性运动干预后，血液指标中的空腹血糖和糖化血清蛋白水平显著降低(P < 0.05)；空腹胰岛素虽无显著变化，但比干预前有所下降；②Alpha多样性分析显示，患者肠道菌群群落的多样性(Shannon指数)、丰富度(Chao指数)和覆盖度(Coverage指数)无显著变化；③Venn图显示，患者肠道菌群中的拟杆菌门、放线菌门、变形菌门和梭杆菌门的相对丰度增加，厚壁菌门的相对丰度降低，显著降低的是厚壁菌门中的扭链瘤胃球菌与活泼瘤胃球菌，这两种菌属均与糖代谢相关性指标异常以及其他疾病的发展呈正相关；④结果显示，高强度间歇性运动干预对2型糖尿病患者糖代谢相关指标具有改善作用，患者肠道中的有益菌群丰度增加，有害菌群丰度减少，增强了患者肠道菌群的稳定性。

https://orcid.org/0009-0008-7326-0547(余杭林)；https://orcid.org/0000-0001-8097-9260(彭莉)
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 高强度间歇性运动, 2型糖尿病, 肠道菌群, 糖代谢, 干预

Abstract: BACKGROUND: Exercise has a regulatory effect on intestinal flora and glucose metabolism, but the effects of high-intensity intermittent exercise on intestinal flora and glucose metabolism in patients with type 2 diabetes mellitus are unclear.
OBJECTIVE: To investigate the effects of high-intensity intermittent exercise on glucose metabolism and intestinal flora in patients with type 2 diabetes mellitus.
METHODS: Eleven patients with type 2 diabetes mellitus were recruited, among which, two were lost to the follow-up and nine were finally enrolled. High-intensity intermittent exercise intervention was conducted 3 times per week for 6 continuous weeks. Fasting blood and fecal samples were collected before and after the intervention. Glucose metabolism indexes were detected in the blood samples, and intestinal flora was detected in the fecal samples. Changes in glucose metabolism indexes and intestinal flora indexes of the patients with type 2 diabetes mellitus before and after the intervention were compared.
RESULTS AND CONCLUSION: After 6 weeks of high-intensity intermittent exercise intervention, fasting blood glucose and glycosylated serum protein levels in patients were significantly reduced (P < 0.05), and fasting insulin, although not significantly changed, was decreased compared with before intervention. Alpha diversity analysis showed that the diversity (Shannon index), richness (Chao index) and coverage (Coverage index) did not change significantly. Venn diagrams showed that the relative abundance of Bacteroidetes, Actinobacteria, Proteobacteria, and Fusobacteria in the intestinal flora of the patients increased, and the relative abundance of Firmicutes decreased, and a significant decrease was seen in Ruminococcus_torques and Ruminococcus_gnavus in the Firmicutes, which were both positively correlated with the abnormalities of the glycemic metabolism-related indicators, as well as with other disease development. All these findings indicate that high-intensity intermittent exercise intervention has an improvement effect on the glycemic metabolism-related indexes of patients with type 2 diabetes mellitus, and the abundance of beneficial flora in the intestinal tract increases, and the abundance of harmful flora decreased, enhancing the stability of the intestinal flora in patients.

Key words: high-intensity intermittent exercise, type 2 diabetes mellitus, intestinal flora, glucose metabolism, intervention

中图分类号:

余杭林, 田浩冬, 文世媛, 黄丽, 刘昊为, 李汉森, 王培松, 彭莉. 高强度间歇性运动干预2型糖尿病患者糖代谢及肠道菌群的变化[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(2): 286-293.

Yu Hanglin, Tian Haodong, Wen Shiyuan, Huang Li, Liu Haowei, Li Hansen, Wang Peisong, Peng Li. Changes in glucose metabolism and intestinal flora in patients with type 2 diabetes mellitus after high-intensity intermittent exercise [J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2025, 29(2): 286-293.

图/表（结果） 6

2.1 参与者数量分析纳入9例患者，全部患者进入结果分析，无脱落。
2.2 高强度间歇性运动干预对2型糖尿病患者糖代谢的影响对高强度间歇性运动干预前后2型糖尿病患者糖代谢指标(空腹胰岛素、空腹血糖、糖化血清蛋白)进行统计学分析，具体结果见表3。配对样本t检验分析结果显示，经6周高强度间歇性运动干预后，2型糖尿病患者糖化血清蛋白与空腹血糖水平显著降低(P < 0.05)；空腹胰岛素无显著性变化(P > 0.05)，但比干预前有所降低。

2.3 高强度间歇性运动干预对2型糖尿病患者肠道菌群的影响
2.3.1 肠道菌群Alpha多样性分析对高强度间歇运动前后糖尿病患者的肠道菌群OTUs数量进行Alpha多样性分析，其中群落多样性选用Shannon指数、丰富度选用Chao指数、覆盖度选用Coverage指数来表示。
在经6周的高强度间歇性运动干预后，2型糖尿病患者的肠道菌群群落多样性shannon指数由3.299 4变为3.034 2，呈下降趋势，经韦尔奇t检验，结果显示变化无显著性差异(P > 0.05)。见图2。
2.3.2 肠道菌群群落丰富度分析在经过6周高强度间歇性运动干预后，2型糖尿病患者的肠道菌群群落丰富度Chao指数由287.12变为276.33，呈下降趋势，经韦尔奇t检验，结果显示变化无显著性差异(P > 0.05)。见图3。
2.3.3 肠道菌群群落覆盖度分析在经过6周高强度间歇性运动干预后，2型糖尿病患者的肠道菌群群落覆盖度coverage指数由0.998 53变为0.998 51，呈下降趋势，经韦尔奇t检验，结果显示变化无显著性差异(P > 0.05)。见图4。
2.3.4 肠道菌群数目分析 Venn图用于统计2型糖尿病患者肠道菌群样本中共有和独有的物种数目，可以直观地表现高强度间歇性运动干预前后样本的物种组成相似性及重叠情况。
干预前与干预后重叠部分含有548种OTUs，干预后，9例患者共减少140种菌群，增加77种菌群，菌群总数呈下降趋势。高强度间歇性运动干预前后共有微生物物种排名前5位为OTU854、OTU943、OTU487、OTU497、OTU573，分别属于普氏粪杆菌属(Faecalibacterium_prausnitzii)、长双歧杆菌属(Bifidobacterium_longum)、多利亚氏菌属(uncultured_bacterium_g_Dorea)、布劳提亚氏菌属(unclassified_g_Blautia)、双歧杆菌属(Bifidobacterium_pseudocatenulatum)，经进一步筛选分析，发现大多数样本中含有以上5类OTUs，排除某一OTU只存在单独样本中的偶然性，这些菌群可进一步探究讨论。见图5。
2.3.5 高强度间歇性运动干预前后肠道菌群相对丰度的分析相对丰度排名前5名分别为厚壁菌门(Firmicutes)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)、梭杆菌门(Fusobacteria)。经6周高强度间歇性运动干预后2型糖尿病患者厚壁菌门(由78.01%变为68.22%)相对丰度减少，放线菌门(由12.79%变为14.36%)相对丰度增加，拟杆菌门(由7.84%变为10.01%)相对丰度增加，变形菌门(由1.03%变为2.09%)相对丰度增加，梭杆菌门(0.06%变为5.01%)相对丰度增加。说明高强度间歇性运动干预后，2型糖尿病患者肠道菌群门类水平相对丰度中，除厚壁菌门的变化呈下降趋势，其他4个门类呈上升趋势。见图6。
2.3.6 高强度间歇性运动干预前后肠道菌群差异显著性分析威尔科克森符号秩检验结果显示，经6周高强度间歇性运动干预后，2型糖尿病患者所有肠道菌群在门水平上的变化均不具有显著性，在属水平上，组内出现扭链瘤胃球菌属(Ruminococcus-torques-group)、活泼瘤胃球菌属(Ruminococcus-ganvus-group)两种菌属干预后显著性降低(P < 0.05)。见图7。
2.4 2型糖尿病患者肠道菌群与糖代谢指标的相关性分析运用相关性Heatmap图分析2型糖尿病患者糖代谢指标与肠道菌群的Spearman相关性系数，图形中的颜色反映糖代谢指标与肠道菌群的相关性，颜色越深则代表数值越大，反之则越小。
经高强度间歇性运动干预后，2型糖尿病患者肠道菌群在属级水平上与空腹胰岛素呈显著性相关的菌群为粪便杆菌属(P=-0.49)；002瘤胃球菌(P=0.57)、产粪甾醇真

杆菌(P=0.52)和感染梭状芽胞杆菌(P=0.59)等与2型糖尿病患者空腹血糖呈显著相关性；在丰度较高的菌群中并未发现与糖化血清蛋白呈现显著相关性的菌群；扭链瘤胃球菌属(P=-0.48)、活泼瘤胃球菌属(P=-0.52)、韦荣球菌属(P=-0.45)、无嗅梭菌属(P=-0.40)与空腹血糖呈显著相关性。见图8。

参考文献

[1] 李想,孔令俊,薛旭,等.高糖调控MAPK信号通路在椎间盘退变中的研究进展[J].中国骨质疏松杂志,2023,29(9):1399-1404.
[2] XU X, YI H, WU J, et al. Therapeutic effect of berberine on metabolic diseases: Both pharmacological data and clinical evidence. Biomed Pharmacother. 2021;133:110984.
[3] 中华医学会糖尿病学分会. 中国2型糖尿病防治指南(2020年版)[J].中国实用内科杂志,2021,41(8):668-695.
[4] VALAIYAPATHI B,GOWER B, ASHRAF A. Pathophysiology of type 2 diabetesin children and adolescents. Curr Diabetes Rev. 2020;16(3): 220-229.
[5] 辨野義已. 益生菌研究最新进展[J].日本医学介绍,2004,25(11): 507-509.
[6] 吴立婷,黄偲偲,张辉,等.复合噬菌体与枯草芽孢杆菌对肠道产气荚膜梭菌的抑制效果及免疫代谢功能[J].微生物学通报,2024, 51(3):985-1001.
[7] 熊任芝,吴清明,龙辉.肠道菌群与肝硬化自发性细菌性腹膜炎关系的研究进展[J].临床消化病杂志,2019,31(3):190-194.
[8] LARSEN N, VOGENSEN FK, VAN DEN BERG FW, et al. Gut microbiota in human adults with type 2 diabetes differs from non-diabetic adults. PLoS One. 2010;5(2):e9085.
[9] 任威铭,战丽彬.从《黄帝内经》“移热”理论探讨消渴病病机演变规律[J].中国中医基础医学杂志,2024,30(2):181-184.
[10] HINDY G, SONESTEDT E, ERICSON U, et al. Role of TCF7L2 risk variant and dietary fibre intake on incident type 2 diabetes. Diabetologia. 2012;55(10):2646-2654.
[11] American Diabetes Association. Lifestyle Management: Standards of Medical Care in Diabetes-2018. Diabetes Care. 2018;41(Suppl 1): S38-S50.
[12] TILG H, MOSCHEN AR. Microbiota and diabetes: an evolving relationship. Gut. 2014;63(9):1513-1521.
[13] ZHANG X, SHEN D, FANG Z, et al. Human Gut Micorbiota Changes Reveal the Progression of Glucose Intolerance. PLoS One. 2013;8(8): e71108.
[14] 赵海燕,郑玉珍,张国琴.住院老年糖尿病患者运动功能与衰弱的关系[J].中国老年学杂志,2023,43(24):6122-6125.
[15] 韦国继,陈然.糖尿病患者的运动干预研究——以2型糖尿病为例[J].体育科技,2023,44(4):23-25+28.
[16] 郭苏霞,袁薇娜,刘丹,等.冠心病患者心脏康复运动处方研究进展——以高强度间歇训练为例[J].健康研究,2023,43(6):678-682.
[17] KÁFUŇKOVÁ P, KVAPIL M. Interval training and compensation of type 2 diabetes. Open J Clin Diagnost. 2017;7(1):20-30.
[18] 李亚梦,刘明宇,孙婧,等.运动与肠道菌群相关研究的热点主题和趋势——基于文献计量学分析[J].中国运动医学杂志,2023, 42(1):63-73.
[19] 张壬.循环抗阻训练与高强度间歇训练干预2型糖尿病患者糖脂代谢的效果对比研究[D].重庆:西南大学,2022.
[20] 张福蓉.太极拳运动对2型糖尿病患者肠道菌群及宿主代谢影响的研究[D].成都:成都中医药大学,2020.
[21] 刘诗琪.2型糖尿病患者运动响应与否与其肠道菌群特征的关系探究[D].重庆:西南大学,2022.
[22] 周雪雪.淫羊藿朝霍定C对2型糖尿病小鼠的作用及蛋白质组学研究[D].西安:陕西师范大学,2020.
[23] 岳俊珂.血清糖化白蛋白、糖化血红蛋白、空腹血糖对妊娠期糖尿病孕妇的筛选价值分析[J].糖尿病新世界,2023,26(5):51-53+58.
[24] 贾新华.空腹血糖、血脂和糖耐量联合检测对糖尿病生化检验的影响[J].婚育与健康,2023,29(24):43-45.
[25] 冯臣,药家明,周国瑾,等.高强度间歇训练对2型糖尿病患者运动干预的效果:基于《WHO关于身体活动和久坐行为的指南》和WHO-FICs[J].中国康复理论与实践,2022,28(6):646-652.
[26] 王全,常陆,王梦莹.有氧运动联合抗阻训练对老年2型糖尿病伴骨质疏松症患者氧化应激、血糖水平及骨密度的影响[J].中国卫生工程学,2022,21(2):316-318.
[27] 匡峻洁.有氧与抗阻康复运动方式代谢组学特征研究[D].上海:上海体育学院,2022.
[28] RAVI AV, MUSTHAFA KS, JEGATHAMMBAL G, et al. Screening and evaluation of probiotics as a biocontrol agent against pathogenic Vibrios in marine aquaculture. Lett Appl Microbiol. 2007;45(2):219-223.
[29] CONTRERAS R, PANIAGUA-MICHEL J, OCHOA L, et al. Functional Feed Assessment on Litopenaeus vannamei Using 100% Fish Meal Replacement by Soybean Meal, High Levels of Complex Carbohydrates and Bacillus Probiotic Strains. Marine Drugs. 2011;9(6):1119-1132.
[30] FABBIANO S, SUÁREZ-ZAMORANO N, CHEVALIER C, et al. Functional gut microbiota remodeling contributes to the caloric restriction-induced metabolic improvements. Cell Metabolism. 2018;28(6):907-921.e7
[31] 褚欢,李雷.老年2型糖尿病早期肾病患者肠道菌群多样性[J].中国微生态学杂志,2021,33(8):916-919.
[32] 宋韡,汤丽群,张根生,等.高强度运动对摔跤运动员体成分及肠道菌群的影响[J].哈尔滨体育学院学报,2021,39(5):89-96.
[33] ZHONG F, WEN X, YANG M, et al. Effect of an 8-week exercise training on gut microbiota in physically inactive older women. Int J Sports Med. 2021;42(7):610-623.
[34] 韦薇,张秋,黄燕凤,等.不同运动方式对2型糖尿病小鼠肠道菌群及短链脂肪酸的影响[J].广西医科大学学报,2022,39(4):643-648.
[35] 地里努尔•帕尔汗德,郑小英,吴忠道,等.蚊虫肠道微生物在辐照不育技术中的应用前景[J].中国媒介生物学及控制杂志,2023, 34(4):579-584.
[36] 欧阳耀斌.厌氧消化链球菌通过TLR4/TRIF/NF-κB信号通路促进胃黏膜病变[D].南昌:南昌大学,2022.
[37] 王秋月.功能性消化不良患者胃黏膜TRPV1、TRPV2受体表达及菌群特征分析[D].青岛:青岛大学,2021.
[38] 鱼馨文.从双歧杆菌到活泼瘤胃球菌对2型糖尿病预测和干预的初步研究[D].西安:中国人民解放军空军军医大学,2022.
[39] 徐山茸,龚莉,储文文,等.12周高强度间歇性训练对人体肠道菌群的影响[J].微生物学通报,2021,48(4):1215-1226.
[40] 李丽丽.肠道菌群介导牙周炎对前驱糖尿病的影响及其机制研究[D].南京:南京大学,2021.
[41] ARNO H, RAINE T, SAKARI P, et al. Akkermansia muciniphila induces gut microbiota remodelling and controls islet autoimmunity in NOD mice. Gut. 2017;67(8):1445-1453.
[42] PRASANNA K, POORNIMA D, INDRANIL C. Could dysbiosis of inflammatory and anti-inflammatory gut bacteria have an implications in the development of type 2 diabetes? A pilot investigation. BMC Res Notes. 2021;14(1):52.
[43] ALLIN KH, TREMAROLI V, CAESAR R, et al. Aberrant intestinal microbiota in individuals with prediabetes. Diabetologia. 2018;61(4):810-820.
[44] LI G, YIN P, CHU S, et al. Correlation Analysis between GDM and Gut Microbial Composition in Late Pregnancy. J Diabetes Res. 2021: 2021:8892849.
[45] DONG S, JIAO J, JIA S, et al. 16S rDNA Full-Length Assembly Sequencing Technology Analysis of Intestinal Microbiome in Polycystic Ovary Syndrome. Front Cell Infect Microbiol. 2021;11:634981.

引言

糖尿病是一种以高血糖为特征的慢性代谢性疾病，最常见的有两种形式，即1型糖尿病和2型糖尿病[1]，2型糖尿病是由于胰岛素抵抗和胰岛素分泌受损引起的[2]。随着全球经济迅速发展，2型糖尿病患者出现年轻化趋势，儿童和青少年的患病率逐渐增高[3-4]，由此可见，糖尿病的防治已经成为世界范围内急需解决的问题。
人体肠内生物菌群数量庞大，可大致分为益生菌、有害菌和中性菌[5]。肠道菌群虽不是人体器官，却在人体能量代谢过程中起重要作用，主要体现在影响机体免疫系统、能量代谢以及相关基因表达等[6]。糖尿病的发展与肠道菌群的紊乱密不可分，人体内肠道菌群系统紊乱[7]，原有的平衡被打破之后，有害菌群和致病菌群的增加或有益菌群的减少，能够使得机体内胰岛功能细胞受损、胰岛素敏感度降低和胰岛素抵抗，导致机体调节血糖系统发生紊乱，最终发展成2型糖尿病。诸多研究证明，肠道菌群不仅对2型糖尿病的发生发展起到重要作用[9-10]，并且在运动干预2型糖尿病中起到了中介的作用[11-13]。
近年来发现运动康复锻炼可以有效降低糖尿病患者的血糖和血脂，被越来越广泛和深入地应用于糖尿病患者的干预治疗中，且良好的运动健身习惯在糖尿病预防中也扮演着重要角色[14]。目前常用于糖尿病患者治疗的运动方式主要包括有氧运动、抗阻运动、高强度间歇性运动以及其他复合型运动方式，如太极拳、八段锦等[15]。运动能在增强体质的同时持续调节宿主的肠道微生态，并以此改善胰岛细胞功能和炎症反应，帮助控制2型糖尿病的发展。高强度间歇性运动是指在短时间内进行高强度训练，中间穿插休息或低强度训练的运动方式[16]，高强度间歇性运动可在短时间内大量动员肌肉做功，消耗骨骼肌内部的糖原、血糖等物质，由于肌肉内部葡萄糖浓度降低，肌细胞对胰岛素敏感性升高，加速对血液中葡萄糖的获取，从而起到降低血糖的作用[17]，因此建议选择高强度间歇性运动进行干预。运动干预2型糖尿病和肠道菌群已成为最新的研究靶点[18]，此次研究拟讨论高强度间歇性运动对2型糖尿病患者糖代谢及肠道菌群的影响，结果如下。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

材料方法

1.1 设计自身前后对照试验，干预性研究，糖代谢指标采用配对样本t检验，肠道菌群α多样性采用韦尔奇t检验，特征菌群的显著性变化采用威尔科克森符号秩检验，菌群与糖代谢相关性采用斯皮尔曼相关性检验。
1.2 时间及地点试验于2020年12月至2021年5月在重庆市第九人民医院检验科、西南大学运动康复研究所完成。
1.3 对象此次试验招募西南大学校医院和重庆市第九人民医院门诊确诊的中老年2型糖尿病患者，年龄45-69岁。为了排除饮食、时间节律和生活方式等因素的干扰，采用自身对照试验。此次运动干预试验共招募志愿者11例，因个人时间安排不能完整参与整个试验，脱落2例，最终纳入9例。
统计受试者基本信息，包括年龄、身高、体质量、空腹血糖、空腹胰岛素、糖化血清蛋白、患病年限以及服药情况等见表1。
纳入标准：①年龄区间在45-69岁的中老年人；②确诊为2型糖尿病患者；③无严重糖尿病并发症并且1年内病情基本稳定；④无规律运动；⑤自愿加入运动；⑥无运动禁忌、隐患。

排除标准：①有严重运动禁忌的糖尿病患者，例如冠心病、肿瘤、脑卒中等；②有严重糖尿病并发症，例如糖尿病肾病、糖尿病神经病变、视网膜病变、糖尿病足、糖尿病下肢血管病变等；③有运动障碍的糖尿病患者，例如骨关节疾病；④有胃肠道疾病患者；⑤患者中途退出者；⑥患有严重精神疾病，不能进行高强度间歇性运动练习者。
此次研究经西南大学医院伦理委员会审核批准，项目编号为：SWH202011281421，受试对象知情相关信息且自愿签署知情同意书。
1.4 试验方法详细试验流程见图1。

运动干预前1周，对受试者进行集中培训，包括运动干预试验基本情况介绍、讲解运动干预流程及注意事项、讲解血液样本及粪便样本采集方法、填写问卷、知情同意书、安全责任书等相关内容。运动干预前3 d，
对受试者进行适应性训练，确定适宜受试者的运动负荷，同时对受试者进行基线数据采集，组织被试者进行空腹血液样本采集和粪便样本采集。运动干预中，根据受试者个人情况提醒其运动节奏、姿势等，测试人员根据心率表监督实时心率并观察受试者心态，每组动作间歇和结束即刻询问主观疲劳量表评分并观察受试者情况。运动干预后，数据与样本采集与基线数据采集方法相同。
《WHO关于身体活动和久坐行为的指南》指出，2型糖尿病患者应尽可能地参与持续性、节律性运动，且以跑跳类运动为宜，考虑到此次试验受试者年龄普遍偏大，为了避免训练风险，采用无绳跳绳的训练方式保证训练的安全性。
高强度间歇训练方案：由于患者在训练过程中体能逐渐增强，为保证训练强度一致，采用渐进负荷的训练模式。运动前进行8-10 min的准备活动(活动下肢关节，原地踏步热身)，八九分钟的正式训练(4组跳绳训练，单组时长1 min 30 s，组间原地慢走踏步恢复30-45 s)，3-5 min的放松练习(拉伸运动肌肉)。全程佩戴心率表(GymSmart智能运动检测设备)监控运动强度，跳绳的心率控制在70%-80%最大心率(最大心率=220-年龄)，间歇恢复原地踏步心率控制在50%-60%最大心率。运动周期：每次运动做4组，每周运动3次，每次运动总时长约24 min。见表2。

1.5 主要观察指标
1.5.1 血液指标所有患者在运动干预前以及6周高强度间歇性运动干预后于清晨空腹抽取静脉血，采用Eppendorf高速冷冻离心机Centrifuge5424R对样本进行处理，空腹胰岛素采用化学发光法测定，空腹血糖采用葡萄糖氧化酶法(葡萄糖测定试剂盒)测定，糖化血清蛋白采用糖化血清蛋白测定检测试剂盒/NBT法测定[19]。
1.5.2 粪便指标将患者在运动干预前以及6周高强度间歇性运动干预后采集到的粪便样本送至美吉生物公司，提取肠道菌群基因组进行16SrDNA扩增子测序、构建SMRT Bell文库，利用PacBio公司SMRT分析软件进行操作分类单元(operational taxonomic unit，OTU)，物种注释基于PacBio测序平台利用单分子实时[20]，测序技术对marker基因进行分析，再通过对环形一致性序列测序过滤，得到Optimization-CCS进行OTU聚类，进行物种构成及丰度分析，进行α多样性分析、β多样性分析和组内显著性物种差异分析，挖掘各组样本之间的物种组成差异[21]。
1.6 统计学分析通过美吉生物云平台对患者粪便样本进行肠道菌群基因组的测序及分析，此文主要通过Alpha多样性对菌群多样性、丰富度、均匀度以及覆盖度进行分析；利用Venn图对菌群数目变化进行分析；运用显著性差异检验，寻找具显著性变化的菌群；通过相关性Heatmap图寻找菌群与糖代谢指标的相关性。运用SPSS 25.0对试验前、后各指标测试结果的数据进行数据处理和分析，数据以x±s表示，对糖代谢指标采用配对样本t检验，对肠道菌群Alpha多样性的数据处理采用韦尔奇t检验，对特征菌群的显著性变化采用威尔科克森符号秩检验进行分析。菌群与糖代谢相关性采用斯皮尔曼相关性分析。以P < 0.05 为差异有显著性意义。文章统计学方法已经西南大学生物统计学专家审核。

讨论

3.1 高强度间歇性运动对2型糖尿病患者糖代谢的影响糖化血清蛋白是糖与血清蛋白结合形成的酮胺化合物[22]，其半衰期比糖化血红蛋白短、转换率快，测定糖化血清蛋白可反映糖尿病患者近期血糖控制情况[23]。空腹血糖的检测能够反映患者血糖水平的高低，判定低血糖症与高血糖症[24]。此次研究结果显示，6周的高强度间歇性运动干预可显著降低2型糖尿病患者的糖化血清蛋白和空腹血糖水平，这与其他学者的研究结果一致[25-26]，患者的胰岛素水平无显著性变化，但比干预前有所下降。证明高强度间歇性运动干预对2型糖尿病患者的糖代谢情况有良好的改善作用[27]。
3.2 高强度间歇性运动对2型糖尿病患者肠道菌群的影响肠道微生物的多样性可以在一定程度上反映出人体的健康水平[28-29]，有研究结果显示，人体内微生物物种多样性与健康呈正相关的关系[30]。与健康人群相比，2型糖尿病患者肠道菌群Alpha多样性整体呈现下降的趋势，正常人群肠道菌群α多样性高于2型糖尿病患者与糖尿病伴随肾病患者[31]。
此次研究结果显示，患者通过6周的高强度间歇性运动干预，体内肠道菌群群落无显著性变化。有研究显示，对摔跤运动员进行了4周高强度间歇性运动干预，受试者肠道菌群α多样性并未发生显著性变化[32]，8周的运动训练对老年女性某些菌群的相对丰度有影响，但对肠道菌群α多样性无影响[33]。还有研究结果显示，8周的有氧联合抗阻运动干预显著提高了2型糖尿病小鼠肠道菌群的多样性[34]。由此可见，若试图改善2型糖尿病患者肠道菌群的Alpha多样性，则需要延长干预周期或运用其他运动方式进行干预。
3.3 高强度间歇性运动对2型糖尿病患者肠道菌群物种数目构成的影响体内肠道菌群之间互相作用、互相制约，构成动态稳定的平衡状态[35]。患者经6周的高强度间歇性运动干预后，venn图显示肠道菌群中的拟杆菌门、放线菌门、变形菌门和梭杆菌门的丰度增加，虽然厚壁菌门的相对丰度降低，但显著降低的是厚壁菌门中的扭链瘤胃球菌(Ruminococcus_torques)与活泼瘤胃球菌(Ruminococcus_gnavus)，2种菌属被证实与炎症性肠病、免

疫性疾病(过敏、湿疹、哮喘等)、神经系统疾病(自闭症、抑郁症等)、克罗恩病等呈正相关[36-38]，降低这2种菌属意味着患者肠道菌群朝着健康方向发展。有研究结果显示，对68名大学生进行12周的高强度间歇性运动干预后，肠道有益菌群增加且有害菌群减少，其中厚壁菌丰度降低[39]。说明高强度间歇性运动干预增加了患者体内的有益菌属，降低了患者体内的有害菌属。
3.4 高强度间歇性运动干预后2型糖尿病患者糖代谢与肠道菌群的相关性分析此次研究结果显示，经6周高强度间歇性运动干预后，患者肠道菌群厚壁菌门中的扭链瘤胃球菌与活泼瘤胃球菌的丰度显著降低，同时患者空腹血糖水平显著下降，相关性Heatmap图显示2种菌属均与空腹血糖水平呈显著相关性。有研究结果显示，扭链瘤胃球菌的丰度与空腹血糖水平显著呈正相关[40]，还有研究结果显示，Akkermansia muciniphila移植可以减少扭链瘤胃球菌数量，降低血清内毒素水平，促进免疫调节，延缓糖尿病的发展[41]，说明降低扭链瘤胃球菌的数量能够改善糖尿病的发展，与此次研究结果相符。另有研究报道，活泼瘤胃球菌与人体代谢性疾病相关，该研究指出活泼瘤胃球菌在2型糖尿病患者中有所增加[42]；在丹麦糖尿病前期患者的肠道菌群中也发现活泼瘤胃球菌增加[43]；
在妊娠糖尿病患者、多囊卵巢综合征患者中发现活泼瘤胃球菌的相对丰度也有所增加[44-45]，说明2型糖尿病的发展伴随着体内活泼瘤胃球菌的增加，降低活泼瘤胃球菌数量能够有效预防2型糖尿病的发展，与此次研究结果相符。由此可见，这2种菌属均与空腹血糖水平呈显著性正相关，降低患者体内的扭链瘤胃球菌与活泼瘤胃球菌的相对丰度对2型糖尿病防治有一定的积极作用。
3.5 既往该领域研究的贡献和存在的问题
3.5.1 作者区别于他人的特点既往研究主要探讨的是运动干预2型糖尿病患者的糖代谢功能或者肠道菌群的变化，此次研究采用高强度间歇性运动干预2型糖尿病患者的糖代谢功能和肠道菌群的变化，并且将干预后患者的糖代谢指标与肠道菌群的变化做了相关性分析，发现扭链瘤胃球菌与活泼瘤胃球菌这2种菌属均与空腹血糖水平呈显著性正相关，并且干预后2种菌属与空腹血糖水平均显著降低，说明降低这两种菌属的相对丰度能够降低患者的空腹血糖水平，以期为2型糖尿病的防治提供参考作用。
3.5.2 研究意义综上所述，患者经6周的高强度间歇性运动干预后，调控血糖相关性指标有所改善；体内肠道菌群丰度有所增加，增强了患者肠道菌群的稳定性，并且发现患者肠道菌群厚壁菌门中的扭链瘤胃球菌
(Ruminococcus_torques)与活泼瘤胃球菌(Ruminococcus_gnavus)两种与糖代谢综合征等疾病呈正相关的菌属相对丰度有所下降。这为高强度间歇性运动干预2型糖尿病患者糖代谢及肠道菌群的相关研究提供了有效的借鉴作用。
3.5.3 研究的局限性及未来展望此次研究存在一定的局限性，仅采用了高强度间歇性运动一种运动形式对患者进行干预，其他运动形式或不同运动强度的干预效果仍需挖掘，未来需进一步纳入更多的运动方式或者设置不同的运动强度进行干预探究，以期为促进2型糖尿病患者的健康提供参考。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

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糖尿病是一种以高血糖为特征的慢性代谢性疾病，最常见的有两种形式，即1型糖尿病和2型糖尿病，2型糖尿病是由于胰岛素抵抗和胰岛素分泌受损引起的。随着全球经济迅速发展，2型糖尿病的患病率逐年增高,由此可见，2型糖尿病的防治已经成为世界范围内急需解决的问题。人体肠内生物菌群数量庞大，可大致分为益生菌、有害菌和中性菌。糖尿病的发展与肠道菌群的紊乱密不可分，人体内肠道菌群系统紊乱，原有的平衡被打破，有害菌群和致病菌群的增加或有益菌群的减少，能够使得机体内胰岛功能细胞受损、胰岛素敏感度降低和胰岛素抵抗，导致机体调节血糖系统发生紊乱，最终发展成2型糖尿病。近年来，运动康复锻炼可以有效降低糖尿病患者的血糖和血脂，被越来越广泛和深入的应用于糖尿病人的干预治疗中，且良好的运动健身习惯在预防糖尿病中也扮演着重要角色。运动能在增强体质的同时持续调节宿主的肠道微生态，并以此改善胰岛细胞功能和炎症反应，帮助控制2型糖尿病的发展。高强度间歇性运动是指在短时间内进行高强度训练，中间穿插休息或低强度训练的运动方式，该运动可在短时间内大量动员肌肉做功，消耗骨骼肌内部的糖原、血糖等物质，由于肌肉内部葡萄糖浓度降低，肌细胞对胰岛素敏感性升高，加速对血液中葡萄糖的获取，从而起到降低血糖的作用，因此本研究选择高强度间歇性运动进行干预。既往研究主要探讨的是运动干预2型糖尿病患者的糖代谢功能或者肠道菌群的变化，本研究采用高强度间歇性运动干预2型糖尿病患者的糖代谢功能和肠道菌群的变化，并且将干预后患者的糖代谢指标与肠道菌群的变化做了相关性分析，发现扭链瘤胃球菌与活泼瘤胃球菌这两种属均与空腹血糖水平呈显著性正相关，并且干预后两种菌属与空腹血糖水平均显著性降低，说明降低这两种菌属的相对丰度能够降低患者的空腹血糖水平，以期为2型糖尿病的防治提供了参考作用。#br# 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程#br#

高强度间歇性运动干预2型糖尿病患者糖代谢及肠道菌群的变化

Changes in glucose metabolism and intestinal flora in patients with type 2 diabetes mellitus after high-intensity intermittent exercise

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[1]	董婷婷, 陈天鑫, 李妍, 张晟, 张磊. 可干预因素与关节运动损伤的因果关系[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(9): 1953-1962.
[2]	苏晓杨, 陈文婷, 付怡丹, 赵燕, 兰丹凤, 杨秋萍. Mer受体酪氨酸激酶与SD大鼠糖尿病周围神经病变的相关性[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(8): 1593-1599.
[3]	郑华坤, 殷明越, 刘骞. 间歇与持续训练对体力活动不足成人生活质量影响的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(8): 1727-1740.
[4]	赵文生, 李孝林, 彭昌华, 邓佳, 盛浩, 陈洪卫, 张朝驹, 何川. 肠道菌群与骨质疏松性骨折[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(6): 1296-1304.
[5]	孙广瀚, 谢珍聪, 孙咪, 徐洋, 郭栋. 瓜蒌-薤白调节肠道菌群治疗冠心病模型大鼠的作用及机制[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(5): 917-927.
[6]	蔡之幸, 夏秋芳, 陈莉莉, 朱丹阳, 朱慧雯, 孙亚男, 梁文玉, 赵鹤倩. 柔肌顺膵饮改善2型糖尿病小鼠骨骼肌胰岛素抵抗的作用[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(35): 7537-7543.
[7]	汪涛, 王顺谱, 闵友江, 王敏, 李乐, 张宸, 肖伟平. 肠道菌群与类风湿关节炎的因果关系：GWAS数据欧洲群体资料分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(35): 7663-7668.
[8]	王通, 郑宇, 贾承明, 杨虎, 张广飞, 纪垚垚. 基于TCMSP数据库分析葛根麻芪方治疗肩周炎并2型糖尿病的作用机制[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(35): 7669-7678.
[9]	崔月娜, 陈晓瑜, 梁美婷, 陈邬锦, 贺怡, 迪力努尔•艾克帕, 杜满茜, 朱语秋, 阿卜杜吾普尔•海比尔, 孙玉萍. 节食与限时进食小鼠代谢指标及肠道菌群分布差异[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(30): 6449-6456.
[10]	刘昊为, 田浩冬, 黄丽, 余杭林, 彭莉. 血流限制抗阻运动对肥胖青年男性血清代谢物的急性影响[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(29): 6249-6259.
[11]	曾浩, 邹顺一, 黎征鹏, 柴源, 黄有荣, 章晓云. 肠道菌群调节骨代谢：来自Web of Science核心合集数据库文献的可视化分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(26): 5652-5661.
[12]	朱天瑞, 史冀鹏, 孙嘉禾, 王鲁艺, 张陈, 徐红旗, 权赫龙. 不同运动方案组成要素对老年人跌倒风险影响效果的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(26): 5662-5672.
[13]	孙雅蕙, 王宇峰, 郭超, 姚俊杰, 纪媛媛, 李中旭, 娄惠娟, 江晶蕾, 孙一萍, 徐婧, 丛德毓. 推拿对2型糖尿病大鼠骨骼肌细胞外基质胶原沉积的影响[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(26): 5549-5555.
[14]	邓依然, 王先亮, 李丹丹. 运动干预脑卒中患者心肺功能的Meta分析[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(24): 5203-5211.
[15]	陈春兰, 叶美仪, 潘雨薇, 袁佳, 周朋君. 脐带间充质干细胞对 2 型糖尿病的免疫调节作用[J]. 中国组织工程研究, 2025, 29(23): 5031-5040.