研究參與者基本資料

本研究參與者為 12 名自願參加之糖尿病前期男性 (年齡介於 30-55 歲)，研究參與 者皆頇符合以下條件：(一) 符合空腹血糖異常 (禁食 8 小時空腹血糖 100~125 mg/dl) 或 葡萄糖耐受度異常 (OGTT 75g 2 小時後血糖 140~199 mg/dl) 診斷標準、(二) 無規律運 動習慣 (未達每週至少運動 3 次、每次至少 30 分鐘、運動強度心跳達 130 下，並且持 續 3 個月)、(三) 無心臟病或其他心血管病史、(四) 無飲用咖啡習慣 (每週咖啡因攝取<

200mg)、(五) 無對咖啡因過敏 (如心悸、暈眩、噁心等咖啡因副作用)、(六) 無抽菸、

酗酒之習慣、(七) 無運動傷害或被醫師告知不可從事激烈運動、(八) 無使用增補劑或 維他命、(九) 無服用處方藥或其他成藥。本研究以文宣、網路平台或口頭等方式進行招 募，當招募對象有興趣進一步了解時，採電話或電子郵件方式與之聯繫，同時約定上午 時段、於師大公館校區運動生理學實驗室進行更詳細的說明，並請之空腹 10 小時以上 前往，利於空腹血糖值檢測。研究者會統一於運動生理學實驗室對招募對象說明本研究 目的、方法等知情同意書內完整內容，如有意願參與實驗之對象則進行空腹血糖值檢測 與 OGTT2h 測驗，如符合糖尿病前期診斷標準，則接續填寫「研究參與者身體活動調 查問卷」 (附錄一) 與研究參與者知情同意書一式兩份 (附錄二)，方正式成為本研究之 參與者。本研究經國立臺灣師範大學研究倫理審查委員會審查核可 (案件編號：

202011HM020)。

第二節 實驗時間與地點

一、 實驗時間：民國 110 年 2 月至 4 月

二、 實驗地點：國立臺灣師範大學公館校區運動生理學實驗室

第三節 實驗流程

首先，本研究於招募階段，有意願之參與者必頇歷經 10 小時以上的空腹，接著進 行空腹血糖值檢測及 75g OGTT 測驗，並於服用糖水後 30、60、90 及 120 分鐘再次採 血檢測血糖，若空腹血糖值介於 100~125 mg/dl (IFG) 或 OGTT 2 小時後血糖值於 140∼199 mg/dl (IGT) 之間，符合糖尿病前期診斷標準之一，即正式成為參與者。本研 究總計 26 名有意願之參與者經篩選後，排除不符合篩選條件 14 名、最後納入 12 名糖 尿病前期者。研究中每位研究參與者將共參與三次的測驗實驗，次與次之間至少間隔七 天。第一次為預備實驗，主要讓研究參與者熟悉實驗流程和器材、量測體重並於跑步機 上進行最大攝氧量測驗；接著後兩次實驗處理採雙盲、重複量數且平衡次序原則操作，

包括咖啡因攝取與安慰劑兩種處理 (圖 3-1)。為排除實驗結果受生理日夜節律變化的影 響，兩處理皆在實驗日的相同時段 (上午 8-12 點) 進行 (圖 3-2)；此外，同意加入本研 究之參與者於招募日開始至實驗結束期間，除研究中攝取之咖啡因劑量外，不得再食用 其他含咖啡因食品，同時於實驗前 48 小時避免激烈運動。

圖 3- 2 實驗處理操作流程圖 圖 3- 1 實驗程序圖

第四節 實驗方法與步驟

以下就本研究之一、預備實驗；二、實驗處理；三、資料收集；四、實驗可能產生 之副作用、危險及處理方式進行敘述。

一、 預備實驗 (一) 量測體重

本研究之咖啡因劑量是依據研究參與者每公斤體重 3 毫克的相對劑量，因 此參與者需在最大攝氧量測驗前，量測體重方可做為個人咖啡因劑量計算的依 據。

(二) 最大攝氧量測驗

本研究之最大攝氧量測驗是採修正式 Bruce V‧

O2max 測驗流程 (modified Bruce treadmill protocol) (附錄三)，一開始先以自身設定速度進行 3 分鐘熱身，

之後每 3 分鐘漸增強度，直至衰竭為止。全程以 Vmax29 氣體分析儀 (Sensor Medics the Corp.,Yorba Linda, CA, USA) 進行氣體採集；同時以 Polar 心律錶 (Polar M430, Kempele, Finland) 監控心跳及詢問每三分鐘之最後 10 秒當下運 動自覺量表 (rating of perceived exertion, RPE) (Borg, 1970)。測驗過程中如已達 下列判讀基準四項中的其中三項、且自覺已無法持續運動，即達個人最大攝氧 量 (McConnell, 1988)。

1. 持續增加運動負荷但攝氧量數值增加＜2 ml/kg/min。

2. 心跳率已達預估最大心跳率之正負 10 下。公式= (220 –年齡) ± 10 3. 呼吸交換率 (respiratory exchange ratio, RER) 超過 1.1。

4. 運動自覺努力程度達 19 以上 (6-20 等級)。

二、 實驗處理

(一) 攝取處理：本研究攝取時間點為運動前 30 分鐘。咖啡因補充為於空膠囊中填 充研究參與者每公斤體重 3 毫克換算之相對咖啡因劑量的自製膠囊，另參考過 去咖啡因攝取探討第二類型糖尿病患者血糖變化之相關文獻，採以相同的內容

物葡萄糖粉 (dextrose) 為安慰劑 (Lane et al., 2004; Robinson et al., 2004)，並同 樣填充於空膠囊中的自製膠囊。本研究於製備補充膠囊時依據「食品安全衛生 管理法」及「食品良好衛生規範準則」進行材料準備與填充作業。前置作業時 先將環境清潔消毒、並於過程中配戴口罩及醫療手套、妥善存放相關內容物，

以避免製程遭受汙染。

1. 咖啡因廠牌：Sigma-Aldrich, Sydney, Australia。

2. 安慰劑廠牌：無水葡萄糖粉；順慶實業有限公司，高雄，臺灣。

3. 攝取劑量：咖啡因 (3 mg/kg)，並依衛生署建議成人每日攝取量 300 mg 以下 為宜，訂定本研究咖啡因攝取劑量上限為 300 mg；安慰劑 (無水葡萄糖粉：

3 mg/kg)。

4. 補充方式：以膠囊搭配 250 毫升的飲用水進行。

(二) 單次有氧運動

依預備實驗所測得之 V‧

O2max 數值，以迴歸方式換算 60% V‧

O2max 強度的 跑步速度，進行 30 分鐘水平坡度 (0%) 的跑步運動 (h/p cosmos mercury 4.0, Nussdorf -Traunstein, Germany) 。

三、 資料收集 (一) 血液採集

本研究以合格護理人員進行肘前靜脈留置針埋針，採血時間點為攝取前、

攝取後 30 分鐘/運動前、運動後立即與 OGTT 30、60、90 及 120 分鐘共七次，

每次採集 5ml 之血液，血糖以採集針管之全血隨即進行血糖機檢測分析，其 餘血液則置入血清紅管頭，以全血在 4000 rpm 轉速下離心 10 分鐘，接著取上 清液分裝後存至-80℃ 冰箱，於日後併送至檢驗所，以利後續胰島素、C-peptide 濃度分析。

1. 血糖：使用羅氏逸智血糖機進行全血分析 (Accu-Chek Instant,USA)，以葡萄 糖去氫酶測量原理檢測靜脈血 (測量範圍：10~600 mg/dl)。

2. 胰島素、C-peptide：使用 PerkinElmer Automatic GammaCounters 1470 Wizard

Series 以放射性同位素為標記物的免疫分析法 (radioimmunoassay, RIA) 測 定血清胰島素及血清 C-peptide 濃度 (參考區間：胰島素 4-16 μIU/mL；

C-peptide 1.06-3.53 ng/mL)。

(二) 口服葡萄糖耐受度測驗 (OGTT)

於招募篩選及運動後立即進行 OGTT 測驗，研究參與者需於 5 分鐘內飲 用完畢 75 克無水葡萄糖粉溶於 250 毫升水中的溶液，招募篩選階段於飲用完 畢後接受每 30 分鐘採血一次，至兩小時的血糖檢測；而運動恢復期則在飲用 前、飲用完畢後 30、60、90 及 120 分鐘接受採血，最後將五次採血所得血糖 值以梯形面積法 (trapezoid method) 計算曲線下面積 (AUC)，作為葡萄糖耐受 度依據。

第五節 資料處理

本研究所得數據以 SPSS 23.0 進行以下分析，顯著水準為 α = .05。

一、 以描述性統計方式將所得數據以平均數 (M) ± 標準差 (SD) 形式呈現。

二、 以重複量數二因子 (實驗處理 × 時間) 變異數分析 (ANOVA)，比較咖啡因處理與 安慰劑處理在攝取前、攝取後 30 分鐘/運動前、運動後立即及 OGTT 30、60、90 及 120 分鐘等不同時間所測得之依變項差異，以及分析兩次實驗處理之運動後 OGTT 0、30 、60、90 及 120 分鐘五次採血各點所得血糖與胰島素之曲線下面積的 差異；另以成對樣本 t 檢定比較兩處理之 OGTT 血糖與胰島素的總曲線下面積。

三、 若交互作用達顯著，則進一步進行單純主要效果考驗；若主要效果達顯著，則以 LSD 法進行事後比較。

第肆章 結果

本章節依實驗所測得之數據經統計處理與分析後，以下列各章節分別呈現：第一 節，研究參與者基本資料；第二節，不同實驗處理及葡萄糖耐受度測驗對血液葡萄糖濃 度的影響；第三節，不同實驗處理及葡萄糖耐受度測驗對血液胰島素濃度的影響；第四 節，不同實驗處理及葡萄糖耐受度測驗對血液 C-peptide 濃度的影響；第五節，

HOMA-IR 與 HOMA-β 指標之變化。

第一節 研究參與者基本資料

本研究以 12 名自願參與本實驗之糖尿病前期男性為研究對象，其中 8 名符合 IFG (禁食 8 小時空腹血糖 100~125 mg/dl) 、1 名 IGT (OGTT 75g 2 小時後血糖 140~199 mg/dl) 以及 3 名 IFG + IGT (禁食 8 小時空腹血糖 100~125 mg/dl 且 OGTT 75g 2 小時後血糖介 於 140~199 mg/dl)，其基本資料如表 4-1 所示。

表 4- 1 研究參與者基本資料 (N=12)

變項 (單位) 平均數 ± 標準差

年齡 (歲) 36 ± 6

身高 (公分) 175.6 ± 5.6

體重 (公斤) 74.4 ± 7.7

身體質量指數 (公斤/公尺²) 24.2 ± 2.9

體脂率 (%) 23.5 ± 5.5

腰臀圍比 0.9 ± 0.0

安靜心跳 (次/分鐘) 69.2 ± 6.3

空腹血糖值 (mg/dl) 103 ± 6

OGTT 2 小時血糖值 (mg/dl) 127 ± 29

最大攝氧量 (毫升/公斤/分鐘) 37.3 ± 4.3

60% 最大攝氧量跑步機速度 (公里/小時) 6.1 ± 0.8