运动对糖尿病大鼠ＬＰＬ和ＨＬ影响的研究

王盠涛 景志强 张　钧

摘要：研究运动对链脲佐菌素所致糖尿病大鼠LPL和HL的影响。分别将糖尿病大鼠和正常SD大鼠分为运动组和非运动组（每组10只），运动组进行10周的游泳训练。结果表明：1） 糖尿病大鼠较正常大鼠血糖、TG、和LDL明显升高，血清胰岛素、ISI和血浆中LPL活性降低（玃＜0.05）；2） 糖尿病大鼠运动组较其非运动组血糖、TG、TC和LDL明显降低，血清胰岛素、血浆中LPL活性和HDL含量明显升高（玃＜0.05）。提示，糖尿病机体LPL活性下降，血浆中富含TG的脂蛋白消除障碍，长期中等强度运动可以提高LPL的活性，进而降低TG水平，升高HDL，改善糖尿病机体的糖脂代谢，预防其慢性并发症的发生。

关键词：糖尿病；运动；脂蛋白脂酶；肝脂酶

中图分类号：G804.55文献标识码：A文章编号：1007-3612(2008)01-0047-03

Effect of Exercise on LPL and HL Activities in STZ睮nduced Diabetic Rats

WANG Yong瞭ao1, JING Zhi瞦iang1, ZHANG Jun2

(1. Department of Physical Education, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, Jiangsu China; 2. Institution of Human Kinesiology, Yangzhou University, Yangzhou 225009, Jiangsu China)

Abstract:The effect of exercise on Lipoprotein Lipase（LPL）and Hepatic Lipase（HL）activities in Streptozotocin（STZ） which induced diabetic rats were investigated. Forty SD rats, including exercise STZ diabetic group, non瞖xercise STZ diabetic group, exercise normal group, and non瞖xercise normal group, were used in the study. Exercise groups were trained with swimming for ten weeks. Results are shown: 1） the blood glucose, triglyceride（TG）, and low瞕ensity lipoprotein（LDL）increased, while blood insulin, insulin sensitivity index（ISI）, and LPL activity decreased in diabetic group（玃＜0.05）;2） after ten weeks of swimming exercise, LPL activity, blood insulin, ISI, and HDL in exercise diabetic rats was higher than that in non瞖xercise diabetic rats, while the blood glucose、TG、TC and LDL in exercisediabetic rats were lower than that in non瞖xercise diabetic rats（玃＜0.05）. It is suggested that long瞭erm moderate intensity exercise could improve lipid profile and prevent accident of chronic syndrome in diabetes by increasing LPL activity.

Key words: diabetes mellitus;exercise;LPL;HLお

脂蛋白脂酶（Lipoprotein lipase LPL）和肝脂酶（Hepatic Lipase HL）是体内的两种脂酶，LPL可以水解乳糜微粒（CM）和极低密度脂蛋白（VLDL）中的甘油三脂（TG）；HL催化高密度脂蛋白（HDL）和中间密度脂蛋白（IDL）中TG的水解，促进IDL向LDL的转化。LPL的合成和分泌需依赖胰岛素的作用存在，糖尿病时由于胰岛素缺乏或胰岛素抵抗，使得LPL活性降低，导致富含TG的脂蛋白CM和VLDL消除障碍，血浆中TG含量增加^[1,2]。最终出现血脂异常，通过脂毒性作用加重胰岛素抵抗，加速糖尿病及其慢性并发症的发生发展。

研究^[3,4]证明运动可以改善胰岛素抵抗，进而改善糖尿病患者的糖脂代谢。本研究的目的是观察运动对糖尿病大鼠LPL和HL活性的影响，探讨运动改善糖尿病血脂、血糖代谢的生理机制，为运动改善糖尿病病情及预防其慢性并发症的发生提供理论依据。

1 材料和方法

1．1实验动物选用雄性SD大鼠（中科院上海实验动物研究中心提供）40只，体重180～220 g，随机分为四组（每组10只）：一组为正常对照非运动组（C组）；一组为正常对照运动组（CS组）；其余两组制成糖尿病模型，一组为模型对照组（D组）；一组为模型运动组（DS组）。饲养室为清洁级动物饲养室，室温（25±3）℃，湿度（55±15）％，自然光照。分笼饲养，每笼5只，饲养笼选用塑料制品，并配不锈钢罩，玻璃吸水瓶和不锈钢吸水管。自由饮水进食。

1．2糖尿病模型的制备方法大鼠禁食12 h后按文献^[5,6]方法 ，一次性腹腔注射链脲佐菌素（Sigma公司产品，临用前用柠檬酸缓冲液配成浓度为1%的溶液）65 mg/kg，空白对照组仅腹腔注射等量的柠檬酸缓冲液，72 h后尾静脉取血用葡萄糖氧化酶法测定血糖，若持续三天血糖值≥16.7 mmol/L，尿糖为+++ ～ ++++者，确定为糖尿病大鼠。

1．3运动方式：建模成功后，正常对照运动组和模型运动组进行60 min的无负重游泳运动^[7]，每周五天，第一天运动时间为10 min，以后每天递增10 min，直到增加到60 min，以后维持此运动时间，持续运动10周。游泳水温(30±1)℃，水深60 cm，每只大鼠有200 cm²的活动面积以保证大鼠持续运动。

1.4动物处理为了避免急性运动的影响，于最后一次游泳结束，禁食24 h后，称重，依次用2％戊巴比妥钠50 mg/kg腹腔注射麻醉，腹主动脉抽血。抽取2 mL注入含有10 mg/mL肝素100 uL的抗凝管中，供LPL和HL的测定，抽取3 mL注入试管中供测定血清胰岛素、血糖和血脂。

1．5指标的测定方法┆1) 血糖和血脂的测定采用日立7150型全自动生化分析仪测定；

2) 血清胰岛素采用放免法测定（试剂盒为北京北方生物技术研究所产）计算胰岛素敏感性指数(ISI)，ISI=1/FBG×FINS；

3) 血浆中LPL和PL采用比色法测定（试剂盒为南京建成生物研究所产）；

4) 血清游离脂肪酸采用比色法测定（试剂盒为南京建成生物研究所产）。

1．6数据处理实验结果用均数加减标准差表示，用统计学SPSS 11.5分析软件做单因素方差分析和多元相关分析，均数的两两比较用SNK－q检验（玃＝0.05）。

2 结果

2．1运动对各组大鼠体重、血清胰岛素、血糖和血脂的影响由表1可知，糖尿病大鼠与正常大鼠相比，周体重增加量、血清胰岛素含量和ISI减少，血糖、TG和LDL水平显著增加（玃<0.05），HDL有降低趋势，TC有升高趋势（P＞0.05）；10周游泳运动训练后，DS与D组相比血清胰岛素、ISI和HDL增加，血糖、TG、TC和LDL水平显著降低（P<0.05），但DS组血糖和LDL仍然明显高于C和CS组，血清胰岛素含量明显低于C和CS组（玃<0.05）；CS与C组相比，周体重增加量降低，HDL水平升高（玃<0.05），其他指标未见差异（表1）。

2．2运动各组大鼠血浆LPL和HL活性的影响由表2可知，糖尿病大鼠与正常大鼠相比LPL活性明显降低（玃<0.05）；10周的游泳训练后，DS组LPL活性明显高于D组，但仍然低于C和CS组（玃<0.05）；CS组与C组相比LPL活性有增高趋势（玃＞0.05）；各组HL活性无显著性差异（表2）。

2.3相关分析正常大鼠：LPL与ISI相关（玶＝0.79，P＝0.02），与TG相关（玶＝－0.63，P＝0.03）。

糖尿病大鼠：LPL与ISI相关（玶＝0.87，P＝0.001），与血糖相关（玶＝－0.85，P＝0.001），与TG相关（玶＝－0.58，P＝0.04），与LDL相关（＝－0.61，玃＝0.03）。

3 分析与讨论

お

经流行病血资料^[8]证实血脂异常是糖尿病慢性并发症（心脑肾血管疾病）的主要危险因素，糖尿病的血脂异常不仅包括脂蛋白数量和质量的异常又包括脂蛋白代谢的紊乱，其典型脂谱表现为：TG、TC和LDL升高；HDL降低；餐后脂血症和过多的脂蛋白残粒堆积。糖尿病机体LPL和HL活性异常可能是造成上述血脂异常的主要原因之一。

LPL的合成和分泌需依赖胰岛素的作用存在，糖尿病时由于胰岛素缺乏或胰岛素抵抗，使得LPL活性降低，导致富含TG的脂蛋白CM和VLDL消除障碍，血浆中TG含量增加；血浆中HDL含量与LPL活性密切相关，当LPL活性增强时，CM和VLDL的降解产物增加，为合成HDL提供了原料，HDL升高；反之，当LPL活性降低时，HDL下降。HDL的减少使得TC的逆向转运减小，再加上糖尿病时脂蛋白的非酶糖化作用和氧化应激增强，使LDL本身的结构发生改变，受体不易识别LDL粒子，造成LDL受体通路清除受阻，导致LDL和TC 升高^[1,2]。此外，糖尿病机体HL活性升高，使得HDL降解增加，促进LDL的生成。

本实验结果表明，链脲佐菌素所致的糖尿病大鼠血清胰岛素浓度和ISI明显降低，血糖明显升高，出现明显糖尿病的糖代谢紊乱的表现：血浆中LPL活性明显低于C组，TG和LDL含量明显高于C组（玃<0.05），HDL有降低趋势，TC有升高趋势（玃＞0.05）；相关分析显示：正常大鼠和糖尿病大鼠LPL活性都与ISI呈正相关，与TG呈负相关，而且糖尿病大鼠LPL活性还与LDL呈负相关，与以往的研究相似。

经过10周的游泳训练，DS组胰岛素、ISI、血糖和血脂较D组有明显改善，且血浆中LPL和HDL含量高于D组；说明运动可以提高糖尿病大鼠的胰岛素敏感性，降低血糖，以及提高LPL的活性，使得血浆中富含TG的脂蛋白分解，降低血浆中TG、TC和LDL的含量，升高HDL，改善糖尿病机体的糖脂代谢。CS组与C组相比，周体重增加量降低，HDL升高，其他指标未见显著性变化，可见糖尿病与正常机体对运动的代谢应答是不同的。

研究发现，LPL的表达具有组织特异性，该特异性表达与机体的脂质代谢及肥胖与否密切相关。另外，许多对LPL有影响的因素也都表现出组织特异性，有研究报道^[9～11]，运动和肌肉收缩可以刺激骨骼肌中LPL表达和活性的增加，其原因可能是运动和儿茶酚胺可以提高骨骼肌细胞内环磷酸腺苷（cAMP）水平，cAMP是细胞内LPL表达的信号分子，故推测运动提高骨骼肌中LPL的表达与肌肉收缩时产生cAMP有关；Kraemer^[12]报道胰岛素可以刺激白色脂肪组织中LPL表达和活性的增加，对骨骼肌LPL影响不明现。由此可见，对于糖尿病机体，运动不仅可以提高其骨骼肌中LPL表达和活性，也可以用过提高胰岛素含量来刺激脂肪组织LPL表达，及增加其活性，二者的共同结果使得血浆中LPL的含量和活性增加。

此外，运动诱导LPL的变化还与遗传因素有关，有研究^[13]报道，LPL的基因S447X多态性与运动有关，运动可以明显提高黑人女性X447携带者的LPL活性，而对白人女性携带者和男性的LPL影响不大。是否还有其他的LPL基因多态性与运动诱导其活性变化有关，还需要进一步研究。

本研究结果显示D组与C组大鼠血浆HL活性没有差异，模型运动组和对照运动组分别与其非运动组相比，HL活性有降低趋势，但没有显著性差异。有研究^[14]报道，糖尿病机体HL活性升高。关于运动对HL活性的影响存在不一致性，有研究^[15]认为运动可以降低HL活性，但Duncan^[16]研究认为运动可以提高HL活性。

最近研究^[17－22]报道HL活性与其基因多态性有关，HL基因G-250A, C-514T和C-480T 的多态性与HL活性及心血管疾病和糖尿病的危险性密切相关，250G＞A 、480C＞T 和514C＞T基因型HL活性明显增加，患心血管疾病和糖尿病的危险性增加。据研究^[19]含有HL基因514CC纯合体型的人群，体内HL活性较其他型要高，LPL的活性较其他型要低，血浆中HDL含量也低；含有514TT纯合体型的人恰好与此相反的。

此外，运动诱导LPL和HL活性的变化与HL的基因多态性也有关，运动提高胰岛素的敏感性在514CC纯合体的人群中更明显；运动降低HL活性在514TT纯合体的人群中更明显；而运动提高514CC纯合体人群LPL活性，升高HDL以及降低了心血管疾病的危险性要比514TT纯合体人群高25％^[19－22]。由此可见，遗传因素对LPL和HL活性及运动诱导LPL和HL活性变化的影响很大，它们之间的关系还需要进一步研究。

4 结论

お

进行长期中等强度运动可以提高糖尿病机体胰岛素敏感性和LPL的活性，从而改善糖尿病机体血糖和血脂的代谢，及预防其慢性并发症的发生，但运动诱导LPL和HL活性的变化机制及其与基因多态性的关系还需要进一步研究。

参考文献：

お

［1］ Reynisdottir S, Angelin B, Langin D, et al. Adipose tissue lipoprotein lipase and hormone-sensitive lipase: contrasting findings in familial combined hyperlipidemia and insulin resistance syndrome ［J］. Arterio-scler Thromb Vasc Biol, 1997,17:2287-2292.

［2］ Maheux P, Azhar S, Kern PA, et al. Relationship between insulin- mediated glucose disposal and regulation of plasma and adipose tissue lipoprotein lipase ［J］. Diabetologia ,1997,40:850-858.

［3］ Cox JH, Cortright RN, Dohm GL, et al. Effect of aging on response to exercise training in humans: skeletal muscle GLUT-4 and insulin sensitivity ［J］. J Appl Physiol, 1999,86:2019 -2025.

［4］ Lamarche B, Despres JP, Pouliot MC, et al. Is body fat loss a determinant factor in the improvement of carbohydrate and lipid metabolism following aerobic exercise training in obese women? ［J］. Metabolism ,1992,41:1249-1256.

［5］ 张均田主编，现代药理实验方法学［M］.北京:北京医科大学中国协和医科大学联合出版社,1998.

［6］ Yu Demin, Wu Rui, Yin Wei, et al. A study on expetimental diabetes animal model induced by streptozocin ［J］. Chinese Journal of Diabetes. 1995,3(2): 105-9.

［7］ Ploug T, Stallknecht BM, Pedersen D, et al. Effect of en durance training on glucose transport capacity and glucose transporter expression in rat skeletal muscle ［J］. Am J Physiol,1990,259:E778-E786.

［8］ Alberti KG, Zimmet PZ. Definition, diagnosis and classification of diabetes mellitus and its complications ［J］. Diabet Med,1998 ,15(7):539-53.

［9］ Greiwe JS, Holloszy JO, Semenkovich CF. Exercise induces lipoprotein lipase and GLUT-4 protein in muscle independent of adrenergic-receptor signaling ［J］. J Appl Physiol, 2000,89(1):176-81.

［10］ Pedersen SB, Bak JF, Holck P, et al. Epinephrine stimulates human muscle lipoprotein lipase activity in vivo ［J］. Metabolism, 1999,48: 461-464.

［11］ Kraus WE, Longabaugh JP, Liggett SB. Electrical pacing induces adenylyl cyclase in skeletal muscle independent of the adrenergic receptor ［J］. Am J Physiol Endocrinol Metab,1992,263: E226-E230.

［12］ Kraemer FB, Takeda D, Natu V, et al. Insulin regulates lipoprotein lipase activity in rat adipose cells via wortmannin and rapamycin-sensitive pathways ［J］. Metabolism, 1998, 47(5):555-559.

［13］ Garenc C, Perusse L, Bergeron J, et al. Evidence of LPL gene-exercise interaction for body fat and LPL activity: the HERITAGE Family Study ［J］. J Appl Physiol, 2001, 91(3):1334-40.

［14］ Sibley SD, Palmer JP, Hirsch IB, et al. Visceral Obesity, Hepatic Lipase Activity, and Dyslipidemia in Type 1 Diabetes ［J］. J Clin Endocrinol Metab, 2003,88(7): 3379-3384.

［15］ Mendoza SG, Carrasco H, Zerpa A, et al . Effect of physical training on lipids, lipoproteins, apolipoproteins, lipases and endogenous sex hormones in men with premature myocardial infarction［J］. Metabolism, 1991,40:368-377.

［16］ Duncan GE, Perri MG, Theriaque DW, et al. Exercise training, without weight loss, increases insulin sensitivity and postheparin plasma lipase activity in previously sedentary adults［J］.Diabetes Care, 2003,26(3):557-62.

［17］ Todorova B, Kubaszek A, Pihlajamaki J, et al. The G-250A promoter polymorphism of the hepatic lipase gene predicts the conversion from impaired glucose tolerance to type 2 diabetes mellitus: the Finnish Diabetes Prevention Study ［J］. J Clin Endocrinol Metab, 2004,89(5):2019-23.

［18］ Hokanson JE, Cheng S, Snell-Bergeon JK, et al. A common promoter polymorphism in the hepatic lipase gene (LIPC-480C>T) is associated with an increase in coronary calcification in type 1 diabetes［J］. Diabetes , 2002 ,51(4):1208-13.

［19］ Teran Garcia M, Santoro N, Rankinen T, et al. Hepatic lipase gene variant -514C>T is associated with lipoprotein and insulin sensitivity response to regular exercise: the HERITAGE Family Study ［J］.Diabetes, 2005,54(7):2251-5.

［20］ Deeb SS, Zambon A, Carr MC, et al. Hepatic lipase and dyslipidemia: interactions among genetic variants, obesity, gender, and diet ［J］. J Lipid Res,2003, 44:1279-1286.

［21］ Hokanson JE, Kamboh MI, Scarboro S, et al. Effects of the hepatic lipase gene and physical activity on coronary heart disease risk ［J］. Am J Epidemiol,2003,158:836-843.

［22］ Isaacs A, Sayed-Tabatabaei FA, Njajou OT, et al. The -514 CT hepatic lipase promoter region polymorphism and plasma lipids: a meta-analysis ［J］. J Clin Endocrinol Metab, 2004, 89:3858-3863

［18］ Hokanson JE, Cheng S, Snell-Bergeon JK, et al. A common promoter polymorphism in the hepatic lipase gene (LIPC-480C>T) is associated with an increase in coronary calcification in type 1 diabetes［J］. Diabetes , 2002 ,51(4):1208-13.

［19］ Teran Garcia M, Santoro N, Rankinen T, et al. Hepatic lipase gene variant -514C>T is associated with lipoprotein and insulin sensitivity response to regular exercise: the HERITAGE Family Study ［J］.Diabetes, 2005,54(7):2251-5.

［20］ Deeb SS, Zambon A, Carr MC, et al. Hepatic lipase and dyslipidemia: interactions among genetic variants, obesity, gender, and diet ［J］. J Lipid Res,2003, 44:1279-1286.

［21］ Hokanson JE, Kamboh MI, Scarboro S, et al. Effects of the hepatic lipase gene and physical activity on coronary heart disease risk ［J］. Am J Epidemiol,2003,158:836-843.

［22］ Isaacs A, Sayed-Tabatabaei FA, Njajou OT, et al. The -514 CT hepatic lipase promoter region polymorphism and plasma lipids: a meta-analysis