间歇低氧暴露对高脂膳食大鼠胰岛素敏感性的影响

潘哲浩 翁锡全 朱宪锋 沈财利

1 韩山师范学院（潮州521041）2 广州体育学院

长期高热量摄入是引起肥胖的主要因素之一，在肥胖进程中，机体会产生胰岛素抵抗现象［1，2］。 研究表明，肥胖引起胰岛素抵抗与体重增加时胰岛素敏感性下降关系密切［3］，肥胖导致胰岛素抵抗是由于体内脂肪增加而引起的内分泌、炎症、神经系统以及细胞自主性通路等相关调节异常的结果［4，5］。 因此，有效预防和治疗因肥胖而引起的胰岛素抵抗是当前急需解决的问题。研究显示，适度间歇低氧暴露可通过提高机体瘦素含量调节脂代谢而降低体重［6］。那么，间歇低氧暴露对肥胖进程中胰岛素及其敏感性是否也起调节作用，值得探讨。因此，本研究比较了普通膳食和高脂膳食过程中间歇低氧暴露对大鼠内脏脂肪含量、血糖、胰岛素的影响，探讨间歇低氧暴露对胰岛素敏感性的影响以及胰岛素与内脏脂肪含量的相关关系，为进一步研究间歇低氧暴露防治胰岛素抵抗提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物

40只SPF级8周龄健康雄性SD大鼠，体重180～220 g，广东省医学实验动物中心提供（粤监证字：2005A060）。分笼饲养，自由饮食，室温（23±2）℃，相对湿度40～60%，自然光照和昼夜节律变化，大鼠适应环境1周后开始实验。

1.2 低氧干预方法

将大鼠随机分为4组，即普通膳食常氧组、普通膳食间歇低氧组、高脂膳食常氧组、高脂膳食间歇低氧组，每组10只。普通组食用普通饲料，高脂组食用高脂饲料，高脂饲料的配方为猪油12%、蔗糖17%、胆固醇2.5%、胆酸钠1%、基础饲料67.5%，饲料生产于广东省动物实验中心。预适应1周后进行间歇低氧暴露6周，每天10小时，低氧浓度为15.4%，低氧发生设备为美国Hypoxico公司制造的低氧分压系统（HTS）。

1.3 样品制备

末次干预结束后，禁食24小时左右测血糖，然后用10%水合氯醛溶液300 mg/kg·BW注射麻醉大鼠，用真空血清管腹主动脉取血。静置2小时左右血清管离心 20 min（3000 r/min）后，取血清-20℃保存待测。并取大鼠附睾脂肪垫与肾周脂肪垫用生理盐水清洗后用滤纸吸干称重。

1.4 测试指标与方法

Lee指数是在实验末次干预结束后对大鼠称重，并准确测量从鼻至肛门的长度，并按公式［体重（g）1/3÷体长 （cm）×1000］计算获得。 血糖采用 GT-1640超级血糖仪测定，血清胰岛素采用酶联免疫吸附法测定，试剂购自美国ADL公司，仪器为RT-2100C型多功能酶标仪。各指标由专人严格按操作要求测试。 胰岛素敏感指数 （ISI）=ln ［1/（FBG×FINS）］［7］。

1.5 统计学分析

实验数据以平均值±标准差表示，采用SPSS15.0统计软件包进行one-way ANOVA检验和Pearson相关分析，显著性水平为P<0.05，极显著性水平为P<0.01。

2 结果

2.1 各组大鼠Lee指数、内脏脂肪总量、血糖、胰岛素和胰岛素敏感指数

由表1可见，实验6周后，与普通膳食常氧组相比，高脂膳食常氧组大鼠Lee指数、内脏脂肪总量和血清胰岛素水平极显著增加（P<0.01），胰岛素敏感指数极显著下降（P<0.01）；而普通膳食间歇低氧组大鼠Lee指数和内脏脂肪总量显著减少（P<0.05，P<0.01），胰岛素敏感指数显著提高（P<0.05）。与高脂膳食常氧组相比，高脂膳食间歇低氧组大鼠Lee指数、内脏脂肪总量、胰岛素水平均显著下降（P<0.01），而胰岛素敏感指数则显著升高（P<0.01）；高脂膳食大鼠血糖水平虽略高于普通膳食，但各组间差异均无统计学意义（P>0.05）。

2.2 大鼠血糖、胰岛素、内脏脂肪总量和胰岛素敏感指数相关性分析

从表2可见，内脏脂肪总量与胰岛素水平、胰岛素敏感指数均存在一定的相关性（P<0.01），其中与胰岛素水平呈正相关，而与胰岛素敏感指数呈负低度相关；另外，胰岛素水平与胰岛素敏感指数呈高度负相关（P<0.01），而血糖与内脏脂肪总量、胰岛素和胰岛素敏感指数均未见明显相关性。

表1 各组大鼠内脏脂肪总量、血糖、胰岛素和胰岛素敏感指数比较

表2 大鼠内脏脂肪总量、血糖、胰岛素和胰岛素敏感指数间相关性分析

3 讨论

目前国内外采用的肥胖动物模型主要有下丘脑性肥胖、遗传性肥胖和膳食诱导肥胖三种［8］。本研究采用6周高脂膳食诱导肥胖动物模型，结果显示，与普通膳食常氧组比较，高脂膳食常氧组大鼠Lee指数及内脏脂肪总量显著增加，与其他研究结果一致［9，10］，说明高脂膳食可引起大鼠肥胖。 同时，尽管胰岛素分泌显著增加，但胰岛素敏感性却显著降低，说明产生了胰岛素抵抗。关于肥胖引起胰岛素抵抗的机制，多认为与机体脂肪增加时引起的内分泌、神经系统以及细胞自主性通路等调节紊乱有关［4，5］。

近年来，低氧不仅在运动训练中方兴未艾，还应用于健身与某些疾病的治疗。目前关于间歇低氧治疗肥胖、贫血、心血管疾病等的研究报道不断［11-13］，以往也有涉及间歇低氧暴露对胰岛素调节影响的研究，但对于间歇低氧暴露对肥胖进程中胰岛素抵抗影响的研究尚未见报道。刘霞等［14］研究发现，28天低氧使骨骼肌胰岛素受体明显增加，说明低氧主要通过增加骨骼肌胰岛素受体数目增强胰岛素的结合力。黄缄等［15］研究也证实，30天低压缺氧后，大鼠骨骼肌胰岛素受体密度显著增加，对胰岛素的反应能力增强，是组织摄取葡萄糖对胰岛素信号反应能力增强的机制之一。Tikhonova等［16］观察到，在高原适应第14天，血液胰岛素和胰高血糖素水平下降，葡萄糖平衡保持在相同水平，红细胞胰岛素受体结合力在第3天特别是第14天显著增加。尽管以上研究间歇低氧暴露时间不同，但其结果都表明，间歇低氧暴露可增加胰岛素受体数目，增强胰岛素受体磷酸化作用，从而改善胰岛素信号传导系统，提高胰岛素敏感性，增加骨骼肌对葡萄糖的利用。

本研究结果显示，无论普通膳食还是高脂膳食大鼠，经过6周间歇低氧暴露，其血清胰岛素水平均下降，胰岛素敏感指数均升高，高脂膳食间歇低氧组大鼠变化有统计学意义。同时，内脏脂肪总量也显著下降，提示间歇低氧暴露可改善高脂膳食大鼠胰岛素敏感性，从而预防高脂膳食进程中产生肥胖引起的胰岛素抵抗。其原因可能是间歇低氧刺激引起骨骼肌胰岛素受体密度增加和胰岛素受体亲和力上升。另外，近期研究表明［17］，低氧诱导因子 1α 在肥胖引起的胰岛素敏感性降低中起着关键作用，因为在正能量平衡期间，白色脂肪组织为满足储存更多的甘油三酯而扩展，结果导致脂肪组织缺氧，激活低氧诱导因子1α的转录，低氧诱导因子1α又转而激活与若干生理反应相关的众多基因，引起脂肪组织纤维化反应，造成单核白细胞渗透和炎症，导致胰岛素敏感性降低。而另有研究表明［18］，体重下降与白色脂肪组织中巨噬细胞减少和炎症整体基因表达改善有关。本实验结果也证实，内脏脂肪含量与胰岛素呈一定正相关，而胰岛素与胰岛素敏感指数高度负相关，表明内脏脂肪含量增高可引起胰岛素分泌增加，导致胰岛素敏感性下降，产生胰岛素抵抗，故控制体重减少脂肪是预防胰岛素敏感性下降的关键。而间歇低氧暴露一方面通过提高机体瘦素及其受体调节，增加脂肪的消耗［6］；另一方面通过内脏脂肪减少以及血脂水平下降也可以增加胰岛素受体的数量［19，20］。 同时，由于低氧暴露下胰岛素抵抗得到改善，脂肪细胞因子内脂素下调，从而减少甘油三酯合成和脂肪细胞积聚［21］，因此，本研究认为，间歇低氧干预对提高肥胖大鼠胰岛素敏感性起到一定的调节作用。

4 小结

间歇低氧暴露可以减少高脂膳食进程中大鼠内脏脂肪含量，降低血清胰岛素水平，从而提高胰岛素敏感性，改善胰岛素抵抗程度。

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