运动训练对代谢综合征大鼠糖脂代谢的影响

李香香，蔡海荣 ，刘伟成,黎杰轩，李伟强，李发忻，梁延昌

(广州中医药大学，广东广州 510405)

代谢综合征(Metabolic syndrome，MS) 是一种合并糖脂代谢异常、胰岛素抵抗、高血压和肥胖等为主要特征的临床综合征[1]，已经成为全球范围内一种重要的慢性非传染性疾病。据调查发现，目前我国MS患病率为14%～17%，并且随着生活和运动方式的改变，MS的发病率呈现明显上升的趋势[2]。代谢综合征是动脉粥样硬化的基础，是脑卒中、心肌梗死等心脑血管疾病最重要的危险因素，代谢综合征-动脉硬化-心脑血管疾病是该疾病的三部曲[3]。因此，防治代谢综合征对预防心脑血管疾病具有重要的意义。运动是代谢综合征药物治疗的基础，对MS具有良好的防治作用[4-5]，但是运动治疗MS的机制尚不完全明确。因此，本实验拟运用运动训练对高脂高糖高盐饮食诱导的代谢综合征大鼠进行干预，观察其对对体重、血脂、血糖、血压、胰岛素、血清瘦素、游离脂肪酸和脂联素的影响，探讨了其防治MS的可能机制。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物和饲料 雄性SPF级Wistar大鼠45只，体质量150±5 g，北京维通利华实验动物技术有限公司提供，许可证号为SCXK(京)2015-0001；基础饲料；高糖高脂高盐饲料(配方：基础饲料50%，猪油15%，蔗糖20%，食盐5%，蛋黄5%，胆固醇5%)，饲料均由广州市花都区花东信华实验动物养殖场提供，许可证号为SCXK(粤)2014-0023。

1.1.2 试剂和仪器 FFA酶联免疫(Elisa)试剂盒，美国TSZ公司产品，凯学生物科技(上海)有限提供；ADPN酶联免疫试剂盒、瘦素酶联免疫试剂盒，美国赛默飞公司产品，上海钰博生物科技有限公司提供；胰岛素放免试剂盒，瑞典MERCODIA公司产品；全自动生化分析仪，日立公司产品；MC 4000动物无创血压仪，北京自然基因科技有限公司产品；GL10MA高速大容量冷冻离心机，湖南凯达科学仪器有限公司产品；FA2104B电子分析天平，沈上海平轩科学仪器有限公司产品；罗氏血糖仪，罗氏RACCU-CHEK公司产品，罗氏诊断产品(上海)有限公司提供。

1.2 方法

1.2.1 造模方法和分组 所有大鼠在造模前均给予基础饲料适应性喂养1周，待其代谢状态稳定后随机分为对照组、模型组和运动组各15只，每5只分笼喂养。对照组给予基础饲料喂养，模型组和运动组给予高糖高脂高盐饮食饲料，所有大鼠均自由饮水，连续喂养8周[6]。8周后取尾经脉血检测大鼠血脂、血糖和无创血压仪测血压。

1.2.2 大鼠造模和存活情况 对照组大鼠死亡1只，模型组大鼠死亡1只、1只未达代谢综合征大鼠模型的标准、予以剔除，运动组大鼠死亡2只，1只未达到代谢综合征大鼠模型的标准、予以剔除。MS模型建立成功的标准为肥胖、高血压、空腹血糖升高和三酰甘油增高[6]。

1.2.3 运动训练方法 参照Benford[7]的运动方案，制备150 cm×60 cm×70 cm的游泳池，设置水深60 cm，水温31℃±1℃。先让大鼠适应性进行游泳训练1周后每次将大鼠放入泳池中进行1次连续的无负重游泳训练，每次60 min，1次/d，6次/周。共进行游泳运动6周。对照组和模型对照组不进行任何运动训练。运动训练期间对照组和模型组、运动组继续分别给予基础饲料和高脂高糖高盐饲料喂养，自由进水。

1.2.3 标本采集 采血前禁食不禁饮12 h， 100 mL/L水合氯醛溶液(3 mL/kg)经腹腔注射麻醉，经腹主动脉取血10 mL，3 000 r/min离心20 min后取血清，置-80℃保存。

1.2.4 实验室指标检测 电子分析天平称重；无创血压仪测定尾动脉收缩压；放免法检测Fins；酶联免疫法检测血清ADPN、FFA、LEP；自动生化分析仪检测血脂；罗氏血糖仪测定血糖水平；胰岛素抵抗指数HOMA-IRI=[空腹胰岛素浓度×空腹血糖浓度]/22.5；Lee′s指数=体重(g)^(1/3)×103/体长(cm)；肥胖指数=双肾周脂肪/体重×100%。

2 结果

2.1 各组大鼠体重、肥胖指数、血压的检测结果

与对照组比较，模型组大鼠的体重、肥胖指数、血压均明显升高(P<0.05)；与模型组比较，运动组大鼠的体重、肥胖指数、血压均明显降低(P<0.05)(图1)。

A.大鼠体重检测结果；B.大鼠肥胖指数检测结果；C.大鼠血压检测结果；1.对照组；2.模型组；3.运动组；﹡P<0.05vs对照组；#P<0.05vs模型组

A.The detection results of weight in rats；B.The detection results of obese index in rats；C.The detection results of blood pressure in rats；1.Control group；2.Model group；3.Exercise group；﹡P<0.05 vs control group；2.#P<0.05 vs model group

图1各组大鼠体重、肥胖指数、血压的检测结果

Fig.1 The levels of weight,obese index,blood pressure in the rats of each group

2.2 各组大鼠血脂的检测结果

模型组大鼠TC、TG、LDL的水平明显高于对照组(P<0.05)，而HDL明显低于对照组(P<0.05)；运动组大鼠TC、TG、LDL的水平明显低于模型组(P<0.05)，而HDL水平明显升高(P<0.05)(图2)。

2.3 各组大鼠FBG、Fins、IRI的检测结果

与对照组比较，模型组大鼠FBG、Fins、IRI明显升高(P<0.05)；与模型组比较，运动组大鼠FBG、Fins、IRI明显降低(P<0.05)(图3)。

2.4 各组大鼠FFP、LEP、ADPN的检测结果

与对照组比较，模型组大鼠FFP、LEP明显升高(P<0.05)，ADPN明显降低(P<0.05)；与模型组比较，运动组大鼠FFP、LEP明显降低(P<0.05)，ADPN明显升高(P<0.05)(图4)。

1.对照组；2.模型组；3.运动组；﹡P<0.05vs对照组；#P<0.05vs模型组

1.Control group；2.Model group；3.Exercise group；﹡P<0.05 vs control group；2.#P<0.05 vs model group

图2各组大鼠血脂的检测结果

Fig.2 The levels of blood lipids in the rats of each group

A．大鼠空腹血糖检测结果；B.大鼠空腹血清胰岛素检测结果；C.大鼠胰岛素抵抗指数检测结果：1.对照组；2.模型组；3.运动组；﹡P<0.05vs对照组；#P<0.05vs模型组

A.The detection results of fasting blood-glucose in rats；B.The detection results of fasting serum insulin in rats；C.The detection results of insulin resistance index in rats；1.Control group；2.Model group；3.Exercise group；﹡P<0.05 vs control group；2.#P<0.05 vs model group

图3各组大鼠FBG、Fins、IRI的检测结果

Fig.3 The levels of fasting blood-glucose,fasting serum insulin,insulin resistance index in the rats of each group

A． 大鼠游离脂肪酸检测结果；B.大鼠血清瘦素检测结果；C.大鼠脂联素检测结果；1.对照组；2.模型组；3.运动组；﹡P<0.05vs对照组；#P<0.05vs模型组

A.The detection results of free fatty acids in rats；B.The detection results of serum leptin in rats；C.The detection results of adiponectin in rats；1.Control group；2.Model group；3.Exercise group；﹡P<0.05 vs control group；2.#P<0.05 vs model group

图4各组大鼠FBG、Fins、IRI的检测结果

Fig.4 The levels of free fatty acids,serum leptin,adiponectin in the rats of each group

3 讨论

代谢综合征主要表现为糖脂代谢异常、胰岛素抵抗、高血压和肥胖，是全球范围内一种重要的慢性非传染性疾病。代谢综合征是心脑血管疾病最重要的危险因素，代谢综合征-动脉硬化-心脑血管疾病是致死、致残该疾病的三部曲。代谢综合征的病理生理学进程是治疗的靶点。目前认为胰岛素抵抗是高血糖、高血压、肥胖等代谢综合征疾病的共同病理生理学通路[8]。胰岛素抵抗表现为组织细胞对胰岛素的敏感性降低，导致细胞对葡萄糖的利用率降低，并刺激胰岛细胞分泌大量的胰岛素[9]。且胰岛素抵抗与血脂异常、高血压、高血糖等相互促进，互为因果，导致代谢综合征疾病的发生发展。近年来认为脂肪组织分泌的脂肪因子包括脂联素、游离脂肪酸、瘦素等，参与机体代谢过程，在调节糖脂代谢和胰岛素作用方面具有重要的作用，与高血糖、高血压等密切相关。脂联素是一种脂肪组织分泌的具有保护作用的脂肪因子，与代谢综合征密切相关[10]，具有增加胰岛素敏感性，预防糖尿病和抗动脉粥样硬化的作用。国外学者发现，肥胖患者血清脂联素水平下降，而体重减轻后血清脂联素水平升高[11]。因此，脂联素是代谢综合征患者的保护性因子，其水平的降低与代谢综合征的发生发展密切相关。瘦素是由脂肪组织中肥胖基因编码表达的一种蛋白质，参与机体的糖脂代谢过程，有研究显示，高瘦素血症介导代谢综合征的发生发展[12]。游离脂肪酸是脂肪细胞分泌一种重要生物活性因子，当机体发生胰岛素抵抗，脂肪组织分泌大量的游离脂肪酸，促进高活性反应分子氧簇因子的分泌，启动氧化应激反应，激活应激敏感信号通路，反过来加重胰岛素抵抗，导致机体持续发生高血糖和胰岛素抵抗。因此，瘦素和游离脂肪酸是胰岛素抵抗的重要作用分子[13]。

饮食诱导模型具有复制成功率高、稳定可靠和周期短等优势，是目前实验研究中最常见的代谢综合征模型建立方法。本组试验结果提示，高脂高糖高盐饮食诱导后，模型组大鼠体重、血压、肥胖指数、血糖、胰岛素、胰岛素抵抗指数、瘦素、脂肪酸水平明显高于对照组(P<0.05)，而脂联素水平明显降低(P<0.05)，提示代谢综合征大鼠模型复制成功。

运动是防治代谢综合征的基石，是一切药物治疗的基础，运动对代谢综合征具有重要的治疗作用。林诚等[14]研究发现运动训练可以降低大鼠体质量、脂肪质量、收缩压、血糖和血脂。张崇林等[15]研究发现运动训练可以降低代谢综合征大鼠血脂、血糖和肾周脂肪质量。本实验复制代谢综合征大鼠模型，成功造模8周后给予运动干预。6周后，运动组大鼠体重、血压、肥胖指数、血糖、胰岛素、胰岛素抵抗指数、瘦素、脂肪酸水平明显降低(P<0.05)，而脂联素水平明显升高(P<0.05)。表明运动可以降低代谢综合征大鼠的糖脂代谢，可能与其抑制LEP、FFA的表达和促进ADPN的表达有关。