运动和食物成分对3周龄雄性小鼠体重调节的影响

王胜男 罗利娟 陈毅 苏欠欠 彭峰林 刘全生

1广西师范大学体育学院（桂林 541006）

2广东省生物资源应用研究所，广东省动物保护与资源利用重点实验室，广东省野生动物保护与利用公共实验室（广州 510260）

肥胖是多因素作用引起的综合症，其中缺乏运动和营养不均衡是造成肥胖、尤其是青少年肥胖的主要因素。当前控制青少年肥胖主要方式为增加运动和调控营养。但运动对体重的调节与运动的时间、强度、形式等有关[1-4]。一般认为，高糖高脂食物是导致肥胖的主因，但现在发现食物中营养不均衡也是重要因素，如长期摄入高淀粉食物或低蛋白食物会显著增加体重[5-9]，因此有学者提出一种靠摄食高蛋白食物来控制体重甚至减肥的方式[10]。然而，单独依靠运动或者营养调控来控制肥胖发生均有较大比例的失败案例[11-15]，且可能对青少年的生长发育造成其他不利影响[16，17]。为明确有氧运动和营养成分对体重调节的共同作用效果，本研究对3周龄雄性昆明小鼠进行7周的食物和运动处理，通过检测体重、体内重要脂肪组织鲜重、血清葡萄糖、甘油三酯、尿素氮和肌酐含量等，揭示运动和营养成分对生长发育期小鼠体重调节的效果及机制。研究结果可为制定合理的青少年体重调节的饮食和运动组合策略提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 实验动物分组和食物

选用健康清洁型3周龄雄性昆明小白鼠，在实验室适应性喂养1周后，通过跑台进行运动预筛选[18]，选出无外力刺激能随着跑台运行而运动的小鼠共72只。单笼饲养（30 cm×15 cm ×20 cm），自由取食和饮水，室温维持在22±1℃，光照为12︰12昼夜节律变化。将72只小鼠随机分成6组（每组n=12只）：高蛋白运动组、高蛋白非运动组、普通食物运动组、普通食物非运动组、高淀粉运动组和高淀粉非运动组，各组间体重无显著差异。动物和食物均由广东省医学实验动物中心供应[SCXK（粤）2013-0002]。食物的营养成分和能量见表1，其中21%蛋白供能比的普通食物是小鼠生长繁殖的全价饲料，而8%～9%蛋白供能比的高淀粉食物即可满足小鼠生长发育的最低需求[19]。

1.2 训练方式

运动方案依据有氧运动强度即75%～80%最大摄氧量，运动组每天以15 m/min速度连续在跑台上运动60 min，每周训练6 d，持续7周[18，20-22]；非运动组不进行任何额外运动训练，食物驯化总时间为7周。每隔2天在上午8:00～9:00内称量体重。

1.3 取材及指标测定

训练结束后恢复18小时，断颈处死小鼠，颈动脉取血后冰上静置30 min，3000 r/min离心15 min后取血清，冻存。在冰盘上快速剥离肾周脂肪、肠系膜脂肪和性腺周脂肪并称量鲜重（±0.001 g），去除各内脏器官及主要脂肪组织后称量瘦体重[23]（±0.001 g）。按照试剂盒（南京建成）说明书以比色法测定血清中葡萄糖、甘油三酯、尿素氮和肌酐含量，并计算尿素氮与肌酐比值。

表1 实验食物的营养成分和能量

1.4 数据分析

数据均以平均值±标准误（±s）表示，分析前检验所有数据符合正态分布且方差齐次，体重采用重复测量分析检验处理时间的效应（RM-ANOVA），体脂和血液指标均采用双因素方差分析（Two-way ANOVA），相同食物运动与非运动组间比较采用独立样本t检验，相同运动状况不同食物间比较采用多重比较LSD。P＜0.05为差异显著。

2 结果

2.1 体重

开始训练前各组间体重均无显著性差异（35.781±0.278 g，F5，66=0.747，P=0.591），随着训练的进行，体重显著增长（F17，1122=625.091，P＜0.001）。食物成分对体重随时间的增长趋势无显著影响（F34，1122=0.615，P=0.960），但7周运动显著降低体重随时间增长的幅度（F17，1122=12.610，P＜0.001），且在训练期间，运动导致三种食物组体重下降的幅度不同。与非运动组相比，在运动第3天高蛋白和普通食物组体重分别显著下降8%（P＜0.001）和7%（P＜0.001），而高淀粉组显著下降11%（P＜0.001），且随着训练时间的增加这种下降的幅度也在继续增加，其中普通食物组在训练第39天时下降幅度达到最大12%（P＜0.001），到训练结束时普通食物组下降幅度降至11%，而高蛋白组和高淀粉组直到训练结束时下降幅度最大，分别达到11%（P＜0.001）和20%（P＜0.001）。见图1。

图1 运动和食物成分对3周龄雄性小白鼠体重的影响

2.2 脂肪组织鲜重

食物成分对肾周脂肪、肠系膜脂肪和性腺周脂肪鲜重无显著影响（F2，66＜2.812，P＞0.05），但运动显著降低了此三处脂肪鲜重（F1，66＞43.619，P＜0.001）。与同种食物的非运动组相比，运动导致肾周脂肪、肠系膜脂肪和性腺周脂肪分别下降56%（t22=3.890，P＜0.01）、36%（t22=4.038，P＜0.01）和55%（t22=3.922，P＜0.01）。食物和运动对三处脂肪无交互作用（F2，66＜2.005，P＞0.05）。运动显著降低了三大食物组的瘦体重（F1，66=24.792，P＜0.001），与同种食物的非运动组相比，运动导致高蛋白组、普通食物组和高淀粉组分别显著下降8%（t22=2.346，P＜0.05）、7%（t22=2.112，P＜0.05）和 15%（t22=4.009，P＜0.001）。见图2。

图2 运动和食物成分对雄性小白鼠不同身体部位脂肪重量的影响

2.3 血液指标

食物成分对血糖（F2，66=3.008，P=0.056）和甘油三酯（F2，66=3.080，P=0.053）均接近显著影响，而运动对血糖（F1，66=4.610，P＜0.05）有显著影响但对甘油三酯（F1，66=2.336，P＞0.05）无显著影响。在非运动状态下，食物成分对血糖（F2，33=0.479，P＞0.05）和甘油三酯（F2，33=0.247，P＞0.05）均无显著影响；在运动状态下，食物成分对血糖有显著影响（F2，33=8.142，P＜0.01），其中高淀粉组比高蛋白和普通食物组分别显著升高18%（P＜0.05）和34%（P＜0.001）；另外在运动状态下，食物成分对甘油三酯影响接近显著水平（F2，33=3.235，P=0.052），其中高蛋白组比普通食物组显著升高57%（P＜0.05）。见图3。

相关分析显示，在非运动状态下血糖和甘油三酯显著正相关（r=0.453，P＜0.01），但在运动状态下血糖和甘油三酯不相关（r=0.105，P＞0.05）。

食物成分对尿素氮、肌酐以及二者比值均有显著影响（F2，66＞6.306，P＜0.01），而运动对尿素氮影响不显著（F1，66=2.885，P=0.094），但运动对肌酐和二者比值影响显著（F1，66＞7.214，P＜0.01）。与高蛋白组的非运动组相比，运动导致尿素氮和尿素氮/肌酐分别显著下降15%（t22=3.843，P＜0.001）和16%（t22=2.505，P＜0.05），而运动对肌酐无显著影响（t22=－0.314，P＞0.05）；另外与普通食物组的非运动组相比，运动导致肌酐显著升高29%（t22=－5.552，P＜0.001）、尿素氮/肌酐显著降低28%（t22=4.030，P＜0.001），而运动对尿素氮无显著影响（t22=0.989，P＞0.05）；与高蛋白组的非运动组相比，运动对尿素氮、肌酐及二者比值均无显著影响（P＞0.05）。见图4。

图3 运动和食物成分对3周龄雄性小白鼠血糖和甘油三酯的影响

图4 运动和食物成分对3周龄雄性小白鼠血清中尿素氮和肌酐的影响

3 讨论

3.1 运动和食物成分对体重和身体脂肪的影响

本研究发现，运动能控制3周龄雄性小鼠体重和身体主要脂肪的快速增长，而食物成分对体重调控作用不显著。具体来看，7周有氧运动可显著降低3周龄雄性小鼠体重增长量和主要脂肪组织重量，这与Swallow 等[4，24，25]对小鼠的研究结果一致，有氧运动能降低体重和体脂含量，但是降低的幅度有异，本研究体重和体脂鲜重下降幅度最高分别达到20%和56%，这可能与实验运动强度、运动时间以及研究对象等有关[1]。

不同食物成分对亚成年鼠体重及主要脂肪组织重量无显著影响，但Sφrensen等[8，9]对小鼠的研究发现，随着食物中蛋白增加而淀粉降低时体重增长量显著降低，体脂重量也表现出与食物中蛋白含量成负相关关系，食物成分对体重的影响可能与动物的年龄及食物成分配比均有关。

此外，运动使不同食物组小鼠体重下降的幅度不同，其中高淀粉组降低幅度最大，一方面可能是因为高淀粉食物糖原充足会导致脂肪增加[8，9]，另一方面可能是由于高淀粉食物蛋白含量较低，而运动需要消耗更多能量去动用多余脂肪供能，从而导致体重下降幅度较大。Halton等[10-26]总结相关研究结果得出高蛋白食物比低蛋白食物更有助于减肥，认为高蛋白食物会增加饮食产热和饱腹感并减少后续的能量摄入。但Eisenstein等[27，28]认为高蛋白食物会对身体成分组成、肾脏、心血管系统等产生有害影响。因此，营养均衡对维持体重保持身体健康很重要。

3.2 运动和食物成分对血液指标的影响

三大营养物质中，糖和脂肪是有氧运动中主要的供能物质，而蛋白主要供应机体修复和肌肉增生。在肥胖青少年人群中，血液葡萄糖、甘油三酯、尿素氮、肌酐等水平失衡是一个突出特征[29，30]。

本研究结果发现，7周有氧运动对血糖影响显著而对甘油三酯影响不显著，食物成分对血糖和甘油三酯影响均不显著。另外非运动下血糖和甘油三酯显著正相关，但在运动状态下血糖和甘油三酯不相关，这可能是因为运动导致脂肪供能增加，而在非运动状态下脂肪几乎不参与能量供应，故有氧运动能显著降低机体脂肪重量并有效调控糖脂代谢水平。有研究[31]发现小强度有氧运动未能降低大鼠血糖浓度，但对血脂水平有调控作用，而大量研究发现[29-33]，有氧运动结合饮食干预能有效降低血糖血脂水平，预防代谢综合征。这可能因为糖脂代谢会受到运动强度、时间、形式以及物种差异等因素的影响。

本研究发现食物成分对血液尿素氮、肌酐及二者比值均有显著影响且均表现为高蛋白组最高，运动对尿素氮/肌酐比值的影响主要表现在对高蛋白组和普通食物组显著降低而对高淀粉组无显著影响。这可能是因为高蛋白饮食会在一定程度上加重肾脏负担[28]，蛋白质在运动中为弥补糖原供能的不足会增强分解代谢[34]，另外运动可能导致胞浆内pH值改变而影响蛋白质分解酶的活性[35]。这表明运动可以改善由食物引起的蛋白质代谢变化以维持机体健康水平。

4 结论

在小鼠断乳后开始适度的有氧运动可以显著降低体重增长和身体脂肪重量，而营养不均衡可导致肥胖和代谢紊乱，但运动可改善由食物导致的代谢紊乱。这提示身体处在快速生长发育时期的青少年，应坚持有氧运动并注意营养均衡，以助控制体重保持健康。