運動對高脂飲食大鼠TNF-α、IL-6及脂聯(lián)素的影響*

魏珊珊，梁丹丹

（1.重慶大學(xué)體育學(xué)院，重慶400044；2.合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院公衛(wèi)教研室，安徽 巢湖238000）

長期攝入高脂飲食會導(dǎo)致身體脂肪的積累和胰島素敏感性的下降，最終導(dǎo)致了肥胖及2型糖尿病的發(fā)生。人體和動物的實驗均發(fā)現(xiàn)腫瘤壞死因子（tumor necrosis factorα，TNF-α）在肥胖的發(fā)展過程中對胰島素抵抗的發(fā)生起重要作用。TNF-α導(dǎo)致胰島素抵抗的機制主要是通過抑制細(xì)胞內(nèi)胰島素受體的信號途徑和糖的轉(zhuǎn)運來實現(xiàn)的，TNF-α是最主要的觸發(fā)FFA從脂肪組織釋放入循環(huán)的自分泌／旁分泌因子［1］。另有研究發(fā)現(xiàn)其他一些細(xì)胞因子如脂聯(lián)素在胰島素抵抗的發(fā)生過程中也起了重要作用。如脂聯(lián)素（adiponectin），其由脂細(xì)胞分泌［2］，能通過不同機制提高胰島素敏感性。在肝中，其能降低脂肪酸氧化，減少脂滴合成和FFA的攝取，并通過下調(diào)酶活性降低糖異生。在骨骼肌中其能促進葡萄糖和FFA的氧化［3］。研究發(fā)現(xiàn)，將肥胖者的高脂飲食進行調(diào)整或進行運動訓(xùn)練后，個體的胰島素敏感性發(fā)生了明顯的改善。本實驗通過給予大鼠兩種脂肪含量不同的飲食（脂肪含量為20%～40%），以及運動干預(yù)，觀察高脂飲食及運動分別對大鼠胰島素敏感性產(chǎn)生的影響。

1 材料與方法

1.1 材料

30只斷乳 SD雌性大鼠體重（50±3）g，由重慶醫(yī)科大學(xué)提供，隨機分為三組（n＝10）：豆油低脂飼料組（LFS），飲食中脂肪百分比為22%；豆油高脂飼料組（HFS），飲食中脂肪百分比為40%；豆油高脂飼料合并游泳訓(xùn)練組（HFS＋T），飲食中脂肪百分比為40%，喂養(yǎng)同時進行8周游泳運動訓(xùn)練。

各組飼料其他營養(yǎng)成分配比均衡。進行10周喂養(yǎng)，實驗期間自由進食飲水，動物房溫度（22±1）℃，明暗周期 12 h∶12 h。

1.2 方法

HFS＋T組運動適應(yīng)一周后進行游泳運動［4］，水溫（34～36）℃，每周6次。訓(xùn)練時間從30min開始，逐漸增加運動時間，直到60min，共訓(xùn)練8周。

每周一為大鼠稱體重并記錄，各組大鼠喂養(yǎng)方式一致。實驗結(jié)束后，各組大鼠禁食8 h以上，腹主動脈取血，分離血清。取出附睪脂肪墊及腎周的脂肪墊，生理鹽水沖洗，濾紙吸干稱重，測定各大鼠體脂含量。血清TNF-α、IL-6和脂聯(lián)素水平采用美國linco公司ELISA試劑盒測定，血糖和血胰島素試劑盒由北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司提供，以上測試均嚴(yán)格按照試劑盒說明要求測試。胰島素敏感指數(shù)（ISI）＝1／（血糖濃度×胰島素濃度）的自然對數(shù)。

1.3 統(tǒng)計學(xué)處理

統(tǒng)計分析使用SPSS 13.0統(tǒng)計軟件完成。所有數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，兩組間比較采用方差分析和獨立樣本t檢驗。

2 結(jié)果

2.1 體重和脂體百分比

與LFS相比，HFS組大鼠體重，脂體百分比均較高（P＜0.05）。說明豆油高脂飼料增加了大鼠體內(nèi)的脂肪堆積，使脂肪含量升高。而進行8周游泳訓(xùn)練后，發(fā)現(xiàn)HFS＋T組體重、脂體百分比均明顯低于HFS組（P＜0.05），但脂體百分比仍高于 LFS組（P＜0.05）。說明運動有明顯降脂的作用，但本次實驗中作用尚不及低脂飲食顯著（表1）。

2.2 各組大鼠血糖、胰島素水平、胰島素敏感指數(shù)（ISI）的變化

三組大鼠中HFS組大鼠血糖值較高，但與其他兩組相比并無顯著差異；但血清胰島素HFS組高于LFS組（P＜0.05），提示高脂飲食已誘發(fā)了高胰島素血癥，8周運動后HFS＋T組大鼠血清胰島素下降，低于 HFS組（P＜0.05），但仍高于 LFS組；HFS組的ISI增高，高于 LFS組（P＜0.05），8周運動后 ISI在HFS＋T組中降低，顯著低于HFS組，與LFS組水平無明顯差異，提示運動降低了高脂大鼠的胰島素抵抗（表 2）。

Tab.1 Contrast of body quality and percentage ofbody fatof rats（±s，n＝10）

Tab.1 Contrast of body quality and percentage ofbody fatof rats（±s，n＝10）

PBF：Percentage of body fat；LFS：low-fatsoybean oil；HFS：High-fat soybean oil；T：Swiming training*P＜0.05，**P＜0.01 vs LFS group； ＃P＜0.05 vs HFS group

Group Body quality（g） PBF（%）LFS 203.2±10.20 8.83±1.20 HFS 218.4±13.30* 13.03±1.00*HFS＋T 209.0±9.5*＃ 10.79±2.00*

Tab.2 Contrast of blood sugar，serum and ISI（±s，n＝10）

Tab.2 Contrast of blood sugar，serum and ISI（±s，n＝10）

ISI：Insulin sensitive index；LFS：low-fat soybean oil；HFS：High-fat soybean oil*P＜0.05 vs LFSgroup；＃P＜0.05 vs HFSgroup

Group Sugar（mmol／L）Serum（pmol／L）ISI LFS 5.9±0.2 0.09±0.03 -2.7±0.19 HFS 6.4±0.32 0.18±0.08*-4.28±0.22*HFS＋T 6.0±0.21 0.14±0.05*＃ -2.58±0.17＃

2.3 各組大鼠IL-6、TNF-α和adiponetin的變化

與LFS組相比，高脂膳食喂養(yǎng)的HFS組大鼠血清中 IL-6含量明顯增高，差異具有顯著性（P＜0.05），但8周運動后的HFS＋T組則與LFS組的 IL-6則無明顯差異，HFS組與HFS＋T組之間也無明顯差異。TNF-α血清含量，HFS組明顯高于 LFS組（P＜0.05），8周運動后 HFS＋T組血清 TNF-α水平降低，低于 HFS組（P＜0.05），但仍高于 LFS組（P＜0.05）。血清脂聯(lián)素水平，HFS組明顯降低，低于LFS組（P＜0.01），運動后 HFS＋T組脂聯(lián)素水平增高，高于 HFS組（P＜0.01），與 LFS組無明顯差異。提示高脂膳食后的運動使脂聯(lián)素水平增高，脂肪的代謝動員增加，體脂消耗增多，同時 IL-6、TNF-α水平降低，根據(jù)既往研究表明，與胰島素敏感性密切相關(guān)［5］（表 3）。

Tab.3 Contrast between IL-6 TNF-αand adiponetin（±s，n＝10）

Tab.3 Contrast between IL-6 TNF-αand adiponetin（±s，n＝10）

IL-6：Interleukin-6；TNF-α：Tumor necrosis factor；LFS：Low-fat soybeanoil；HFS：High-fat soybeanoil*P＜0.05，**P＜0.01 vs LFS group； ＃P＜0.05，＃＃P＜0.01 vs HFSgroup

Group IL-6（pg／ml）TNF-α（ng／ml）Adiponetin（ng／ml ）LFS 9.57±3.03 7.31±2.18 0.76±0.08 HFS 10.62±3.28*8.13±1.62*0.52±0.06**HFS＋T 9.95±2.58 7.86±1.94＃ 0.81±0.09＃＃

3 討論

有研究顯示，肥胖者脂肪組織中 IL-6水平增高，動脈血通過脂肪組織后，其IL-6水平增高，證實了脂肪組織產(chǎn)生的IL-6釋放入血，所以脂肪組織IL-6的表達影響IL-6水平。本實驗中，HFS和HFS＋T組大鼠身體脂肪含量均顯著高于LFS組，但只有HFS組大鼠血清IL-6水平顯著高于LFS組，HFS＋T組血清IL-6則無明顯增高，在一定程度上說明了肥胖大鼠脂肪組織IL-6的高表達，同時長期有氧運動則有降低IL-6水平的作用。在對小鼠的研究［6］中發(fā)現(xiàn)，IL-6可降低胰島素抑制肝臟產(chǎn)生葡萄糖的能力，降低磷脂酰肌醇3-激酶的活性，可能是IL-6導(dǎo)致胰島素抵抗的機制之一。另有研究認(rèn)為IL-6濃度增高時，可能與瘦素競爭相同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，使瘦素對胰島素分泌的抑制作用減弱，造成高胰島素血癥及IR［7］。這可能是 IL-6參與胰島素抵抗的另一途徑。

大多數(shù)肥胖的人和嚙齒類動物脂肪組織和肝臟中TNF-αmRNA和蛋白質(zhì)水平均有所增加，而關(guān)于血清TNF-α水平的研究卻有差異［8］。有研究證明，高脂飲食致IR大鼠模型中，血清及胰島素作用的主要靶器官（組織）中 TNF-α含量均有不同程度增高［9］。本研究中，HFS組大鼠血清TNF-α含量較LFS組大鼠升高，并且胰島素敏感指數(shù)降低，與上述研究結(jié)果一致。高TNF-α水平可以造成脂肪組織尤其是內(nèi)臟脂肪的胰島素抵抗，使內(nèi)臟脂肪分解增加，循環(huán)FFA顯著升高，引發(fā)包括肝臟和肌肉在內(nèi)的大范圍胰島素抵抗。關(guān)于TNF-α的既往研究發(fā)現(xiàn)，長期的有氧運動鍛煉可以降低TNF-α血清水平，本次實驗發(fā)現(xiàn)，高脂飲食大鼠進過8周游泳運動后血清TNF-α與單純高脂組相比明顯降低，和低脂組接近，說明運動干預(yù)可以起到和控制飲食攝入相似的效果。

細(xì)胞因子同IR關(guān)系密切，并且在維持機體代謝平衡和血管的生物學(xué)穩(wěn)定性上具有非常重要地位。循環(huán)中的脂肪細(xì)胞因子水平能夠反映體內(nèi)IR情況。脂聯(lián)素（adiponectin）是主要由脂肪細(xì)胞表達的一種細(xì)胞因子，是目前發(fā)現(xiàn)的唯一能夠?qū)笽R時的炎癥反應(yīng)的脂肪細(xì)胞因子［10］，目前研究認(rèn)為脂聯(lián)素具有改善IR的作用。其作用機制主要為：激活一磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）和過氧化物酶體增生物激活受體-a（PPAR-a），通過增加細(xì)胞膜對游離脂肪酸的轉(zhuǎn)運，引起細(xì)胞中脂肪氧化增加，從而使組織中脂肪沉積減少，提高胰島素敏感性，增強組織利用葡萄糖的能力，并抑制糖異生。本次實驗發(fā)現(xiàn)，高脂飲食可以減低大鼠血清中脂聯(lián)素的含量，而進行8周的游泳運動后，脂聯(lián)素的血清水平明顯上升，與低脂飲食組較接近。說明運動可以提高血清中脂聯(lián)素的水平，加強脂肪的消耗動員，從而提高高脂飲食大鼠的胰島素敏感性。

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