有氧運動及消脂散對高脂膳食所致大鼠生殖機能下降的保護作用

李寧川, 李　鈴, 李興燕, 李　奇, 胡玉龍

(1. 揚州大學體育學院, 江蘇 揚州, 225009; 2. 揚州市公道中學, 江蘇 揚州, 225119)

有氧運動及消脂散對高脂膳食所致大鼠生殖機能下降的保護作用

李寧川1, 李鈴1, 李興燕1, 李奇2, 胡玉龍1

(1. 揚州大學體育學院, 江蘇 揚州, 225009; 2. 揚州市公道中學, 江蘇 揚州, 225119)

摘要:目的探討有氧運動及中藥消脂散對高脂膳食所致大鼠生殖機能下降的保護作用及相關機制。方法雄性SD大鼠隨機分為C組(普通膳食)、HF組(高脂膳食)、HE組(高脂膳食+運動)、HZ組(高脂膳食+中藥)、HZE組(高脂膳食+運動+中藥)。運動方案為每周6次、每次60 min無負重游泳運動，進行10周。10周后稱取大鼠腎周脂和睪周脂重；測血清TG、TC、FFA水平用以衡量脂代謝狀況；測量大鼠精子數(shù)、精子活動率、畸形率及FSH、LH、T、E2、LEP水平。結果高脂膳食導致大鼠腎周脂重、睪周脂重、TG、TC、FFA明顯上升，精子數(shù)、精子活動率明顯下降、畸形率明顯升高，F(xiàn)SH、LH、T及T/LH明顯下降，而E2顯著升高、T/E2顯著下降、LEP明顯升高。有氧運動或消脂散及運動聯(lián)合消脂散均能使大鼠睪周脂及腎周脂重量、血清TG、TC、FFA、LEP顯著下降，F(xiàn)SH、LH、T、T/LH明顯上升、E2明顯下降，精子數(shù)、精子活動率明顯上升、畸形率明顯下降。結論高脂膳食可以誘導大鼠脂代謝異常并導致生殖功能下降。有氧運動和中藥消脂散可改善高脂膳食誘導的脂代謝異常，同時調(diào)節(jié)性激素分泌和改善大鼠生殖機能。

關鍵詞:有氧運動; 消脂散; 高脂膳食; 精子數(shù); 精子活動率

肥胖是由多因素共同作用導致人體內(nèi)脂肪堆積過多的疾病。近幾十年來，全球肥胖人口的比例呈逐年上升趨勢，而中國近10年來居民肥胖發(fā)生率等同于西方發(fā)達國家30年發(fā)展水平。目前研究[1]認為肥胖對男性生殖機能起到了非常大的影響，肥胖、精子質(zhì)量以及男性不育之間存有一定的關聯(lián)性，但肥胖引起生殖功能低下的具體機制尚未清楚。本研究探討高脂膳食對雄性大鼠精子數(shù)、活動率、畸形率的影響以及運動、中藥對其保護作用及其機制。

1材料與方法

1.1　實驗對象及實施方案

5周齡雄性SD大鼠60只(南京青山實驗動物研究中心提供)，體質(zhì)量140～160 g, 隨機分為普通飲食的對照組(C組，10只)，高脂膳食組(HF組，12只)；高脂膳食+運動訓練組(HE組, 13只)；高脂膳食+中藥組(HZ組, 12只)；高脂膳食+運動訓練+中藥組(HZE組，13只)。

高脂膳食配方: 80%的基礎膳食, 14%的豬油, 2%的膽固醇, 0.5%的膽鹽，3%的麻油，由南通立默生物科技有限公司加工。中藥消脂散配方為：制何首烏、山楂、白術、澤瀉、柴胡、水蛭(炒)、冬瓜皮、荷葉、決明子、生大黃、黃芪、三七等。在每次訓練前，對HZ組和HZE組大鼠以500 mg/Kg BW·d(濃度為0.8 g/mL)劑量的中藥灌胃，每周6次，補充10周，其余各組在10周實驗期間灌服等量的生理鹽水。

運動訓練方案為每次進行60 min的無負重游泳運動，每周6 d。第1天運動時間為15 min, 每天遞增10～20 min，經(jīng)1周適應訓練后增加至60 min, 以后各周維持此運動量，共持續(xù)10周。

1.2　取材

各組大鼠于末次游泳結束次日取材。大鼠麻醉后于腹主動脈取血4 mL, 制備血清保存于-20 ℃冰箱。取睪周和腎周脂肪墊稱重；完整剪下大鼠睪丸、附睪稱重。取附睪尾，置于預先放有1.5 mL生理鹽水的離心管中，剪碎混勻，吸管吹打30次并用1層擦鏡紙過濾制成精子懸液。

1.3　指標測定

1.3.1精子數(shù)、畸形率、活動率測定：精子數(shù)測定：將100 μL精子懸液等比稀釋混勻后，取1滴于紅細胞計數(shù)板在顯微鏡下計數(shù)精子。精子畸形率測定：取1滴懸液推片，甲醛固定15 min, 伊紅染色10 min, 蒸餾水沖洗、晾干后鏡檢?；蔚闹饕憩F(xiàn)：如圓錐形頭、雙頭、雙尾、尾卷曲等。每個樣品計數(shù)1 000個精子，記錄畸形精子數(shù)并計算精子畸形率。精子活動率檢測：室溫(18 ～24 ℃)條件下，取1滴精子懸液置于清潔載玻片上，連續(xù)計數(shù)200個左右精子數(shù)，并進行分級: Ⅰ，具有快速、直線的向前運動；Ⅱ，慢速或遲鈍的直線或非直線向前運動；Ⅲ，具有不向前的運動; Ⅳ，不活動。計算各組大鼠精子活動率，活動率=(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ)/(Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ)×100。

1.3.2血清生化指標測定：采用貝克曼DXC-800全自動生化分析儀測定血清中甘油三酯(TG)、膽固醇(TC)、游離脂肪酸(FFA)含量(試劑盒購自南京建成生物公司)；采用酶聯(lián)免疫吸附法測定睪酮(T)、雌二醇(E2)、促卵泡激素(FSH)、黃體生成素(LH)、瘦素(LEP)水平(試劑盒購自北京鼎國生物科技有限公司)，所用儀器為ELX 800酶標儀。

1.4　統(tǒng)計學分析

實驗結果采用平均值±標準差表示，并運用SPSS 17.0統(tǒng)計軟件進行方差分析和組間t檢驗,P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。

2結果

2.1　實驗大鼠一般表現(xiàn)及體質(zhì)量、腎脂重、睪脂重變化

在整個10周實驗過程中, C組大鼠體毛潔白有光澤，體質(zhì)量逐漸增大且較為活潑。從第6周開始，HF組大鼠體毛發(fā)黃、稀疏且蓬亂無光澤，精神萎靡，嗜睡，體質(zhì)量增速減小。而HE、HZ和HZE組大鼠體毛比較潔凈，體質(zhì)量增速正常，精神狀態(tài)較好、活潑。至10周實驗結束時，與C組相比, HF組大鼠體質(zhì)量略有下降，但無顯著差異; HE組、HZE組體質(zhì)量略低于HF組, HZ組體質(zhì)量比HF組有明顯降低(P<0.05)。與C組相比，HF組睪脂及腎脂質(zhì)量明顯增加(P<0.05); 與HF組相比，HE組、HZ組、HZE組大鼠睪脂及腎脂質(zhì)量顯著下降(P<0.01)。見表1。

表1　實驗大鼠體質(zhì)量、腎周脂、睪周脂重量　g

與C組比較，*P<0.05; 與HF組比較，#P<0.05, ##P<0.01。

2.2　實驗大鼠血清TG、TC、FFA含量變化

與C組相比，高脂膳食使得HF組大鼠血清TG、TC水平明顯增高(P<0.01); 有氧運動或消脂散均能顯著地降低高脂膳食大鼠血清TG、TC的水平(P<0.01), 而有氧運動聯(lián)合消脂散對降低高脂膳食大鼠血清TG、TC水平更顯著的作用(P<0.01)。

與C組相比，HF組大鼠血清FFA水平明顯升高(P<0.05); 在飼喂高脂膳食的同時進行有氧運動訓練或服用消脂散能夠顯著地降低高脂膳食大鼠血清中FFA含量(P<0.01)。見圖1。

與C組比較，*P<0.05, **P<0.01;

與HF組比較，##P<0.01

圖1各組大鼠血清FFA、TC和TG含量

2.3　實驗組大鼠精子密度、畸形率、活動率變化

由表2可知，與對照組相比，HF組大鼠精子數(shù)和活動率顯著下降，畸形率顯著升高(P<0.01)。與HF組相比, HE組大鼠精子數(shù)明顯增多(P<0.05), 畸形率顯著下降(P<0.01), 活動率略升高; HZ組大鼠精子數(shù)略升高，畸形率明顯下降(P<0.05), 活動率略升高; HZE組大鼠精子數(shù)明顯增多、畸形率顯著下降(P<0.01), 而精子活動率略升高。

表2　實驗大鼠精子數(shù)、精子畸形率、活動率比較

與C組比較, *P<0.05; 與HF組比較，#P<0.05，##P<0.01。

2.4　實驗大鼠血清T、LH、FSH、LEP含量

由表3可知，與C組相比，HF組大鼠血清T、LH、FSH水平及T/LH明顯降低(P<0.05), 而E2顯著升高、T/E2顯著下降(P<0.01); HE、HZ組血清LH、FSH、T/LH明顯高于HF組，E2明顯低于HF組(P<0.05), 血清T、T/E2顯著高于HF組，運動聯(lián)合消脂散也可以明顯升高血清LH、FSH(P<0.05)和T(P<0.01)的水平，降低E2水平。

與C組相比, HF組大鼠血清中LEP(P<0.01)水平顯著升高；在進食高脂膳食的同時進行有氧運動訓練(HE)或補充消脂散(HZ)能夠明顯地降低高脂膳食大鼠血清LEP含量(P<0.05)，同時運動聯(lián)合消脂散對升高血清中LEP(P<0.01)也有顯著作用。

3討論

3.1　高脂膳食對大鼠精子數(shù)、精子活動率的影響及機制

在美國及其他西方國家，由于肥胖的流行，男性精子的數(shù)量正以每年1.5%的速度減少，而在其他肥胖患病率較低的地區(qū)卻無此現(xiàn)象[2]。翟玲玲等[3]以高脂膳食飼喂小鼠19周后，小鼠睪丸系數(shù)和附睪系數(shù)都明顯低于對照組，且精子活動度明顯低于對照組小鼠。另有報道[4-5]用高脂高膽固醇喂養(yǎng)的雄性小鼠，產(chǎn)生高膽固醇血癥的同時小鼠睪丸功能受到影響，睪丸內(nèi)精子數(shù)量減少。本研究以高脂膳食飼喂大鼠10周模擬營養(yǎng)性肥胖對生殖機能的影響，結果表明10周高脂膳食使得大鼠體質(zhì)量略有下降。本課題組前期亦有同樣研究結果[6]，有研究者[3]認為這可能是高脂膳食引起大鼠肝臟脂肪沉積引發(fā)脂代紊亂，并出現(xiàn)肥胖。本實驗中大鼠血清TG、TC和FFA顯著升高，睪周脂及腎周脂重量都呈顯著性增加；同步實驗[7]檢測大鼠血糖顯著升高，并形成胰島素抵抗。作者推測長期高脂膳食誘導大鼠糖、脂代謝異常及胰島素抵抗可能是導致體質(zhì)量略下降的另一原因。實驗結果顯示長期高脂膳食使得大鼠精子總數(shù)、活動率顯著降低，精子畸形率顯著升高。說明長期高脂膳食使大鼠體內(nèi)大量脂肪沉積，出現(xiàn)脂代謝異常的同時導致大鼠精子數(shù)量、活動率下降、畸形率升高，這可能是肥胖引發(fā)不孕不育的原因之一。Hammoud等[1]也發(fā)現(xiàn)肥胖患者的精子總數(shù)和密度均減少，存在精子產(chǎn)生障礙。Kort HI等[8]分析了BMI與精液各種相關參數(shù)的關系，發(fā)現(xiàn)BMI與精子質(zhì)量之間存在著明顯的負相關關系。

表3　實驗大鼠血清T、FSH、LH、E2、Lep比較

與C組比較, *P<0.05, **P<0.01; 與HF組比較，#P<0.05, ##P<0.01。

本研究結果表明，10周高脂膳食可導致大鼠血清T、FSH、LH、T/LH水平明顯降低，E2顯著升高、T/E2顯著下降。王勇等[9]研究發(fā)現(xiàn)單純營養(yǎng)肥胖可影響青春期雄性大鼠生殖器官發(fā)育和性激素分泌，進而影響生殖功能。研究[10]表明男性體內(nèi)總睪酮及游離睪酮均與體脂及皮下脂肪和腹脂呈負相關。Huang等[11]報道，T可由脂肪組織分泌的芳香化酶催化轉(zhuǎn)變E2。實驗結果顯示高脂膳食促使大鼠血清E2水平升高，而高水平的E2可能反饋抑制促性腺激素釋放素(GnRH)的釋放，進而降低血清T及T/E2水平。雄性哺乳動物的精子發(fā)生與成熟過程，主要是LH刺激睪丸Leydig細胞產(chǎn)生T，T作用于Sertoli細胞刺激精子的生成。精子發(fā)生依賴于T及T/E2的平衡，雄性激素水平降低或T與E2失衡都影響睪丸生精細胞的增殖、發(fā)育和成熟[12]。高脂膳食導致血清T水平低下將直接影響生精上皮細胞的功能及精子成熟，使睪丸和附睪內(nèi)的精子數(shù)目減少，從而影響生殖功能。因此作者推測長期高脂膳食飼喂大鼠，可引發(fā)大鼠脂代謝異常的同時誘發(fā)性激素分泌紊亂，進而導致大鼠精子質(zhì)量下降。

實驗[13]結果顯示長期高脂膳食明顯降低T/LH。研究表明T/LH間接反映了Leydig 細胞的功能。因此長期高脂膳食已引起Leydig細胞的功能下降，進而影響大鼠的生殖機能。實驗結果還表明長期高脂膳食可使大鼠血清LEP明顯升高。LEP由脂肪組織分泌，可通過神經(jīng)肽Y(NPY)抑制食欲、調(diào)節(jié)脂肪代謝，在動物能量代謝過程中，需要通過LEP維持自身能量平衡及生理體脂量。體內(nèi)一定水平的LEP是保證生殖功能正常的前提，但肥胖患者出現(xiàn)LEP抵抗，血液中LEP大幅升高。高濃度LEP可以通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)揮間接調(diào)控作用，即LEP升高，引發(fā)NPY升高，NPY可抑制GnRH分泌，進而干擾生殖內(nèi)分泌功能；LEP還可以直接作用于垂體組織調(diào)節(jié)FSH、LH的釋放[14], 或作用于外周質(zhì)膜受體直接調(diào)控男性性腺功能[15]。人血清LEP含量與體脂量、BMI呈明顯正相關[16]。于春媛等[17]發(fā)現(xiàn)，肥胖男童血清LEP高，而高LEP也有抑制T水平的作用。脂肪組織促使T向E2的轉(zhuǎn)化，而E2與LEP可相互促進, 肥胖者高LEP促進了E2的產(chǎn)生，而高LEP水平不能使脂肪消耗增加, 反而促使E2的產(chǎn)生增多, 形成惡性循環(huán)，進而導致T/E2失衡。因此，作者推測長期高脂膳食誘導大鼠LEP抵抗性升高是高脂膳食引起生殖機能障礙的另一原因。

3.2　游泳運動聯(lián)合消脂散對高脂大鼠精子數(shù)、精子活動率影響

本研究發(fā)現(xiàn)，游泳運動或給予消脂散都可以降低高脂膳食大鼠血清TC、TG、FFA水平及睪周脂和腎周脂重。有氧運動因消耗大量能量進而促進脂肪分解供能，改善高脂膳食導致的脂代謝異常癥，減少大鼠體質(zhì)量、腹脂及雙側附睪脂肪墊重量，調(diào)節(jié)脂代謝，防止肥胖的發(fā)生。

中藥能降低脂肪沉積、調(diào)節(jié)脂代謝且副作用小，已得到許多學者的重視[18-19]。本實驗采用的消脂散主要由何首烏、山楂、白術、澤瀉、柴胡、水蛭(炒)、荷葉、決明子、生大黃、三七、黃芪等組成，其功效是抑制外源性脂類的吸收，抑制膽固醇、甘油三酯的合成，影響脂質(zhì)的分布、運轉(zhuǎn)與清除，促進膽固醇的排泄，進而降低脂肪在機體中的沉積[20]。實驗也發(fā)現(xiàn)給予消脂散可以改善高脂膳食誘導的脂代謝異常。

實驗還發(fā)現(xiàn)游泳運動還可通過調(diào)節(jié)高脂大鼠FSH、LH、T、E2、LEP的分泌，進而改善高脂誘導的精子質(zhì)量下降現(xiàn)象。衣雪潔等[21]研究發(fā)現(xiàn)，高脂膳食可誘導雌性大鼠肥胖，LEP水平升高、LEP受體mRNA表達下降，呈瘦素抵抗。耐力訓練可明顯降低體脂和血瘦素水平，上調(diào)脂肪中LEP受體的基因表達，改善LEP抵抗[22-24]。中藥消脂散以降脂為主要功效，因此高脂膳食大鼠在補充消脂散后，精子數(shù)和活動率增高、畸形率下降，精子質(zhì)量明顯改善。

長期高脂膳食可以誘導大鼠脂代謝異常，進而導致生殖功能下降。有氧運動和中藥消脂散可改善高脂膳食誘導的脂代謝異常，同時調(diào)節(jié)性激素分泌和改善大鼠生殖機能。

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Protective function of aerobatic exercise combined with clear-fat-herbal on high fat diet-induced reproductive function suppression in rats

LI Ningchuan1, LI Ling1, LI Xingyan1, LI Qi2, HU Yulong1

(1.PhysicalEducationCollege,YangzhouUniversity,Yangzhou,Jiangsu, 225009;

2.GongdaoMiddleSchool,Yangzhou,Jiangsu, 225119)

ABSTRACT:ObjectiveTo investigate the protection and mechanism of aerobatic exercise combined with clear-fat-herbal on high fat diet-induced reproductive function suppression in rats. MethodsMale SD rats were divided randomly into five groups: control group (group C), high fat diet group (group HF), high fat diet plus exercise group (group HE), high fat diet plus clear-fat-herbal group (group HZ) and high fat diet plus exercise plus clear-fat-herbal group (group HZE). The training plan for rats was 60 minutes unloaded swimming, which would be done 6 days per week for 10 weeks. At the end of experiment, the peri-renal fat weight, inguinal fat weight as well as the levels of triglyceride (TG), total cholesterol (TC), free fatty acid (FFA) in plasma were detected in order to measure the lipid metabolism. The number, abnormal rate, mobility of sperm as well as the levels of follicle stimulating hormone (FSH), luteinizing hormone (LH), testosterone (T), Estradiol(E2)and leptin (LEP) were used to value the reproductive function of rats. ResultsTen weeks of high fat diet?induced the perirenal fat weight, inguinal fat weight as well as the levels of TG, TC and FFA in plasma increased significantly. The sperm number, sperm mobility decreased and the sperm abnormal rate elevated significantly because of obesity. The levels of FSH, LH, T, T/LH, T/E2significantly decreased, and E2significantly increased in HF rat. Aerobic exercise, clear-fat-herbal or exercise combined with clear-fat-herbal was able to decrease the perirenal fat weight and inguinal fat weight significantly. The levels of TG, TC and FFA in plasma decreased significantly, and the sperm activity, the levels of FSH, LH and T significantly increased because of aerobic exercise and clear-fat-herbal.ConclusionHigh fat diet can induce lipid metabolism abnormality and reproductive function suppression. Aerobic exercise combined with clear-fat-herbal can play perform protective effects on reproductive function by regulating lipid metabolism and sex hormone secretion.

KEYWORDS:aerobic exercise; clear-fat-herbal; high fat diet; sperm number; sperm mobility

基金項目:江蘇省教育廳重點實驗室開放課題資助(K13034)

收稿日期:2014-12-13

中圖分類號:R 339.2

文獻標志碼:A

文章編號:1672-2353(2015)07-016-05DOI: 10.7619/jcmp.201507004