有氧運(yùn)動對胰島素抵抗形成過程中大鼠睪酮分泌的影響

李寧川 李興燕 李鈴 仝玨娟 胡玉龍

1 揚(yáng)州大學(xué)體育學(xué)院（江蘇揚(yáng)州225009）

2 南京市覓秀街中學(xué)

胰島素抵抗（INSulin resistance，IR）是指靶細(xì)胞對胰島素（INSulin，INS）介導(dǎo)的生理作用敏感性減弱，越來越多的資料證實(shí)IR與性激素密切相關(guān)，IR的常見病基本都存在性激素水平的改變， 而性激素的異常也會影響INS敏感性，二者互為因果。 但有關(guān)IR患者性激素為何發(fā)生變化，性激素又如何影響INS敏感性等方面的研究甚少。本研究以高脂膳食喂養(yǎng)大鼠10周，形成IR模型，同時進(jìn)行60min/次/天的無負(fù)重游泳運(yùn)動，探討有氧運(yùn)動對IR大鼠睪酮分泌的影響及相關(guān)機(jī)理。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對象及實(shí)施方案

5周齡雄性SD大鼠35只（南京青山實(shí)驗(yàn)動物研究中心提供），體重140～160g，隨機(jī)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(yùn)動訓(xùn)練組（HE組，13只）。 高脂膳食配方：80%的基礎(chǔ)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。

運(yùn)動訓(xùn)練方案：無負(fù)重游泳運(yùn)動，第一天運(yùn)動時間為15 min，以后每天遞增10～20 min，經(jīng)1周適應(yīng)訓(xùn)練后增至60 min。 之后維持此運(yùn)動量，進(jìn)行60 min/次/天、每周6天、共10周的無負(fù)重游泳運(yùn)動。

1.2 取材

為避免急性運(yùn)動的影響， 大鼠運(yùn)動結(jié)束24小時后取樣，取樣前，大鼠均禁食12小時，自由飲水。 用2%的戊巴比妥鈉50 mg/kg腹腔注射麻醉，然后腹主動脈取血4 ml制血清，于-20℃保存，以備測相關(guān)指標(biāo)。 取腎周脂肪和雙側(cè)睪丸周圍脂肪塊，用濾紙吸去表面的組織液，然后稱重，得腎周脂重、睪周脂重。

1.3 指標(biāo)測定

實(shí)驗(yàn)過程中每天觀察大鼠的飲食、 飲水、 精神狀態(tài)、排尿量以及毛色等情況；取材前空腹稱量大鼠體重并記錄。

全自動生化分析儀測定空腹血糖 （fasting blood glucose，F(xiàn)BG）、甘油三酯（triglyceride，TG）、膽固醇（total cholesterol，TC），比色法測定游離脂肪酸（free fatty acid，F(xiàn)FA），試劑盒均購于南京建成生物研究所；酶免法測定空腹胰島素 （fasting insulin，F(xiàn)INS）、 睪酮（testosterone，T）、卵胞刺激素（follicle-stimulating hormone，F(xiàn)SH）、促黃體生成素 （luteinizing hormone，LH） 和瘦素（leptin，LP），試劑盒購自北京鼎國生物科技有限公司。

IR的評價采用穩(wěn)態(tài)模式評估法（homeostasis model assessment，HOMA） 計算：HOMA-IR= Ln （FBG×FINS/22.5）[1]；用李氏法計算胰島素敏感指數(shù)（ISI）：ISI=Ln（1/FBG×FINS）[2]。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

結(jié)果采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，并運(yùn)用SPSS17.0統(tǒng)計軟件進(jìn)行方差分析和組間t檢驗(yàn)，P<0.05為顯著性差異，P<0.01為非常顯著性差異。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)大鼠外觀表現(xiàn)及體重、腎脂重、睪脂重（表1）

在10周干預(yù)過程中，C組大鼠體毛潔白有光澤，體重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、體重增速減?。欢鳫E組大鼠體毛比較潔凈，體重增速正常，精神狀態(tài)較好、活潑。

至10周實(shí)驗(yàn)結(jié)束時， HF組大鼠體重略低于C組，HE組大鼠體重略低于HF組，均無顯著性差異。與C組相比，HF組腎周脂重及睪周脂重顯著增加 （P<0.05）；與HF組相比，HE組大鼠腎周脂重及睪周脂重非常顯著下降（P<0.01）。

表1 實(shí)驗(yàn)大鼠體重、腎周脂重、睪周脂重（g）

2.2 實(shí)驗(yàn)大鼠血清TG、TC、FBG、FFA 、T、FSH、LH、LP、FINS含量及ISI和HOMA-IR（表2）

與C組相比，HF組大鼠血清FFA水平顯著升高 （P<0.05），血清TG、TC、FBG水平非常顯著升高（P<0.01）；HE組大鼠TC、TG、FBG略有降低，F(xiàn)FA略有升高， 均無統(tǒng)計學(xué)意義。與HF組相比，HE組大鼠血清TC、TG、FFA、FBG水平非常顯著性下降（P<0.01）。

與C組相比，HF組大鼠血清T、FSH、LH水平顯著降低，血清LP水平顯著升高（P<0.05）；HE組大鼠血清指標(biāo)無明顯變化。 與HF組相比，HE組血清T非常顯著升高（P<0.01），F(xiàn)SH、LH顯著升高（P<0.05），LP顯著降低（P<0.05）。

與C 組 相 比，HF 組 大 鼠ISI 顯 著 下 降 （P<0.05），F(xiàn)INS、HOMA-IR非常顯著升高 （P<0.01）；HE組大鼠血清FINS、ISI、HOMA-IR無統(tǒng)計學(xué)差異。與HF組相比，HE組大鼠ISI顯著升高（P<0.05）， FINS和HOMA-IR非常顯著下降（P<0.01）。

表2 各組大鼠TG、TC、FBG、FFA、T、LP、FSH、LH、FINS的含量及ISI、HOMA-IR

2.3 FFA、FIN、T、LP、FSH、LH、HOMA-IR、ISI相關(guān)性分析（表3）

HOMA-IR與FFA、FINS、LP顯著正相關(guān) （P<0.05），與ISI顯著負(fù)相關(guān) （P<0.05）；T與FINS、LP、HOMA-IR顯著負(fù)相關(guān)（P<0.05），與ISI顯著正相關(guān)（P<0.05）；LP與FINS顯著正相關(guān)（P<0.05）。

表3 FFA、FIN、T、FSH、LH、LP、HOMA-IR、ISI相關(guān)性分析

3 討論

本研究中，與對照組相比，HF組大鼠睪周脂重及腎周脂重增加， 血清FBG、TG、TC、FFA和FINS水平升高，HOMA-IR升高、ISI下降，這與Fraulob[3]、Hoeks[4]等研究的結(jié)果一致。作為評判IR的指標(biāo)[5]，F(xiàn)INS、HOMA-IR、ISI的變化提示經(jīng)10周的高脂膳食誘導(dǎo)建立大鼠IR模型。同時，大鼠體重略有下降，本課題組前期亦有相同的研究結(jié)果[6]， 原因可能是高脂膳食引起大鼠肝臟脂肪沉積，進(jìn)而脂代謝紊亂，出現(xiàn)肥胖抵抗[7]。

本研究中，10周高脂膳食干預(yù)后大鼠FBG顯著升高，T、FSH、LH水平顯著降低， 且T與HOMA-IR顯著負(fù)相關(guān)、與ISI具有顯著的正相關(guān)。有研究推測[8]，長期高血糖狀態(tài)， 可激活機(jī)體的過氧化應(yīng)激， 損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，造成睪丸結(jié)構(gòu)異常，或高血糖能影響下丘腦-垂體-性腺（HPG）軸調(diào)節(jié)功能，使垂體FSH 和LH分泌減少，引起睪丸Leydig 細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)變異及數(shù)量減少，降低T合成能力。

IR大鼠LP顯著升高， 高濃度LP可以通過引發(fā)中樞神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)肽Y （NPY）升高，間接抑制促性腺激素釋放素分泌，干擾生殖內(nèi)分泌功能；還可以直接作用于垂體組織調(diào)節(jié)FSH、LH的釋放[9]，或作用于外周質(zhì)膜受體直接調(diào)控男性性腺功能[10]。 因此，我們推測長期高脂膳食誘導(dǎo)大鼠LP升高是高脂膳食引起IR并誘發(fā)性激素分泌下降的另一原因。

組織中的性激素和胰島素存在相互作用[11，12]，本研究中T與FINS顯著負(fù)相關(guān)。在INS相對不足的情況下，性激素是其拮抗劑，加重原先存在的糖代謝紊亂，干擾性腺代謝。 這可能是IR引發(fā)T分泌下降的另一誘因，而機(jī)體T不足進(jìn)一步加重IR的發(fā)生。

本研究中，HE組大鼠血清TG、TC、FFA的含量比HF組顯著降低，F(xiàn)BG、FINS的含量以及HOMA-IR降低，ISI升高，提示60 min的有氧運(yùn)動可以影響IR形成。 Konishi等[13]發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動可以通過降低血清中LP水平而改善IR、降低體重。 金其貫等[14]通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)10周的有氧運(yùn)動可以降低高脂大鼠FINS、HOMA-IR，升高ISI，改善血脂代謝水平， 提示有氧運(yùn)動可以通過改善血脂代謝水平預(yù)防IR。

本研究中，HE組與HF組相比大鼠血清T顯著升高?？赡苡捎谟醒踹\(yùn)動使大鼠血清TG、TC、FFA及睪周脂重、腎周脂重顯著下降，男性體內(nèi)總睪酮及游離睪酮均與體脂、腹脂及皮下脂肪呈負(fù)相關(guān)[15]，因而有氧運(yùn)動在降脂的同時對大鼠血清T起到調(diào)節(jié)作用。 此外，本研究結(jié)果還顯示，有氧運(yùn)動可以顯著降低血清LP水平，這與談艷等[16]對高脂膳食大鼠進(jìn)行8周中低強(qiáng)度跑臺運(yùn)動干預(yù)的研究結(jié)果一致， 提示運(yùn)動可以通過降低血清LP水平改善中樞LP抵抗， 降低LP水平來減少對睪酮分泌的抑制。因此有氧運(yùn)動可通過調(diào)節(jié)LP，改善IR大鼠睪酮代謝紊亂狀態(tài)。

4 結(jié)論

長期高脂膳食可以誘導(dǎo)大鼠形成胰島素抵抗，導(dǎo)致睪酮分泌下降。有氧運(yùn)動可增強(qiáng)胰島素敏感性，改善高脂飲食誘導(dǎo)的糖脂代謝異常，調(diào)節(jié)睪酮分泌。

[1] Savage DB，Petersen KF，Shulman GI. Mechanisms of INSulin resistance in humans and possible links with inflammation.Hypertension，2005，45（5）：828-833.

[2] 張旭，劉正娟，翟娜. 高脂肥胖大鼠血清瘦素，胰島素及下丘腦細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子-3基因表達(dá)的研究，營養(yǎng)學(xué)報，2010，32（4）：320-327.

[3] Fraulob JC, Souza-Mello V, Aguila MB, et al. Beneficial effects of rosuvastatin on insulin resistance, adiposity,inflammatory markers and non-alcoholic fatty liver disease in mice fed a high-fat diet. Clin Sci (Lond)，2012 ，123(4):259-270.

[4] Hoeks J, Wilde J, Hulshof MF, et al. High fat diet-induced changes in mouse muscle mitochondrial phospholipids do not impa IR mitochondrial respIRation despite insulin resistance.PLoS One，2011, 6(11): 27-74

[5] 李光偉. 胰島素抵抗評估及其臨床應(yīng)用. 中華老年多器官疾病雜志，2004，3（1）：11-12.

[6] 李寧川，鄧玉強(qiáng)，金其貫. 運(yùn)動訓(xùn)練及大豆多肽對高脂飲食誘導(dǎo)大鼠脂肪肝形成的干預(yù)作用. 中國運(yùn)動醫(yī)學(xué)雜志，2011，30（10）：931-935.

[7] 翟玲玲，趙劍，白英龍，等. 肥胖對小鼠生殖功能影響及與性激素關(guān)系. 中國公共衛(wèi)生，2011，27（2）：204-205.

[8] Shamsi MB，Venkatesh S，Tanwar M，et al. DNA integrity and semen quality in men with low seminal antioxidant levels.Mutat Res，2009，665（1/2）：29-36.

[9] Huang SW，Seow KM，Ho LT，et al. Resistin mRNA levels aredownregulated by estrogenin vivoandin vitro. FEBS Lett，2005，579（2）：449-454.

[10] Chavarro JE，Toth TL，Wright DL，et al. Body mass index in relation to semen quality，sperm DNA integrity，and serum reproductive hormone levels among men attending an infertility clinic.Fertil Steril，2010，93（7）：2222-2231.

[11] Basaria S，Muller DC，Carducci MA，et al. Hyperglycemia and INSulin resistance in men with prostate carcinoma who receive androgen -deprivation therapy. Cancer，2006，106（3）：581-588.

[12] 鄒伏英，王友蓮，陳紅，等. 2型糖尿病男性患者血清睪酮的變化. 中國醫(yī)藥導(dǎo)報，2008，5（3）：48-49.

[13] Konishi I，Hiasa Y，Tokumoto Y，et al. Aerobic exercise improve INSulin resistance and decrease body fat and serum levels of LPtin in patients with hepatitis C vIRus. Hepatol Res，2011，41（10）：928-935.

[14] 金其貫，張美玲，潘艷娟，等. 有氧運(yùn)動和大豆多肽對高脂飲食大鼠胰島素抵抗的形成和血脂代謝的干預(yù)作用. 北京體育大學(xué)學(xué)報，2008，31（1）：40-43.

[15] Tsai EC，Matsumoto AM，F(xiàn)ujimoto WY，et al. Association of bioavailable，free，and total testosterone with INSulin resistance：influence of sex hormone-binding globulin and body fat. Diabetes Care，2004，27（4）： 861-868 .

[16] 談艷，陳文鶴，郭黎，等. 運(yùn)動、膳食干預(yù)對瘦素抵抗大鼠中樞受體后信號通路作用機(jī)制的研究. 體育科學(xué)，2011，31（4）：57-65.