運動和 2，3，7，8—四氯二苯并二噁英單獨和聯(lián)合作用對大鼠血脂的影響

蔡愛芳

摘 要：從運動與健康的視角出發(fā)，研究運動、 2，3，7，8-TCDD 兩個因素及其聯(lián)合作用對大鼠血脂的影響，試圖發(fā)現(xiàn)運動能否改變 2，3，7，8-TCDD 這類環(huán)境內(nèi)分泌干擾物對脂代謝的影響，來改變?nèi)祟悓Ψ逝值却x性疾病發(fā)病機制的認識，為運動干預治療代謝性疾病提供理論支持。采用2x2析因設計將 SD 大鼠隨機分為 4 組，即對照組（ C）、運動組（ E）、染毒組（ T）和運動染毒組（ ET），每組 8 只。 腹腔注射染毒，首劑量 6.4μg/kg·bw，之后每隔 1 周給予上述劑量的 21%持續(xù)染毒，連續(xù) 7 周。尾部負重 5%bw 游泳運動，每周 5 天，每次 30 分鐘。給藥后第 1、 3、 4、 6、 8 周末內(nèi)眥靜脈取血檢測血脂指標， 8 周末處死動物，稱肝臟濕重、檢測肝臟組織病理學。結(jié)果表明，染毒大鼠肝臟均呈現(xiàn)毒性效應，表現(xiàn)為肝臟濕重增加，肝臟組織出現(xiàn)明顯的病理學改變，血清甘油三酯，總膽固醇增高。 毒性效用在 T 組大鼠表現(xiàn)更為明顯， ET 組毒性效用較 T 組有所改善。析因分析結(jié)果表明，運動與 2，3，7，8-TCDD 對大鼠血脂聯(lián)合作用效應為相加作用。以上結(jié)果提示，二噁英能夠引起血脂增高，肝臟脂質(zhì)沉積，運動可以改善二噁英造成的肝臟脂質(zhì)沉積及脂質(zhì)轉(zhuǎn)運。

關(guān)鍵詞：運動； 2，3，7，8-四氯二苯并二噁英；聯(lián)合作用；血脂

中圖分類號：G804.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-2076（2015）03-0067-06

Abstract：This article from the perspective of sports and health， studied the alone and combined effects of exercise and 2，3，7，8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin on serum lipid of rats， trying to find if the exercise can change environmental endocrine disruptors 2，3，7，8 - TCDD effects on lipid metabolism. In order to change new understanding of the pathogenesis of obesity and other metabolic diseases and provide a corresponding support for the hypothesis that exercise might prevent the metabolic diseases caused by dioxin. SD rats were subjected to 2x2 factorial experimental design and assigned randomly into four groups of eight rats each group， including control group （C）， exercise group（E）， TCDD exposure group （T） and the combined group （ET）. Groups T and ET were intraperitoneally given 2，3，7，8-TCDD in a first dose of 6.4μg/kg o w， and thereafter， they were administrated a maintenance dosage by 21% of the first dose weekly for 7 weeks. Groups E and ET swam 30 min every day with a tail load of 5% body weight for 5 days per week. The blood samples were collected through the inner canthus vein at the end of 1st， 3rd， 4th， 6th， 8th weekends， and[HT][HK]

二噁英是一種典型的持久性有機污染物， 環(huán)境中二噁英主要來源于化學工業(yè)生產(chǎn)過程、垃圾焚燒、汽車尾氣排放等。 二噁英共包含210種化合物，其中2，3，7，8-四氯二苯并二噁英（ 2，3，7，8-TCDD） 毒性最強。 隨著工業(yè)化的發(fā)展，二噁英污染有愈演愈烈的趨勢。大量流行病學調(diào)查發(fā)現(xiàn)二噁英這種持久性有機污染物因其生物富集性、親脂性、難降解、高毒性等特點，與人類發(fā)育異常、生殖障礙、免疫功能失調(diào)、代謝紊亂及癌癥發(fā)生密切相關(guān)，嚴重危害到人類健康。近年來， 二噁英也引起了醫(yī)學界廣泛關(guān)注， 國外有些學者提出二噁英作為一種環(huán)境內(nèi)分泌干擾物可以通過影響脂類代謝和脂肪生成而引起肥胖癥的發(fā)生[1]目前我國膳食習慣趨向于攝入大量的脂類食物，這勢必增加了親脂性二噁英污染物的暴露機會。 致使二噁英干擾正常代謝而引發(fā)代謝性疾病。運動作為預防和治療疾病的功效是大家有目共睹的。 本研究從運動與健康的視角出發(fā)，研究運動、 2，3，7，8-TCDD兩個因素及其聯(lián)合作用對大鼠血脂的影響，試圖發(fā)現(xiàn)運動能否改變2，3，7，8-TCDD這類環(huán)境內(nèi)分泌干擾物對脂代謝的影響，來改變?nèi)祟悓Ψ逝值却x性疾病發(fā)病機制的新認識，為運動干預治療代謝性疾病提供理論支持。

1 材料與方法[HTSS]

1.1 主要試劑與儀器

2，3，7，8-TCDD 購于美國 Cerilliant 公司（批號： ER061809-02）； 血清甘油三酯試劑盒、 血清總膽固醇試劑盒購于德國羅氏診斷有限公司； 蘇木素-伊紅染液購于賽馳生物有限公司； 油紅 O 染液購于美國 Sigma 公司。 全自動生化分析儀 COBAS6000，德國羅氏公司； 冰凍切片機 CM1850， Leica 公司； 石蠟切片機RM2135， Leica 公司；光學顯微鏡 BX51 及 IPP 圖像采集分析系統(tǒng) OlymPus 公司。

1.2 實驗動物分組及染毒、運動方案

7周齡VAF/SPF級雄性SD大鼠32只， 體重（230±15） g， 購自北京維通利華實驗動物中心，許可證編號： SCXK（京）2012-0001。 適應性喂養(yǎng)并適應性運動7d后采用2×2析因設計[2-3]將大鼠按體重隨機分為4組：對照組（ C組，等體積的溶劑玉米油）、運動組（ E組，等體積的溶劑玉米油+運動）、染毒組（ T組，2，3，7，8-TCDD染毒） 、運動染毒組（ ET組， 2，3，7，8-TCDD 染毒+運動） ，每組8只。 采用腹腔注射染毒，首次劑量6.4 μg/kg·bw， 之后每隔1周給予上述劑量的21%持續(xù)染毒[4]，連續(xù)7周。 采用尾部負重5%bw[5]游泳運動，水溫（30±2）℃， 每天1次，每次30 min，每周5天。 國家標準嚙齒類動物常規(guī)飼料喂養(yǎng)，自由飲水、飲食，自動控制晝夜循環(huán)（12 h/12 h），溫度（22±2）℃，濕度（50±10）%。

1.3 觀察指標與實驗方法

觀察大鼠攝食、飲水、活動、皮毛、大小便情況及體重變化等一般狀況。分別于給藥的第 1、 3、 4、 6、 8 周末前一天給予大鼠禁食， 內(nèi)眥靜脈取血，分離血清， 羅氏公司全自動生化分析儀測定甘油三酯、總膽固醇。 8 周末麻醉處死后取肝臟，準確稱量肝臟濕重，計算肝臟臟器系數(shù)（肝臟濕重/體重×100%），肝臟組織部分置于 4%多聚甲醛中固定后做石蠟切片，常規(guī) HE 染色， 部分用 OCT包埋劑包埋做冰凍切片，油紅 O 染色， 進行組織病理學檢查。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計學分析

實驗數(shù)據(jù)的計量資料用均數(shù)±標準差（[AKx-]±s）表示， SPSS17.0軟件進行統(tǒng)計分析。 多組樣本均數(shù)差異的顯著性比較采用單因素方差分析，聯(lián)合作用定性評價采用析因設計方差分析[6]，P<0.05為具有統(tǒng)計學差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 實驗過程中大鼠的表觀狀況

整個實驗過程中， 各組大鼠皮毛光滑、精神狀態(tài)良好、活動能力正常；眼、耳、鼻、口均未出現(xiàn)異常分泌物；攝食量、飲水量及大便等均未見明顯異常。實驗過程中各組動物體重隨時間的變化如表1所示。由表1可見， 各組大鼠體重呈增長趨勢，但每組增長趨勢不同。實驗結(jié)束時， E組、 T組、 ET組與對照組比較體重明顯減輕， ET組表現(xiàn)更為明顯，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01）。析因方差分析表明運動對大鼠體重主效應明顯（F=15.24，Sig=0.001），2，3，7，8-TCDD對大鼠體重主效應明顯（F=9.159，Sig=0.005），運動與2，3，7，8-TCDD對大鼠體重的交互效應不明顯（F=1.382，Sig=0.250），即無明顯的協(xié)同或拮抗作用。從研究結(jié)果可以看出，E組大鼠體重顯著減輕，T組大鼠體重顯著減輕，ET組大鼠體重減輕更加明顯，說明兩者聯(lián)合作用對大鼠體重的影響增強，由于析因分析表明運動與2，3，7，8-

3 討論

3.1 運動與2，3，7，8-TCDD單獨及聯(lián)合作用對大鼠一般健康狀況的影響

本實驗研究運動與2，3，7，8-TCDD的單獨及聯(lián)合作用效應。結(jié)果表明，實驗過程中，各組大鼠精神狀態(tài)、活動能力等沒有明顯異常。與前人吳景歡[7]報道亞慢性接觸TCDD的大鼠皮毛顏色正常，動作靈敏，活動自如，能夠自由進食、飲水，食物和水的消耗情況與未接觸TCDD對照組大鼠相似的文獻一致。Croutch C等[4]報道SD大鼠首次給予3.2 μg/kg·bw的2，3，7，8-TCDD，然后用維持劑量發(fā)現(xiàn)大鼠體重增加較正常對照組大鼠緩慢，第9周開始體重與對照組比較有明顯差異（P<0.05），說明2，3，7，8-TCDD染毒能夠影響大鼠體重的自然增長。大量文獻曾報道適宜強度的有氧運動可以減控大鼠體重。本研究結(jié)果顯示，各組大鼠體重呈現(xiàn)出不同的增長趨勢，8周實驗結(jié)束時，E組、T組、ET組與對照組比較體重明顯減輕，差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01）與前人文獻報道相一致。各組大鼠中ET組增長最慢，體重最低，認為這是運動和2，3，7，8-TCDD聯(lián)合作用的結(jié)果。由于析因分析表明運動與2，3，7，8-TCDD對大鼠體重的影響無明顯協(xié)同或拮抗作用，可初步判斷二者聯(lián)合作用只是簡單的相加作用。

3.2 運動與2，3，7，8-TCDD單獨及聯(lián)合作用對大鼠肝臟的影響

大量研究已經(jīng)證實2，3，7，8-TCDD肝臟毒性非常明顯，急性TCDD染毒后引起肝臟毒性以肝臟腫大、實質(zhì)細胞增生與肥大為共同特征。通常用肝臟系數(shù)這個簡易指標來評價肝臟毒性。本實驗結(jié)束時，T組、ET組肝臟濕重、肝臟系數(shù)明顯增加，與C組比較差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01），Boverhof等[8]研究發(fā)現(xiàn)給予小鼠30 μg/kg·bw TCDD，24小時后肝臟系數(shù)開始明顯增加（P<0.05），并發(fā)現(xiàn)肝臟系數(shù)增加隨著TCDD染毒劑量的增加而增加。本實驗大鼠經(jīng)過8周2，3，7，8-TCDD持續(xù)染毒，雖沒有引起大鼠精神狀態(tài)、活動能力等表觀狀態(tài)的改變，但已經(jīng)影響到肝臟組織，出現(xiàn)前人文獻報道的肝臟腫大的肝毒性特征。肝臟是脂質(zhì)從頭合成的主要部位，肝臟出現(xiàn)毒性改變，勢必會影響到肝臟中脂質(zhì)代謝的合成和轉(zhuǎn)運。本實驗組織病理學結(jié)果顯示常規(guī)HE染色，C組、E組結(jié)構(gòu)正常，ET組、T組肝細胞排列紊亂，并伴有炎癥細胞浸潤。表明2，3，7，8-TCDD持續(xù)染毒8周，損害了肝臟組織，ET組肝細胞內(nèi)存在細小的脂滴小泡，T組存在大小不一的脂肪空泡。因為糖原沉積和水樣變也可呈現(xiàn)出空泡，為了進步證明是脂肪變性，又進行了肝臟油紅O染色，結(jié)果顯示，C組、E組未看到明顯紅色脂肪滴，而T組出現(xiàn)彌漫性紅色脂肪滴，ET組出現(xiàn)散在的紅色脂肪滴。氧化應激反應是2，3，7，8-TCDD發(fā)揮毒性作用的重要環(huán)節(jié)。大量研究報道2，3，7，8-TCDD引起氧化應激反應促使體內(nèi)過量活性氧產(chǎn)生，促氧化與抗氧化系統(tǒng)之間平衡被打破，造成多種器官損傷。TCDD發(fā)揮的毒性作用是通過與芳香烴受體（AhR）結(jié)合后，誘導相應基因、蛋白表達，改變酶的活性。導致氧化應激，使體內(nèi)生物氧化反應中產(chǎn)生活性氧過量[9]。因此，可以推測本研究發(fā)現(xiàn)常規(guī)HE染色ET組、T組發(fā)生病理學改變可能是由于TCDD誘導的氧化應激引起，ET組病理改變沒有T組明顯，分析認為是由于長期有氧運動起了抗氧化的作用。Sugihara等[10]報道一次性給小鼠口服40 μg/kg·bw TCDD，XO/XDH的活性氧、乙醛氧化酶的水平增高，損傷了細胞膜，可造成小鼠肝臟脂肪變性，特別是在肝中央靜脈周圍。TCDD誘導代謝和基因表達的變化涉及到脂質(zhì)代謝與運輸、膽汁酸代謝、膽堿代謝、糖酵解及甘油磷脂代謝。Sato等[11]用基因芯片及定量PCR技術(shù)研究發(fā)現(xiàn)低劑量TCDD就可以通過芳香烴受體來引起肝臟基因表達變化來調(diào)節(jié)肝臟晝夜節(jié)律、脂肪酸、膽固醇的生物合成、脂肪細胞的分化及糖代謝，從而影響到能量代謝。小鼠脂質(zhì)代謝的改變導致肝臟中甘油三酯、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸的增加，并誘導CD36和其他細胞表面受體及脂肪酶和FA-結(jié)合蛋白表達。因此，可以推測本研究油紅O染色發(fā)現(xiàn)ET組、T組存在脂質(zhì)沉積，可能是由于TCDD誘導的脂質(zhì)代謝與運輸發(fā)生變化引起。ET組脂質(zhì)沉積與T組比較明顯脂肪沉積要少，認為是由于長期有氧運動能夠改善2，3，7，8-TCDD導致的脂質(zhì)在肝臟中的沉積。

3.3 運動與2，3，7，8-TCDD單獨及聯(lián)合作用對大鼠血脂的影響

肝臟、脂肪組織及小腸是合成甘油三酯、膽固醇的主要場所，以肝臟的合成能力最強。內(nèi)源性甘油三酯主要靠極低密度脂蛋白運輸。當肝臟合成和分泌極低密度脂蛋白的量超過了肝外組織的利用能力時，甘油三酯就會存積在血漿中。內(nèi)源性膽固醇主要靠低密度脂蛋白轉(zhuǎn)運，高密度脂蛋白參與膽固醇的逆向轉(zhuǎn)運，將肝外組織細胞內(nèi)膽固醇轉(zhuǎn)運到肝臟轉(zhuǎn)化為膽汁酸后排出體外。Nishiumi等[12]發(fā)現(xiàn)以1μg/kg·bw劑量的TCDD給豚鼠腹腔注射，7天后血清甘油三酯、總膽固醇分別是對照組的3倍和2倍。Sato[11]等研究證實TCDD能夠干擾乙酰乙酰輔酶A合成酶、HMG-CoA合成酶1、固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合因子2等膽固醇合成代謝關(guān)鍵酶的基因表達，從而影響膽固醇的代謝。Olsen H[13]報道TCDD可以使葡萄糖的攝取受到抑制，脂肪細胞中脂蛋白脂肪酶的活性降低。當細胞攝取葡萄糖量減少時，就使得肝細胞膜上低密度脂蛋白受體下調(diào)，而低密度脂蛋白代謝的主要途徑就是通過肝細胞膜上低密度脂蛋白受體來進行的，如果該受體下調(diào)將會升高血清低密度脂蛋白濃度，則血清膽固醇濃度就會升高。血清甘油三脂在脂蛋白脂肪酶的作用下水解后轉(zhuǎn)移到脂肪組織中，如果脂蛋白脂肪酶活性降低就導致血清中甘油三酯升高和脂肪組織耗竭。本研究結(jié)果顯示實驗結(jié)束時，T組、ET組血清甘油三酯、總膽固醇增加，與C組比較差異有統(tǒng)計學意義（P<0.01，P<0.05），結(jié)果與前人文獻報道相一致。有關(guān)運動改善血脂水平文獻報道較多，低強度有氧運動可以顯著降低血清甘油三酯、總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇，而顯著提高高密度脂蛋白膽固醇[14-15]。有氧運動[16-18]可以提高低密度脂蛋白受體的活性，增加受體轉(zhuǎn)錄、蛋白表達，增加對低密度脂蛋白膽固醇的攝取而顯著改善血脂水平，從而起到防治血脂異常的作用。本實驗析因方差表明，運動對大鼠血清甘油三酯主效應明顯，E組大鼠血清甘油三脂降低，而T組、ET組大鼠血清甘油三酯顯著增加，并且ET組比T組增加幅度小，充分表明運動能夠改善2，3，7，8-TCDD導致的血脂增高。

4 結(jié)論

本研究實驗條件下，運動和2，3，7，8-TCD單獨和聯(lián)合作用都會影響到血清甘油三脂、總膽固醇的變化。2，3，7，8-TCDD可以引起肝臟毒性，損害肝臟組織，誘導肝臟脂質(zhì)沉積。8周游泳運動可以改善肝臟損害及脂質(zhì)沉積狀況。但2，3，7，8-TCDD通過AhR來改變脂質(zhì)代謝與轉(zhuǎn)運作用機制復雜，運動改善脂質(zhì)代謝的機制也與運動時間，方式等有關(guān)，因此運動與2，3，7，8-TCDD聯(lián)合作用的具體機制尚待進一步系統(tǒng)研究。

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