不同模式低氧訓(xùn)練對大鼠靜息代謝影響及機(jī)制研究

梁 雪，黃徐根，王 瓊

（安徽師范大學(xué)體育學(xué)院，安徽 蕪湖 241003）

不同模式低氧訓(xùn)練對大鼠靜息代謝影響及機(jī)制研究

梁 雪，黃徐根，王 瓊

（安徽師范大學(xué)體育學(xué)院，安徽 蕪湖 241003）

本文通過探討不同訓(xùn)練周期、不同低氧模式下耐力運(yùn)動對大鼠靜息能量代謝的影響，明確低氧訓(xùn)練減體重過程中靜息能量代謝的作用及其分子機(jī)制，揭示低氧訓(xùn)練減體重過程中UCP3蛋白表達(dá)的動態(tài)過程，以期豐富低氧訓(xùn)練的理論研究，為今后低氧訓(xùn)練減體重的實(shí)踐提供指導(dǎo)。

低氧訓(xùn)練；靜息代謝；解耦聯(lián)蛋白

1 超重與肥胖的界定

目前人類對超重和肥胖的定義有各種說法，但是至今沒有定論。各國體型、文化、飲食習(xí)慣的差異也使得判斷超重與肥胖的標(biāo)準(zhǔn)難以統(tǒng)一。以1960—1991年之間的調(diào)查研究數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，將超重定義為：男性體質(zhì)指數(shù)BMI超過27.8，女性體質(zhì)指數(shù)超過27.3。雖然不同的研究者對體重的界定不同，但是具體的標(biāo)準(zhǔn)都控制在一定的范圍內(nèi)（見表1）。

表1 成年人體脂肪含量建議標(biāo)準(zhǔn)

2 低氧訓(xùn)練

低氧訓(xùn)練是指在運(yùn)動訓(xùn)練周期中持續(xù)或間斷利用高原自然低氧或人工低氧環(huán)境，配合運(yùn)動訓(xùn)練來增加運(yùn)動機(jī)體的低氧程度，從而產(chǎn)生一系列有利于提高機(jī)體抗缺氧的生理反應(yīng)及適應(yīng)能力，調(diào)動體內(nèi)的機(jī)能潛力，進(jìn)而達(dá)到提高運(yùn)動能力的訓(xùn)練方法。低氧訓(xùn)練是在高原訓(xùn)練的研究和應(yīng)用基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，既可以通過低氧暴露提高機(jī)體氧運(yùn)輸和利用能力，又可以通過低氧運(yùn)動提高心肺功能的一種新型的訓(xùn)練方法，是高原訓(xùn)練多樣性的具體表現(xiàn)。

2.1 高住低練

“高住低練（HiLo）” 訓(xùn)練法于1991年由美國學(xué)者Levine首先提出的，它是一種能有效的提高運(yùn)動員耐力水平且在傳統(tǒng)高原訓(xùn)練基礎(chǔ)上發(fā)展起來的科學(xué)方法，“高住低練”是指運(yùn)動員在相當(dāng)于2 500m左右高度，氧含量大概在15.5%的缺氧環(huán)境中居住，而在正常氧濃度環(huán)境下進(jìn)行訓(xùn)練。這樣既可以發(fā)揮低氧環(huán)境對機(jī)體刺激的有益影響，又可以避免在低氧環(huán)境下訓(xùn)練時(shí)不能有效提高運(yùn)動強(qiáng)度的問題，以及恢復(fù)能力差的缺點(diǎn)。

2.2 低住高練

“低住高練”訓(xùn)練法則是一種新的模擬高原訓(xùn)練的方法，由Hoppeler提出。通常是指運(yùn)動員在常氧環(huán)境下居住恢復(fù)，而在模擬2 500m左右高度的缺氧環(huán)境中訓(xùn)練數(shù)小時(shí)，如此連續(xù)進(jìn)行數(shù)周訓(xùn)練的一種方法。這樣不但可以發(fā)揮低氧環(huán)境和運(yùn)動雙重刺激對機(jī)體的有益影響，又避免了身體在低氧環(huán)境下不利于恢復(fù)的缺點(diǎn)。

3 靜息代謝

靜息代謝是機(jī)體在安靜狀態(tài)下的能量代謝，是機(jī)體能量代謝的主要部分，在每日機(jī)體的能量消耗中占絕大部分，RMR的高低與體重有著密切的關(guān)系。在對靜息代謝率的研究中發(fā)現(xiàn)，骨骼肌是機(jī)體最大的產(chǎn)熱器官，是調(diào)節(jié)能量消耗的主要部位，因此骨骼肌是安靜狀態(tài)下能量消耗的主要決定因子，在骨骼肌中存在著一種能夠降低質(zhì)子形成的電化學(xué)梯度，UCP3是一種可以將機(jī)體儲存的能量（脂肪）以熱能的形式釋放出去的物質(zhì)，它與靜息代謝率的高低以及體重的增幅存在著密切的關(guān)系。

4 解耦聯(lián)蛋白

到目前為止，很多研究發(fā)現(xiàn)總共有5 種解偶聯(lián)蛋白在哺乳動物體內(nèi)可被標(biāo)記出的分別是UCP1、UCP2、UCP3、BMCP1/UCP4 和 UCP5。解偶聯(lián)蛋白（UCPs） 是完整的線粒體內(nèi)膜的成分膜蛋白，其功能是作為質(zhì)子運(yùn)載體，使跨線粒體內(nèi)膜的質(zhì)子電化學(xué)梯度消失，使物質(zhì)氧化與ATP 生成脫偶聯(lián)而成為產(chǎn)熱過程。而UCP3是參與能量代謝的重要蛋白質(zhì)，且與機(jī)體肥胖的發(fā)生機(jī)制有很大關(guān)系。UCP3 能夠降低質(zhì)子形成的電化學(xué)梯度，發(fā)生機(jī)制是將機(jī)體儲備能量（脂肪）以熱能形式釋放出去，這也是預(yù)防肥胖發(fā)生的重要因素。靜息能量消耗的主要決定因子是骨骼肌，且骨骼肌是機(jī)體最大的產(chǎn)熱器官，是機(jī)體調(diào)節(jié)能量消耗的主要部位，UCP3 基因大量表達(dá)于人體骨骼肌，因此，解耦連蛋白3已成為肥胖候選基因之一。

5 低氧訓(xùn)練對靜息代謝的影響

靜息代謝率是指機(jī)體在一種沒有任何體力活動、舒適環(huán)境中休息的狀態(tài)下總的平均能量代謝率，可以在一天的任意時(shí)間段測定這個代謝率，代謝率也包括了食物引起的熱效應(yīng)。靜息代謝率占機(jī)體每日能量消耗的60%～75%，其變化將在很大程度上決定機(jī)體的能量消耗，從而影響機(jī)體的體重。盡管很多報(bào)道對低氧環(huán)境對靜息代謝的影響不盡相同。但是也有研究者在報(bào)道中表示，實(shí)驗(yàn)雄性SD大鼠在含氧量10%的低氧條件下生活30天后其靜息吸氧量值高于常氧對照組，其體重極為顯著的低于常氧對照組大鼠。

6 低氧訓(xùn)練對解偶聯(lián)蛋白3的影響

在對低氧耐力訓(xùn)練過程中發(fā)現(xiàn)低氧刺激可以使機(jī)體的成分發(fā)生改變，體脂率也會相應(yīng)的得到改善，而UCP3的表達(dá)與脂肪的分解也存在著一定的關(guān)系，這就說明低氧訓(xùn)練對骨骼肌中的表達(dá)產(chǎn)生一定的影響。一些研究顯示，低氧及運(yùn)動的雙重刺激在調(diào)節(jié)大鼠骨骼肌線粒體UCP3的變化中發(fā)揮重要的作用，可能由此影響到大鼠的能量代謝。單一的運(yùn)動訓(xùn)練或者低氧刺激能夠降低大鼠的體重和體脂百分比，但是低氧刺激與運(yùn)動相結(jié)合效果更加明顯。低氧訓(xùn)練使解偶聯(lián)蛋白3mRNA的表達(dá)也顯著提高。UCP3在低氧運(yùn)動減脂方面有著一定的作用，還需要我們進(jìn)一步的研究。

7 不同模式低氧訓(xùn)練研究現(xiàn)狀

7.1 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀

低氧訓(xùn)練是指在運(yùn)動訓(xùn)練周期中持續(xù)或間斷利用高原自然低氧或人工低氧環(huán)境，配合運(yùn)動訓(xùn)練來增加運(yùn)動機(jī)體的低氧程度，從而產(chǎn)生一系列有利于提高機(jī)體抗缺氧的生理反應(yīng)及適應(yīng)能力，調(diào)動體內(nèi)的機(jī)能潛力，進(jìn)而達(dá)到提高運(yùn)動能力的訓(xùn)練方法。自20世紀(jì)60年代以來，有研究者們發(fā)現(xiàn)長期高原低氧刺激導(dǎo)致人體體重下降之后。陸續(xù)有低氧刺激引起機(jī)體體重變化的報(bào)道，一些人體研究表明，在高原環(huán)境下由于機(jī)體缺氧經(jīng)常出現(xiàn)食欲抑制和體重下降，此外，在許多動物低氧實(shí)驗(yàn)中也觀察到這些現(xiàn)象。馮連世、黃徐根等的研究中也發(fā)現(xiàn)低氧訓(xùn)練能夠顯著降低非肥胖大鼠體重增幅程度，并且研究中發(fā)現(xiàn)低氧訓(xùn)練對大鼠減體重幾乎沒有其他的不良影響，在減體重的過程中對機(jī)體的體成分具有良好的作用，在對肌肉成分無顯著影響的同時(shí)可以顯著減少大鼠體脂含量。也有研究者利用間歇性低氧運(yùn)動觀察其對肥胖機(jī)體體重及體成分的影響，并初步探討了間歇性低氧運(yùn)動對肥胖機(jī)體瘦素、瘦素受體及UCP3的表達(dá)的影響。

7.2 不同訓(xùn)練周期的研究現(xiàn)狀

不同訓(xùn)練周期即對實(shí)驗(yàn)進(jìn)行動態(tài)處理，現(xiàn)如今大多數(shù)的低氧訓(xùn)練的研究都是在一個完整的實(shí)驗(yàn)周期結(jié)束對大鼠進(jìn)行處理取得各項(xiàng)實(shí)驗(yàn)指標(biāo)和數(shù)據(jù)。但是在實(shí)驗(yàn)中，各項(xiàng)指標(biāo)都有可能是動態(tài)變化的，因此采用動態(tài)的實(shí)驗(yàn)方法來進(jìn)行研究會使實(shí)驗(yàn)更具有完整性。采用不同訓(xùn)練周期的低氧訓(xùn)練揭示低氧訓(xùn)練過程中各指標(biāo)的動態(tài)變化，了解低氧訓(xùn)練過程中各指標(biāo)的時(shí)序性變化。從靜息代謝率變化的宏觀水平及解偶聯(lián)蛋白3mRNA及蛋白表達(dá)分子水平較為系統(tǒng)地研究低氧訓(xùn)練減體重的機(jī)制。研究表明，間歇性低氧訓(xùn)練能夠減緩肥胖機(jī)體體重的增幅，但在國內(nèi)對低氧訓(xùn)練的動態(tài)研究少之又少。本研究探討不同訓(xùn)練周期、不同低氧模式下耐力運(yùn)動對大鼠靜息能量代謝的影響，明確低氧訓(xùn)練減體重過程中靜息能量代謝的作用及其分子機(jī)制，揭示低氧訓(xùn)練減體重過程中UCP3蛋白表達(dá)的動態(tài)過程，以豐富低氧訓(xùn)練的理論研究，并為今后低氧訓(xùn)練減體重的實(shí)踐提供指導(dǎo)。

8 結(jié) 語

近年來，利用低氧條件不僅在運(yùn)動訓(xùn)練中方興未艾，而且還應(yīng)用于健身與某些疾病的治療，很多研究都是在整個訓(xùn)練結(jié)束后測得最終的數(shù)據(jù)，但是在一個實(shí)驗(yàn)中訓(xùn)練的不同周期對體重、靜息代謝率及機(jī)制都有不同的影響，為了使實(shí)驗(yàn)更具有完整與合理性，本實(shí)驗(yàn)在不同模式下對訓(xùn)練4周的大鼠和訓(xùn)練6周的大鼠進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的測定來進(jìn)一步探討低氧訓(xùn)練對體重控制的研究，該研究不僅對特殊項(xiàng)目運(yùn)動員在控制體重上有很大的意義，而且對現(xiàn)如今多種肥胖疾病有著重要的意義，是減體重上的一塊里程碑。

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G808

A

1674-151X（2016）12-155-02

10.3969/j.issn.1674-151x.2016.24.085

投稿日期：2016-11-15

安徽省體育自然科學(xué)研究重點(diǎn)項(xiàng)目：兩種低氧訓(xùn)練減體重效果及機(jī)制研究（ANS2016106）； 安徽省高校省級自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目：肥胖大鼠低氧環(huán)境下間歇耐力運(yùn)動減體重機(jī)理研究（KJ2014A086）。

梁雪（1991—），在讀碩士研究生。研究方向：運(yùn)動人體科學(xué)。

黃徐根，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，博士。研究方向：運(yùn)動訓(xùn)練的生理生化監(jiān)控、低氧訓(xùn)練減體重機(jī)理及應(yīng)用。