運(yùn)動(dòng)和魔芋多糖對(duì)2型糖尿病大鼠糖、脂代謝及抗氧化功能的影響

阮 凌

（安康學(xué)院 體育學(xué)院，陜西 安康 725000）

糖尿病是一種全球性的慢性疾病，正威脅著人類健康。糖尿病已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)重大的公共衛(wèi)生問(wèn)題，其中2型糖尿病是代謝紊亂等多種因素造成的，主要是由于胰島β細(xì)胞中胰島素分泌相對(duì)降低，或者絕對(duì)不足以及外周主要胰島素靶組織肌肉、脂肪和肝臟存在著胰島素抵抗引起的長(zhǎng)期高血糖造成的。糖尿病的改善、治療也是目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本研究選用運(yùn)動(dòng)療法和飲食療法相結(jié)合方式，即選用運(yùn)動(dòng)和魔芋多糖單獨(dú)或聯(lián)合的方式對(duì)2型糖尿病模型大鼠進(jìn)行干預(yù)，研究有氧運(yùn)動(dòng)和魔芋多糖單獨(dú)或聯(lián)合方法對(duì)改善2型糖尿病患者糖、脂代謝和抗氧化功能的影響作用，為2型糖尿病的預(yù)防、改善和治療提供新的思路和理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

1.1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

2月齡SPF級(jí)雄性糖尿病模型大鼠，體重180±40g，由西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院動(dòng)物中心提供。

1.1.2 實(shí)驗(yàn)儀器及試劑

722分光光度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器），臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)（5417R），7020全自動(dòng)生化分析儀（HITACH公司）。膽酸鈉、膽固醇、蘇木素、多聚甲醛（南京建成生物工程研究所）；水合氯醛（天津化學(xué)試劑六廠）；SOD、MDA檢測(cè)試劑盒（南京建成生物工程研究所）。

1.1.3 魔芋多糖飼料配方

采用10%的魔芋多糖混合基礎(chǔ)飼料（面粉20%、米粉10%、玉米20%、鼓皮25%、豆料20%、魚粉2%、雞骨粉3%；其中，脂肪提供能量占18%、蛋白質(zhì)占32%，碳水化合物占50%） 添加成分和水按一定比例混合成團(tuán)，將混勻的飼料團(tuán)塊填充到實(shí)驗(yàn)大鼠特配飼料自制裝置中，壓實(shí)，然后用注射器活塞將飼料推出，魔芋多糖特配飼料采用高溫烘干。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組

實(shí)驗(yàn)大鼠50只，經(jīng)跑臺(tái)適應(yīng)性訓(xùn)練一周后隨機(jī)分為5組（每組10只）：正常對(duì)照組（A組），2型糖尿病對(duì)照組（B組），2型糖尿病運(yùn)動(dòng)組（C組），2型糖尿病魔芋多糖組（D組），2型糖尿病聯(lián)合強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)組（E組）。

1.2.2 運(yùn)動(dòng)形式和強(qiáng)度

大鼠運(yùn)動(dòng)負(fù)荷的設(shè)定是根據(jù)大鼠的健康情況以及參考BedfordTG經(jīng)典跑臺(tái)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛠?lái)設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)組大鼠運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度為中等強(qiáng)度：20m/min，運(yùn)動(dòng)時(shí)間：1小時(shí)/次，每周5次，共計(jì)運(yùn)動(dòng)6周。

1.2.3 實(shí)驗(yàn)取材

大鼠腹腔注射10%水合氯醛（0.35～0.40ml/kg bw） 麻醉，腹主動(dòng)脈取血，用于血脂指標(biāo)測(cè)試。取材前大鼠禁食12h，所有器材均采用高溫高壓滅菌鍋進(jìn)行高溫（200℃）消毒6h。大鼠稱重后，腹腔注射10%水合氯醛（0.35~0.40ml/kg體重） 麻醉，腹主動(dòng)脈取血3ml，靜置1小時(shí)，4℃離心機(jī)（4000rpm） ×5min，離心后取血清。

1.2.4 測(cè)試指標(biāo)

1.2.4.1 通過(guò)全自動(dòng)生化分析儀測(cè)定大鼠血清生物化學(xué)指標(biāo)：血糖、胰島素水平、甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL-c）、高密度脂蛋白（HDL-c）、谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT）、谷草轉(zhuǎn)氨酶 （AST）。

1.2.4.2 采用試劑盒測(cè)試大鼠肝臟抗氧化指標(biāo)：SOD、MDA。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

應(yīng)用SPSS16.0統(tǒng)計(jì)軟件和Excel 2007加載軟件包對(duì)各組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（Mean±SD） 表示，所有計(jì)量資料間比較在確定方差齊性后（P>0.05），進(jìn)行組間比較；各組間采用單因素方差分析，兩樣本間比較采用T檢驗(yàn)，以P<0.05為差異，具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，P<0.01為具有非常顯著性差異。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)大鼠空腹血糖和空腹胰島素指標(biāo)情況

從表1可看出，實(shí)驗(yàn)大鼠空腹血糖指標(biāo)表現(xiàn)為：A組低于其它各組；與B組相比，C組和D組均降低（P<0.01）；與D組相比，E組降低（P<0.01）。實(shí)驗(yàn)大鼠空腹胰島素水平表現(xiàn)為：A組低于其它各組，與B組相比，E組降低（P<0.01），與D組相比，E組降低（P<0.01）。

表1 實(shí)驗(yàn)大鼠空腹血糖和空腹胰島素指標(biāo)

2.2 實(shí)驗(yàn)大鼠血脂指標(biāo)情況

從表2可看出，實(shí)驗(yàn)大鼠TG指標(biāo)表現(xiàn)為：A組低于其它各組；與B組相比，C組降低，具有非常顯著性差異（P<0.01），E組也降低（P<0.01）；與D組相比，E組降低（P<0.05）。實(shí)驗(yàn)大鼠TC指標(biāo)表現(xiàn)為：A組低于其它各組，與B組相比，運(yùn)動(dòng)組降低，且具有顯著性差異（P<0.05）。實(shí)驗(yàn)大鼠LDL-c指標(biāo)表現(xiàn)為：A組低于其它各組，與B組相比，其他各組均降低，具有顯著性差異（P<0.05）；其中E組降低最明顯（P<0.01），與C組相比，E組降低（P<0.01），與D組相比，E組降低（P<0.05）。實(shí)驗(yàn)大鼠HDL-c指標(biāo)表現(xiàn)為：與B組相比，其他各組均升高，具有顯著性差異（P<0.05）。

表2 實(shí)驗(yàn)大鼠血脂指標(biāo) mmol/L

2.3 實(shí)驗(yàn)大鼠血清ALT、AST指標(biāo)情況

從表3可以看出，實(shí)驗(yàn)大鼠血清ALT指標(biāo)表現(xiàn)為：A組低于其它各組，與B組相比，C組、D組和E組降低，且具有非常顯著性差異（P<0.01）；與D組相比，E組降低，有顯著性差異。實(shí)驗(yàn)大鼠血清AST指標(biāo)表現(xiàn)為：與B組相比，C組、D組和E組降低，且具有顯著性差異（P<0.05）；與C組相比，D組和E組降低，且具有顯著性差異（P<0.05）。

表3 實(shí)驗(yàn)大鼠血清ALT、AST指標(biāo) U/L

2.4 實(shí)驗(yàn)大鼠肝臟SOD和MDA指標(biāo)情況

從表4中可看出，實(shí)驗(yàn)大鼠SOD指標(biāo)表現(xiàn)為：B組低于其它各組，與B組相比，其他各組SOD水平均升高，其中D組升高，具有顯著性差異（P<0.05），C組和E組升高，且具有非常顯著性差異（P<0.01）；與D組比較，C組升高（P<0.05），E組升高（P<0.05）。實(shí)驗(yàn)大鼠MDA指標(biāo)表現(xiàn)為：C組較B組下降，且具有顯著性差異（P<0.05），E組降低（P<0.01）。

表4 實(shí)驗(yàn)大鼠肝臟SOD、MDA指標(biāo)

3 討論

3.1 運(yùn)動(dòng)對(duì)2型糖尿病患者血糖和血脂的影響

運(yùn)動(dòng)一直被認(rèn)為是一種的健康生活方式，在2型糖尿病綜合治療中，運(yùn)動(dòng)療法的重要性較高。一些研究結(jié)果表明了運(yùn)動(dòng)能夠減少2型糖尿病機(jī)體TG、TC、FFA含量。Alsubiheen A等人[1]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)8周太極拳運(yùn)動(dòng)，對(duì)改善2型糖尿病中老年人TC效果最好。而在降血糖方面，Cunha V N研究發(fā)現(xiàn)，體育鍛煉能夠控制血糖[2]，Kim C S等人也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常性訓(xùn)練可以改善大鼠糖耐量和GLUT4的水平[3]。KIM等人發(fā)現(xiàn)，有規(guī)律的運(yùn)動(dòng)可以降低2型糖尿病患者氧化應(yīng)激[4]。在2型糖尿病治療中，醫(yī)生多建議患者選擇有氧運(yùn)動(dòng)作為主要的運(yùn)動(dòng)方式，最適宜的運(yùn)動(dòng)方式是持之以恒的中低強(qiáng)度較長(zhǎng)時(shí)間的有氧運(yùn)動(dòng)。但運(yùn)動(dòng)對(duì)2型糖尿病的治療效果仍需要大量科學(xué)依據(jù)的支撐和證明。

本次實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，A組血脂各指標(biāo)如血清TG、TC指標(biāo)低于其它各組；B組高于其它各組，C組、D組降低非常顯著（P<0.01）；而C組與D組相比，TG、TC濃度下降更顯著，表明運(yùn)動(dòng)對(duì)脂代謝更具有調(diào)節(jié)作用，這可能與運(yùn)動(dòng)對(duì)能量的消耗增加有關(guān)[5]。機(jī)體一方面通過(guò)加速脂肪分解供能，另一方面運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)機(jī)體對(duì)胰島素的敏感性，胰島素調(diào)節(jié)的許多酶的活性發(fā)生改變，促進(jìn)肌細(xì)胞對(duì)游離脂肪酸（FFA） 的攝取增加[6]。本次實(shí)驗(yàn)結(jié)果與King L B的實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，證實(shí)了規(guī)則、周期性中小強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)有益于健康[7]。因此，在制定2型糖尿病運(yùn)動(dòng)療法時(shí)，要先充分考慮2型糖尿病患者的病情發(fā)展程度，再合理安排適量的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)形式。

谷丙轉(zhuǎn)氨酶（ALT） 是一種肝特異性的轉(zhuǎn)氨酶。血清中的ALT活性升高是因?yàn)閺氖軗p的肝細(xì)胞泄漏的結(jié)果，是反映肝細(xì)胞損傷的敏感指標(biāo)。正常情況下，谷草轉(zhuǎn)氨酶（AST） 存在于組織細(xì)胞中，其中心肌細(xì)胞含量最高，其次為肝臟，血清中含量極少。AST主要存在于肝細(xì)胞線粒體內(nèi)，當(dāng)肝臟發(fā)生炎癥時(shí)，才會(huì)引起谷草轉(zhuǎn)氨酶在血清中濃度偏高。Kawanishi N等人[8]研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)5d/w，60min/day的訓(xùn)練可以降低肝臟損傷物ALT水平。Fealy C E等人[9]研究結(jié)果顯示，短期運(yùn)動(dòng)可以減少血清中AST、ALT含量。本研究結(jié)果顯示，通過(guò)6周運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，與B組相比，C組大鼠血清AST、ALT水平均顯著下降（P<0.05，P<0.01），說(shuō)明長(zhǎng)期進(jìn)行有氧運(yùn)動(dòng)，在一定程度上可以防止2型糖尿病患者肝細(xì)胞損傷，減少血清中轉(zhuǎn)氨酶含量；同時(shí)也印證了有氧運(yùn)動(dòng)能夠改善肝臟轉(zhuǎn)氨酶水平。

3.2 魔芋多糖對(duì)2型糖尿病的治療效果

3.2.1 魔芋多糖對(duì)2型糖尿病者血糖、血脂及肝功能酶的影響

魔芋多糖是從魔芋精粉中提取的天然植物多糖物質(zhì)，是可溶性的優(yōu)質(zhì)膳食纖維，具有親水性、流變性、凝膠性、抗菌性、可食用性、低熱值性等多種特性。魔芋多糖吸水性強(qiáng)，吸水后具有強(qiáng)大的膨脹力，膨脹系數(shù)為自身體積的80～100倍，其分子量大、水合能力強(qiáng)和不帶電荷等特性也決定了它優(yōu)良的增稠性質(zhì)，這些特點(diǎn)使得魔芋多糖在胃腸道吸水后成為具有粘性的大分子纖維素。魔芋多糖是葡萄糖和甘露糖以β-1,4糖苷鍵的形式結(jié)合而成，不能被人體及動(dòng)物體內(nèi)的淀粉酶水解消化，所以食用后隨糞便排出體外而不能為機(jī)體吸收。

空腹血糖是反應(yīng)胰島β細(xì)胞功能，代表基礎(chǔ)胰島素分泌的指標(biāo)。2型糖尿病在其早期，存在單純餐后高血糖狀態(tài)，此時(shí)胰島素敏感性己降低。糖尿病病程較短，空腹血糖不高，微血管并發(fā)癥較少。近年來(lái)的研究證實(shí)，魔芋中所含的葡萄甘露聚糖對(duì)降低糖尿病患者的餐后血糖有較好的效果，因其分子量大，粘性高，能延緩葡萄糖的吸收，可有效降低餐后血糖，從而減輕胰島的負(fù)擔(dān)，是糖尿病良好的輔助藥物。

此次動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，魔芋多糖能改善2型糖尿病患者機(jī)體脂質(zhì)沉積，改善2型糖尿病患者血糖、胰島素水平，其血脂紊亂明顯降低，TG、TC、LDL-c、AST、ALT降低，HDL-c升高；從而阻止2型糖尿病進(jìn)一步發(fā)展，但其具體機(jī)制仍需進(jìn)一步探討。

3.2.2 魔芋多糖對(duì)2型糖尿病的抗氧化作用

魔芋多糖是一種多糖類物質(zhì)，主要通過(guò)清除自由基、抑制自由基生成和脂質(zhì)過(guò)氧化、調(diào)節(jié)抗氧化相關(guān)酶活性等機(jī)制發(fā)揮抗氧化作用。魔芋多糖本身就是ROS的清除劑，能夠有效的清除羥基、超氧化物和金屬誘導(dǎo)基因，從而保護(hù)氧化應(yīng)激對(duì)細(xì)胞膜的脂質(zhì)過(guò)氧化和DNA損傷。魔芋多糖能減少過(guò)氧化物的生成，使過(guò)氧化物酶和氧化型谷胱甘肽還原酶活性正?；?，恢復(fù)谷胱甘肽水平和SOD活性，從而增強(qiáng)機(jī)體自由基抗氧化防御系統(tǒng)的功能，其作用要強(qiáng)于經(jīng)典的抗氧化劑維生素E、維生素C等。已有研究[10-11]表明，慢性氧化應(yīng)激反應(yīng)促進(jìn)游離脂肪酸氧化產(chǎn)生細(xì)胞毒性，可能導(dǎo)致細(xì)胞炎癥因子上調(diào)同時(shí)消耗肝抗氧化劑的水平。此外，增強(qiáng)的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)產(chǎn)生的副產(chǎn)物MDA進(jìn)一步刺激細(xì)胞因子的產(chǎn)生。而魔芋多糖降低MDA主要是通過(guò)增加包括超氧化物歧化酶，谷胱甘肽過(guò)氧化物酶和過(guò)氧化氫酶等肝臟的肝抗氧化劑的水平，從而減少機(jī)體自由基的產(chǎn)生。

本實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，D組SOD含量較B組升高，而MDA下降，都具有顯著性差異。魔芋多糖主要通過(guò)清除或抑制ROS生成，抑制脂質(zhì)過(guò)氧化、調(diào)節(jié)抗氧化相關(guān)酶活性等機(jī)制發(fā)揮抗氧化作用。魔芋多糖可保護(hù)2型糖尿病大鼠體內(nèi)抗氧化物酶的活性，使肝組織存在的氧化應(yīng)激和脂質(zhì)過(guò)氧化紊亂得以改善，這可能與魔芋多糖提高機(jī)體抗氧化酶的活性有關(guān)，從而維持機(jī)體氧化及抗氧化系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)平衡，減少自由基的毒副作用，進(jìn)而降低機(jī)體的脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)，從而起到保護(hù)機(jī)體的作用。

魔芋多糖的減肥、降脂降糖、潤(rùn)腸通便作用已經(jīng)被很多研究所證實(shí)，對(duì)于魔芋多糖的降脂降糖機(jī)理，目前認(rèn)為主要是與魔芋多糖的吸水膨脹較強(qiáng)，能充盈胃腸道減少食物攝入和粘附營(yíng)養(yǎng)素以利于排出有關(guān)。

本研究結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)或魔芋多糖給藥單獨(dú)干預(yù)均能改善2型糖尿病大鼠血脂、肝酶和提高抗氧化能力，這兩種單獨(dú)干預(yù)方式對(duì)改善2型糖尿病起到一定作用。但兩者聯(lián)合是否具有疊加效應(yīng)？通過(guò)6周的有氧運(yùn)動(dòng)聯(lián)合魔芋多糖聯(lián)合干預(yù)后，本研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合干預(yù)減低了E組大鼠血糖、胰島素水平、血脂、ALT、AST等指標(biāo)。在TG、TC指標(biāo)上，E組比B組非常顯著性降低；比C組、D組顯著性降低；E組與B組、C組相比，LDL-c指標(biāo)非常顯著降低，而HDL-c指標(biāo)顯著性升高，提示聯(lián)合干預(yù)有效降低了2型糖尿病患者糖、脂代謝紊亂，加速了脂代謝，可能延緩了2型糖尿發(fā)病進(jìn)程。

本研究結(jié)果還顯示，與其它2型糖尿病組相比，E組SOD水平升高，說(shuō)明聯(lián)合干預(yù)明顯增強(qiáng)了2型糖尿病大鼠肝細(xì)胞抗氧化能力，而MDA水平降低，表明聯(lián)合干預(yù)一定程度上降低了2型糖尿病大鼠的脂質(zhì)過(guò)氧化。

4 結(jié)論

2型糖尿病實(shí)驗(yàn)大鼠經(jīng)過(guò)6周運(yùn)動(dòng)和魔芋多糖單獨(dú)或聯(lián)合干預(yù)后，測(cè)得實(shí)驗(yàn)大鼠的血糖、胰島素水平、血指指標(biāo)表明，干預(yù)明顯改善2型糖尿病大鼠糖、脂代謝紊亂，減少了脂質(zhì)沉積，降低轉(zhuǎn)氨酶含量，降低脂質(zhì)過(guò)氧化水平，提高機(jī)體抗氧化能力。研究結(jié)果提示，單獨(dú)與聯(lián)合干預(yù)方式均有效的延緩了2型糖尿病進(jìn)一步發(fā)展，有促進(jìn)2型糖尿病轉(zhuǎn)歸的作用；其中運(yùn)動(dòng)和魔芋多糖聯(lián)合干預(yù)方式對(duì)2型糖尿病的改善具有疊加效應(yīng)。

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