運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)代謝綜合征大鼠糖脂代謝的影響和機(jī)制試驗(yàn)

林妍妍, 黃泓慧, 羅敏怡, 潘華山

(廣州中醫(yī)藥大學(xué)體育健康學(xué)院, 廣東 廣州510006)

代謝綜合征( Metabolic syndrome,MS) 是一組以高血糖、高甘油三酯、肥胖等多種心血管危險(xiǎn)因素為主的臨床癥候群[1]。 代謝綜合征可以導(dǎo)致發(fā)生動(dòng)脈粥樣硬化,并最終進(jìn)展為冠心病、腦卒中等心腦血管疾病。 研究發(fā)現(xiàn),代謝綜合征患者患心腦血管疾病風(fēng)險(xiǎn)2 倍,因心腦血管死亡風(fēng)險(xiǎn)加3 倍。流行病學(xué)調(diào)查研究顯示,代謝綜合征患者約占全球人口的1/4,我國(guó)代謝綜合征的患病率約16.5%[2],而且,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、生活方式和飲食結(jié)構(gòu)的改變、以及運(yùn)動(dòng)的減少,代謝綜合征的發(fā)病率呈現(xiàn)上升和年輕化的趨勢(shì)。 因此,防治代謝綜合征對(duì)改善健康和提高生活水平具有重要的意義。 代謝綜合征的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜,越來(lái)越多的證據(jù)表明,腫瘤壞死因子、白細(xì)胞介素等炎癥介質(zhì)和脂聯(lián)素在代謝綜合征的發(fā)生、發(fā)展中起到重要的作用[3]。 運(yùn)動(dòng)可以有效防治代謝綜合征,但是關(guān)于其機(jī)制尚不明確。 因此,本試驗(yàn)擬對(duì)代謝綜合征大鼠進(jìn)行運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練,觀察運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)代謝綜合征大鼠體重、Lee′s 指數(shù)、血壓、總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL - C)、高密度脂蛋白(HDL-C)、空腹血糖(FBG)、血清胰島素(FINS)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(IL -6)、超敏C 反應(yīng)蛋白(hs-CRP)、脂聯(lián)素(ADP)、瘦素(LEP)、游離脂肪酸(FFA)的影響,探討運(yùn)動(dòng)防治代謝綜合征的可能機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和飼料 雄性SD 大鼠,SPF 級(jí),45只,7 周齡,體質(zhì)量(150 ±5)g,購(gòu)自上海市吉輝實(shí)驗(yàn)動(dòng)物飼養(yǎng)有限公司(許可證號(hào)為SCXK(滬)2017 -0012,合格證號(hào)： 2010000613652);普通飼料(蛋白質(zhì)26.4%,脂肪13.5%,碳水化合物60.1%);高脂高糖高鹽飼料(配方：基礎(chǔ)飼料50%,豬油15%,蔗糖20%,食鹽5%,蛋黃5%,膽固醇5%);普通飼料和高脂飼料均購(gòu)自廣州市白云區(qū)龍歸興科動(dòng)物養(yǎng)殖場(chǎng)(許可證號(hào)為SCXK(粵)2017 -0042)。

1.2 試劑和儀器 AU5800 全自動(dòng)生化分析儀(貝克曼庫(kù)爾特商貿(mào)(中國(guó))有限公司);脂聯(lián)素、瘦素、游離脂肪酸酶聯(lián)免疫試劑盒(美國(guó)R&D Systems 公司),購(gòu)自上海一研生物科技有限公司;葡萄糖測(cè)定試劑盒(北京普利萊(APPLYGEN)基因技術(shù)有限公司);血脂生化檢測(cè)試劑盒(波音特生物科技(南京)有限公司);腫瘤壞死因子-α、白細(xì)胞介素-6、超敏C 反應(yīng)蛋白酶聯(lián)免疫試劑盒(美國(guó)BioVision 公司),購(gòu)自武漢艾美捷科技有限公司;JIDI -16R 高速冷凍離心機(jī)(廣州吉迪儀器有限公司);ZS8k 電子天平(上海贊維衡器有限公司)。

1.3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組和肥胖模型的構(gòu)建 所有大鼠給予普通飼料適應(yīng)性喂養(yǎng)2 周后,待其代謝狀態(tài)穩(wěn)定后,隨機(jī)分為對(duì)照組(15 只)和代謝綜合征組(30只),每5 只分籠喂養(yǎng)。 正常對(duì)照組大鼠給予普通飼料喂養(yǎng),代謝綜合征組所有大鼠給予高脂高糖高鹽飼料進(jìn)行喂養(yǎng),試驗(yàn)期間所有大鼠均自由飲水和自然光照,室內(nèi)溫度保持25 ℃左右,濕度為50%。連續(xù)喂養(yǎng)8 周。 代謝綜合征模型構(gòu)建成功的標(biāo)準(zhǔn)：肥胖、高血壓、空腹血糖升高和三酰甘油中3 項(xiàng)升高。 8 周后,對(duì)照組大鼠死亡1 只,代謝綜合征組大鼠死亡3 只,2 只未達(dá)到MS 模型的標(biāo)準(zhǔn)、予以剔除。然后將代謝綜合征組25 只造模成功的大鼠分為模型組(13 只)和運(yùn)動(dòng)組(12 只)。 8 周造模成功后對(duì)照組、模型組和運(yùn)動(dòng)組所有大鼠均給予普通飼料進(jìn)行喂養(yǎng)。

1.4 運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練方法 8 周后,運(yùn)動(dòng)組大鼠進(jìn)行負(fù)荷3%體重游泳運(yùn)動(dòng),每次60 min,每周6 次,共游泳運(yùn)動(dòng)6 周。 水深60 cm,水溫31 ℃±1 ℃。 對(duì)照組和模型組所有大鼠不盡進(jìn)行游泳訓(xùn)練,進(jìn)水后即撈出。

1.5 標(biāo)本采集 在運(yùn)動(dòng)組大鼠末次運(yùn)動(dòng)結(jié)束48 h,所有大鼠禁食不禁飲12 h,然后用10%水合氯醛溶液(3 mL/kg·bw),腹腔注射麻醉,腹主動(dòng)脈取血10 mL,3 000 r/min 離心20 min 后取血清, -80 ℃保存。

1.6 實(shí)驗(yàn)室指標(biāo)檢測(cè) 電子天平檢測(cè)大鼠的體重;酶聯(lián)免疫法檢測(cè)ADP、LEP、FFA、TNF-α、IL-6、hs-CRP 的水平;全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)甘油三酯水平;葡萄糖氧化酶法測(cè)定空腹血糖水平;放免法檢測(cè)FINS 水平;電子天平秤大鼠的體重;尾動(dòng)脈測(cè)壓儀測(cè)量血壓;Lee′s 指數(shù)

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 運(yùn)用SPSS24.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,三組間比較采用one-wayANOVA,兩組間比較采用LSD-t 檢驗(yàn),以P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)意義。

2 結(jié)果

2.1 各組大鼠體重、Lee′s 指數(shù)、血壓的檢測(cè)結(jié)果 與對(duì)照組比較,模型組大鼠的體重、Lee′s 指數(shù)、血壓水平均明顯升高(P ＜0.05);與模型組比較,運(yùn)動(dòng)組大鼠的體重、Lee's 指數(shù)、血壓水平均明顯降低(P ＜0.05)。 見(jiàn)圖1。

2.2 各組大鼠TC、TG、LDL-C、HDL-C 的檢測(cè)結(jié)果 與對(duì)照組比較,模型組大鼠的TC、TG、LDLC、HDL-C 水平均明顯升高(P ＜0. 05),HDL-C 水平明顯降低(P ＜0. 05);與模型組比較,運(yùn)動(dòng)組大鼠的的TC、TG、LDL-C、HDL-C 水平均明顯降低(P ＜0.05),HDL-C 水平明顯升高(P ＜0.05)。 見(jiàn)圖2。

圖1 各組大鼠體重、Lee′s 指數(shù)、血壓、FBG 的檢測(cè)結(jié)果

圖2 各組大鼠TC、TG、LDL-C、HDL-C 的檢測(cè)結(jié)果

2.3 各組大鼠FBG、FINS 的檢測(cè)結(jié)果 與對(duì)照組比較,模型組大鼠的FBG、FINS 水平均明顯升高(P ＜0.05);與模型組比較,運(yùn)動(dòng)組大鼠的的FBG、FINS 水平均明顯降低(P ＜0.05)(P ＜0.05)。 見(jiàn)圖3。

2.4 各組大鼠TNF -α、IL -6、hs -CRP 的檢測(cè)結(jié)果 與對(duì)照組比較,模型組大鼠的TNF -α、IL -6、hs-CRP 水平均明顯升高(P ＜0.05);與模型組比較,運(yùn)動(dòng)組大鼠的的TNF -α、IL -6、hs -CRP 水平均明顯降低(P ＜0.05)(P ＜0.05)。 見(jiàn)圖4。

圖3 各組大鼠FBG、FINS 的檢測(cè)結(jié)果

圖4 各組大鼠TNF-α、IL-6、hs-CRP 的檢測(cè)結(jié)果

2.5 各組大鼠FFA、ADP、LEP 的檢測(cè)結(jié)果 與對(duì)照組比較,模型組大鼠的FFA、LEP 水平明顯升高(P ＜0.05),ADP 水平明顯降低(P ＜0.05);;與模型組比較,運(yùn)動(dòng)組大鼠的FFA、LEP 水平明顯降低(P ＜0.05),ADP 水平明顯升高(P ＜0.05)。 見(jiàn)圖5。

圖5 各組大鼠FFA、ADP、LEP 檢測(cè)結(jié)果

3 討論

代謝綜合征已經(jīng)成為全球性的一種慢性非傳染性疾病,是臨床和公共衛(wèi)生的雙重難題。 代謝綜合征可以導(dǎo)致癌癥、脂肪肝、心腦血管疾病、多囊卵巢綜合征等多種慢性疾病。 代謝綜合征不僅嚴(yán)重危害人類的身心健康,而且降低患者的生活質(zhì)量,影響其生活和工作,造成較大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。 目前主流觀點(diǎn)認(rèn)為胰島素抵抗是代謝綜合征的主要病理機(jī)制,但是脂肪組織參與的亞臨床炎癥在代謝綜合征的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程中起到了重要的作用,表現(xiàn)為TNF-α、IL-6、hs-CRP 等多種細(xì)胞炎癥因子的異常升高。 甚至從某種意義來(lái)說(shuō),代謝綜合征也是一種全身慢性炎癥反應(yīng)。 炎癥是機(jī)體的一種保護(hù)性機(jī)制,當(dāng)機(jī)體處于高血糖、高血壓等應(yīng)激狀態(tài)時(shí),可激活炎癥反應(yīng)通路。 促進(jìn)T 淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等炎癥活性細(xì)胞過(guò)度分泌TNF-α、IL-6、hs-CRP 等多種炎癥因子,TNF-α、IL-6、hs-CRP 等可以影響胰島素受體的磷酸化,抑制胰島素與胰島素受體的結(jié)合,導(dǎo)致胰島素抵抗;細(xì)胞因子信號(hào)抑制子-3 是細(xì)胞內(nèi)信號(hào)干擾因子,其可以干擾胰島素和胰島素受體的結(jié)合,抑制細(xì)胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白攝取葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞內(nèi),而TNF-α、IL-6、hs-CRP 可以促進(jìn)細(xì)胞因子信號(hào)抑制子-3 的表達(dá),間接導(dǎo)致胰島素抵抗。TNF-α、IL-6、hs-CRP 可以導(dǎo)致脂肪細(xì)胞受損,引起肥胖[4],也可以引起血管內(nèi)皮功能損傷,引起高血壓。 而肥胖、胰島素抵抗、高血壓等可以促進(jìn)TNFα、IL-6、hs-CRP 的表達(dá),形成惡性循環(huán),最終介導(dǎo)代謝綜合征的發(fā)生、發(fā)展。 近年來(lái)認(rèn)為脂肪組織分泌的脂聯(lián)素、游離脂肪酸、抵抗素同樣參與了機(jī)體的炎癥反應(yīng)和糖代謝。 脂聯(lián)素可以抑制TNF-α 的表達(dá),改善胰島素抵抗。 國(guó)外學(xué)者發(fā)現(xiàn),肥胖患者血清脂聯(lián)素水平下降,而體重減輕后血清脂聯(lián)素水平升高[5]。 FFA 促進(jìn)高活性反應(yīng)分子氧簇因子的分泌,啟動(dòng)氧化應(yīng)激反應(yīng),激活應(yīng)激敏感信號(hào)通路,加重胰島素抵抗,導(dǎo)致機(jī)體持續(xù)發(fā)生高血糖和胰島素抵抗。 瘦素可以加重胰島素抵抗和加重炎癥反應(yīng)。因此,FFA 和LEP 是胰島素抵抗介導(dǎo)胰島素抵抗和炎癥反應(yīng)的重要分子[6]。

運(yùn)動(dòng)是防治代謝綜合征的基石,對(duì)代謝綜合征具有重要的治療作用。 本試驗(yàn)構(gòu)建了代謝綜合征大鼠模型,成功造模8 周后給予運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練干預(yù)。 訓(xùn)練6 周后,模型組大鼠體重、Lee′s 指數(shù)、血壓、FBG、FINS、TC、TG、LDL-C、TNF-α、IL-6、hs-CRP、FFA、LEP水平明顯高于對(duì)照組(P ＜0.05),ADP 和HDL-C 水平明顯降低(P ＜0.05);運(yùn)動(dòng)組大鼠體重、Lee′s 指數(shù)、血壓、FBG、FINS、TC、TG、LDL-C、TNF-α、IL-6、hs-CRP、FFA、LEP 水 平 明 顯 低 于 模 型 組(P ＜0.05),而AD 和HDL-C 水平明顯升高(P ＜0.05)。提示運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以防治代謝綜合征,可能與其抑制TNF-α、IL-6、hs-CRP、FFA、LEP 的表達(dá)和促進(jìn)ADP的表達(dá)有關(guān)。