運(yùn)動(dòng)和食物成分對(duì)3周齡雄性小鼠體重調(diào)節(jié)的影響

王勝男 羅利娟 陳毅 蘇欠欠 彭峰林 劉全生

1廣西師范大學(xué)體育學(xué)院（桂林 541006）

2廣東省生物資源應(yīng)用研究所，廣東省動(dòng)物保護(hù)與資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省野生動(dòng)物保護(hù)與利用公共實(shí)驗(yàn)室（廣州 510260）

肥胖是多因素作用引起的綜合癥，其中缺乏運(yùn)動(dòng)和營(yíng)養(yǎng)不均衡是造成肥胖、尤其是青少年肥胖的主要因素。當(dāng)前控制青少年肥胖主要方式為增加運(yùn)動(dòng)和調(diào)控營(yíng)養(yǎng)。但運(yùn)動(dòng)對(duì)體重的調(diào)節(jié)與運(yùn)動(dòng)的時(shí)間、強(qiáng)度、形式等有關(guān)[1-4]。一般認(rèn)為，高糖高脂食物是導(dǎo)致肥胖的主因，但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)食物中營(yíng)養(yǎng)不均衡也是重要因素，如長(zhǎng)期攝入高淀粉食物或低蛋白食物會(huì)顯著增加體重[5-9]，因此有學(xué)者提出一種靠攝食高蛋白食物來(lái)控制體重甚至減肥的方式[10]。然而，單獨(dú)依靠運(yùn)動(dòng)或者營(yíng)養(yǎng)調(diào)控來(lái)控制肥胖發(fā)生均有較大比例的失敗案例[11-15]，且可能對(duì)青少年的生長(zhǎng)發(fā)育造成其他不利影響[16，17]。為明確有氧運(yùn)動(dòng)和營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)體重調(diào)節(jié)的共同作用效果，本研究對(duì)3周齡雄性昆明小鼠進(jìn)行7周的食物和運(yùn)動(dòng)處理，通過(guò)檢測(cè)體重、體內(nèi)重要脂肪組織鮮重、血清葡萄糖、甘油三酯、尿素氮和肌酐含量等，揭示運(yùn)動(dòng)和營(yíng)養(yǎng)成分對(duì)生長(zhǎng)發(fā)育期小鼠體重調(diào)節(jié)的效果及機(jī)制。研究結(jié)果可為制定合理的青少年體重調(diào)節(jié)的飲食和運(yùn)動(dòng)組合策略提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組和食物

選用健康清潔型3周齡雄性昆明小白鼠，在實(shí)驗(yàn)室適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后，通過(guò)跑臺(tái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)預(yù)篩選[18]，選出無(wú)外力刺激能隨著跑臺(tái)運(yùn)行而運(yùn)動(dòng)的小鼠共72只。單籠飼養(yǎng)（30 cm×15 cm ×20 cm），自由取食和飲水，室溫維持在22±1℃，光照為12︰12晝夜節(jié)律變化。將72只小鼠隨機(jī)分成6組（每組n=12只）：高蛋白運(yùn)動(dòng)組、高蛋白非運(yùn)動(dòng)組、普通食物運(yùn)動(dòng)組、普通食物非運(yùn)動(dòng)組、高淀粉運(yùn)動(dòng)組和高淀粉非運(yùn)動(dòng)組，各組間體重?zé)o顯著差異。動(dòng)物和食物均由廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心供應(yīng)[SCXK（粵）2013-0002]。食物的營(yíng)養(yǎng)成分和能量見(jiàn)表1，其中21%蛋白供能比的普通食物是小鼠生長(zhǎng)繁殖的全價(jià)飼料，而8%～9%蛋白供能比的高淀粉食物即可滿足小鼠生長(zhǎng)發(fā)育的最低需求[19]。

1.2 訓(xùn)練方式

運(yùn)動(dòng)方案依據(jù)有氧運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度即75%～80%最大攝氧量，運(yùn)動(dòng)組每天以15 m/min速度連續(xù)在跑臺(tái)上運(yùn)動(dòng)60 min，每周訓(xùn)練6 d，持續(xù)7周[18，20-22]；非運(yùn)動(dòng)組不進(jìn)行任何額外運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，食物馴化總時(shí)間為7周。每隔2天在上午8:00～9:00內(nèi)稱量體重。

1.3 取材及指標(biāo)測(cè)定

訓(xùn)練結(jié)束后恢復(fù)18小時(shí)，斷頸處死小鼠，頸動(dòng)脈取血后冰上靜置30 min，3000 r/min離心15 min后取血清，凍存。在冰盤(pán)上快速剝離腎周脂肪、腸系膜脂肪和性腺周脂肪并稱量鮮重（±0.001 g），去除各內(nèi)臟器官及主要脂肪組織后稱量瘦體重[23]（±0.001 g）。按照試劑盒（南京建成）說(shuō)明書(shū)以比色法測(cè)定血清中葡萄糖、甘油三酯、尿素氮和肌酐含量，并計(jì)算尿素氮與肌酐比值。

表1 實(shí)驗(yàn)食物的營(yíng)養(yǎng)成分和能量

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（±s）表示，分析前檢驗(yàn)所有數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布且方差齊次，體重采用重復(fù)測(cè)量分析檢驗(yàn)處理時(shí)間的效應(yīng)（RM-ANOVA），體脂和血液指標(biāo)均采用雙因素方差分析（Two-way ANOVA），相同食物運(yùn)動(dòng)與非運(yùn)動(dòng)組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，相同運(yùn)動(dòng)狀況不同食物間比較采用多重比較LSD。P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 體重

開(kāi)始訓(xùn)練前各組間體重均無(wú)顯著性差異（35.781±0.278 g，F(xiàn)5，66=0.747，P=0.591），隨著訓(xùn)練的進(jìn)行，體重顯著增長(zhǎng)（F17，1122=625.091，P＜0.001）。食物成分對(duì)體重隨時(shí)間的增長(zhǎng)趨勢(shì)無(wú)顯著影響（F34，1122=0.615，P=0.960），但7周運(yùn)動(dòng)顯著降低體重隨時(shí)間增長(zhǎng)的幅度（F17，1122=12.610，P＜0.001），且在訓(xùn)練期間，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致三種食物組體重下降的幅度不同。與非運(yùn)動(dòng)組相比，在運(yùn)動(dòng)第3天高蛋白和普通食物組體重分別顯著下降8%（P＜0.001）和7%（P＜0.001），而高淀粉組顯著下降11%（P＜0.001），且隨著訓(xùn)練時(shí)間的增加這種下降的幅度也在繼續(xù)增加，其中普通食物組在訓(xùn)練第39天時(shí)下降幅度達(dá)到最大12%（P＜0.001），到訓(xùn)練結(jié)束時(shí)普通食物組下降幅度降至11%，而高蛋白組和高淀粉組直到訓(xùn)練結(jié)束時(shí)下降幅度最大，分別達(dá)到11%（P＜0.001）和20%（P＜0.001）。見(jiàn)圖1。

圖1 運(yùn)動(dòng)和食物成分對(duì)3周齡雄性小白鼠體重的影響

2.2 脂肪組織鮮重

食物成分對(duì)腎周脂肪、腸系膜脂肪和性腺周脂肪鮮重?zé)o顯著影響（F2，66＜2.812，P＞0.05），但運(yùn)動(dòng)顯著降低了此三處脂肪鮮重（F1，66＞43.619，P＜0.001）。與同種食物的非運(yùn)動(dòng)組相比，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致腎周脂肪、腸系膜脂肪和性腺周脂肪分別下降56%（t22=3.890，P＜0.01）、36%（t22=4.038，P＜0.01）和55%（t22=3.922，P＜0.01）。食物和運(yùn)動(dòng)對(duì)三處脂肪無(wú)交互作用（F2，66＜2.005，P＞0.05）。運(yùn)動(dòng)顯著降低了三大食物組的瘦體重（F1，66=24.792，P＜0.001），與同種食物的非運(yùn)動(dòng)組相比，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致高蛋白組、普通食物組和高淀粉組分別顯著下降8%（t22=2.346，P＜0.05）、7%（t22=2.112，P＜0.05）和 15%（t22=4.009，P＜0.001）。見(jiàn)圖2。

圖2 運(yùn)動(dòng)和食物成分對(duì)雄性小白鼠不同身體部位脂肪重量的影響

2.3 血液指標(biāo)

食物成分對(duì)血糖（F2，66=3.008，P=0.056）和甘油三酯（F2，66=3.080，P=0.053）均接近顯著影響，而運(yùn)動(dòng)對(duì)血糖（F1，66=4.610，P＜0.05）有顯著影響但對(duì)甘油三酯（F1，66=2.336，P＞0.05）無(wú)顯著影響。在非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，食物成分對(duì)血糖（F2，33=0.479，P＞0.05）和甘油三酯（F2，33=0.247，P＞0.05）均無(wú)顯著影響；在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，食物成分對(duì)血糖有顯著影響（F2，33=8.142，P＜0.01），其中高淀粉組比高蛋白和普通食物組分別顯著升高18%（P＜0.05）和34%（P＜0.001）；另外在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下，食物成分對(duì)甘油三酯影響接近顯著水平（F2，33=3.235，P=0.052），其中高蛋白組比普通食物組顯著升高57%（P＜0.05）。見(jiàn)圖3。

相關(guān)分析顯示，在非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下血糖和甘油三酯顯著正相關(guān)（r=0.453，P＜0.01），但在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下血糖和甘油三酯不相關(guān)（r=0.105，P＞0.05）。

食物成分對(duì)尿素氮、肌酐以及二者比值均有顯著影響（F2，66＞6.306，P＜0.01），而運(yùn)動(dòng)對(duì)尿素氮影響不顯著（F1，66=2.885，P=0.094），但運(yùn)動(dòng)對(duì)肌酐和二者比值影響顯著（F1，66＞7.214，P＜0.01）。與高蛋白組的非運(yùn)動(dòng)組相比，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致尿素氮和尿素氮/肌酐分別顯著下降15%（t22=3.843，P＜0.001）和16%（t22=2.505，P＜0.05），而運(yùn)動(dòng)對(duì)肌酐無(wú)顯著影響（t22=－0.314，P＞0.05）；另外與普通食物組的非運(yùn)動(dòng)組相比，運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致肌酐顯著升高29%（t22=－5.552，P＜0.001）、尿素氮/肌酐顯著降低28%（t22=4.030，P＜0.001），而運(yùn)動(dòng)對(duì)尿素氮無(wú)顯著影響（t22=0.989，P＞0.05）；與高蛋白組的非運(yùn)動(dòng)組相比，運(yùn)動(dòng)對(duì)尿素氮、肌酐及二者比值均無(wú)顯著影響（P＞0.05）。見(jiàn)圖4。

圖3 運(yùn)動(dòng)和食物成分對(duì)3周齡雄性小白鼠血糖和甘油三酯的影響

圖4 運(yùn)動(dòng)和食物成分對(duì)3周齡雄性小白鼠血清中尿素氮和肌酐的影響

3 討論

3.1 運(yùn)動(dòng)和食物成分對(duì)體重和身體脂肪的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)能控制3周齡雄性小鼠體重和身體主要脂肪的快速增長(zhǎng)，而食物成分對(duì)體重調(diào)控作用不顯著。具體來(lái)看，7周有氧運(yùn)動(dòng)可顯著降低3周齡雄性小鼠體重增長(zhǎng)量和主要脂肪組織重量，這與Swallow 等[4，24，25]對(duì)小鼠的研究結(jié)果一致，有氧運(yùn)動(dòng)能降低體重和體脂含量，但是降低的幅度有異，本研究體重和體脂鮮重下降幅度最高分別達(dá)到20%和56%，這可能與實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、運(yùn)動(dòng)時(shí)間以及研究對(duì)象等有關(guān)[1]。

不同食物成分對(duì)亞成年鼠體重及主要脂肪組織重量無(wú)顯著影響，但Sφrensen等[8，9]對(duì)小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，隨著食物中蛋白增加而淀粉降低時(shí)體重增長(zhǎng)量顯著降低，體脂重量也表現(xiàn)出與食物中蛋白含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，食物成分對(duì)體重的影響可能與動(dòng)物的年齡及食物成分配比均有關(guān)。

此外，運(yùn)動(dòng)使不同食物組小鼠體重下降的幅度不同，其中高淀粉組降低幅度最大，一方面可能是因?yàn)楦叩矸凼澄锾窃渥銜?huì)導(dǎo)致脂肪增加[8，9]，另一方面可能是由于高淀粉食物蛋白含量較低，而運(yùn)動(dòng)需要消耗更多能量去動(dòng)用多余脂肪供能，從而導(dǎo)致體重下降幅度較大。Halton等[10-26]總結(jié)相關(guān)研究結(jié)果得出高蛋白食物比低蛋白食物更有助于減肥，認(rèn)為高蛋白食物會(huì)增加飲食產(chǎn)熱和飽腹感并減少后續(xù)的能量攝入。但Eisenstein等[27，28]認(rèn)為高蛋白食物會(huì)對(duì)身體成分組成、腎臟、心血管系統(tǒng)等產(chǎn)生有害影響。因此，營(yíng)養(yǎng)均衡對(duì)維持體重保持身體健康很重要。

3.2 運(yùn)動(dòng)和食物成分對(duì)血液指標(biāo)的影響

三大營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)中，糖和脂肪是有氧運(yùn)動(dòng)中主要的供能物質(zhì)，而蛋白主要供應(yīng)機(jī)體修復(fù)和肌肉增生。在肥胖青少年人群中，血液葡萄糖、甘油三酯、尿素氮、肌酐等水平失衡是一個(gè)突出特征[29，30]。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，7周有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)血糖影響顯著而對(duì)甘油三酯影響不顯著，食物成分對(duì)血糖和甘油三酯影響均不顯著。另外非運(yùn)動(dòng)下血糖和甘油三酯顯著正相關(guān)，但在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下血糖和甘油三酯不相關(guān)，這可能是因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)導(dǎo)致脂肪供能增加，而在非運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下脂肪幾乎不參與能量供應(yīng)，故有氧運(yùn)動(dòng)能顯著降低機(jī)體脂肪重量并有效調(diào)控糖脂代謝水平。有研究[31]發(fā)現(xiàn)小強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)未能降低大鼠血糖濃度，但對(duì)血脂水平有調(diào)控作用，而大量研究發(fā)現(xiàn)[29-33]，有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合飲食干預(yù)能有效降低血糖血脂水平，預(yù)防代謝綜合征。這可能因?yàn)樘侵x會(huì)受到運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度、時(shí)間、形式以及物種差異等因素的影響。

本研究發(fā)現(xiàn)食物成分對(duì)血液尿素氮、肌酐及二者比值均有顯著影響且均表現(xiàn)為高蛋白組最高，運(yùn)動(dòng)對(duì)尿素氮/肌酐比值的影響主要表現(xiàn)在對(duì)高蛋白組和普通食物組顯著降低而對(duì)高淀粉組無(wú)顯著影響。這可能是因?yàn)楦叩鞍罪嬍硶?huì)在一定程度上加重腎臟負(fù)擔(dān)[28]，蛋白質(zhì)在運(yùn)動(dòng)中為彌補(bǔ)糖原供能的不足會(huì)增強(qiáng)分解代謝[34]，另外運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致胞漿內(nèi)pH值改變而影響蛋白質(zhì)分解酶的活性[35]。這表明運(yùn)動(dòng)可以改善由食物引起的蛋白質(zhì)代謝變化以維持機(jī)體健康水平。

4 結(jié)論

在小鼠斷乳后開(kāi)始適度的有氧運(yùn)動(dòng)可以顯著降低體重增長(zhǎng)和身體脂肪重量，而營(yíng)養(yǎng)不均衡可導(dǎo)致肥胖和代謝紊亂，但運(yùn)動(dòng)可改善由食物導(dǎo)致的代謝紊亂。這提示身體處在快速生長(zhǎng)發(fā)育時(shí)期的青少年，應(yīng)堅(jiān)持有氧運(yùn)動(dòng)并注意營(yíng)養(yǎng)均衡，以助控制體重保持健康。