林偉其, 柏友萍, 孫 林
(安徽師范大學(xué) 體育學(xué)院,安徽 蕪湖 241003)
隨著第四次工業(yè)革命興起,人們的生活方式發(fā)生了根本性改變,現(xiàn)代社會(huì)老齡化狀態(tài)日益嚴(yán)重,老年肥胖人群的比例在不斷攀升。老年肥胖人群比一般老年人群更容易發(fā)生糖代謝紊亂、胰島素抵抗(Insulin resistance,IR)和血脂代謝異常等相關(guān)疾病,老齡化和老年肥胖已成為重要的公共衛(wèi)生問題[1]。近年大量研究證明脂肪組織可分泌多種脂肪因子,其中內(nèi)臟脂肪組織分泌的脂肪因子在老年和老年肥胖人群上述相關(guān)疾病中發(fā)揮重要的病理生理作用。Resistin[2]和Visfatin[3]是近年發(fā)現(xiàn)的脂肪因子,最初被認(rèn)為促進(jìn)肥胖和肥胖相關(guān)疾病發(fā)生發(fā)展,但隨著研究深入,很多研究發(fā)現(xiàn)Resistin和Visfatin存在有益影響,與促進(jìn)肥胖的觀點(diǎn)相悖[4,5]。運(yùn)動(dòng)對(duì)老年及老年肥胖人群Resistin和Visfatin的影響目前尚不清楚。因此,本研究通過建立老年大鼠及老年肥胖大鼠模型,探討運(yùn)動(dòng)處方在老年肥胖大鼠的減肥中對(duì)Resistin和Visfatin影響,為運(yùn)動(dòng)預(yù)防老年及老年肥胖相關(guān)疾病提供理論參考。
清潔級(jí)3周齡雄性SD大鼠50只,普通飼料喂養(yǎng)至大鼠55周齡。大鼠在18℃-20℃,相對(duì)濕度50%-70%的環(huán)境下分籠飼養(yǎng),自由飲食飲水。采用體重?zé)o差異原則(P>0.05)分為對(duì)照組與肥胖組,對(duì)照組12只喂普通飼料(脂肪含量比為6.0%),肥胖組38只喂高脂飼料(脂肪含量比為40.0%),喂養(yǎng)5周。建模成功標(biāo)準(zhǔn)為:老年大鼠的標(biāo)準(zhǔn)為鼠齡60周,老年肥胖大鼠的標(biāo)準(zhǔn)為肥胖大鼠體重>120%對(duì)照組平均體重[6]。建模成功后,選取11只老年大鼠隨機(jī)分為對(duì)照組(W)5只、運(yùn)動(dòng)組(WE)6只,隨機(jī)選取老年肥胖大鼠12只分為對(duì)照組(F)6只、運(yùn)動(dòng)組(FE)6只。在建模和干預(yù)中各死亡1只大鼠。本次實(shí)驗(yàn)大鼠購于上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限責(zé)任公司(合格證號(hào):2007000546402,許可證號(hào):SCXK(滬)2012—0002),獲得安徽師范大學(xué)動(dòng)物倫理學(xué)會(huì)同意(20150225),符合中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部頒發(fā)的《關(guān)于善待實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的指導(dǎo)性意見》要求。
Resistin和Visfatin ELISA試劑盒(美國TSZ公司生產(chǎn),上海研域生物科技有限公司代理,上海)。M-MLV反轉(zhuǎn)錄酶(M1705,Promega),Trizol(SN114,SunShineBioTM),GoTaq qPCR Master Mix(A600,Promega),Oligo dT15(SunShineBioTM),Random prime(SunShineBioTM),RNase Inhibitor(SunShineBioTM,R0004),100bp DNA Ladder(SN124,SunShineBioTM)。
大鼠跑臺(tái)(Wi32812,北京),電子秤(JM-A20001,中國),電子分析天平(BS223S,北京),冷凍高速離心機(jī)(Centrifuge5417,Eppendorf),qRT-PCR儀(line-gene KFQD-48A,博日),酶標(biāo)儀(Tecan Sunrise,瑞士),洗板機(jī)(Tecan Columbus Washer,瑞士)。
此次實(shí)驗(yàn)的運(yùn)動(dòng)處方在本實(shí)驗(yàn)室前期的運(yùn)動(dòng)方案基礎(chǔ)上進(jìn)行改良[7]。干預(yù)前,大鼠適應(yīng)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練5天,每天3-5次。運(yùn)動(dòng)處方為跑臺(tái)的坡度為0°,速度為15m/min,15min/組,4組/次,組間休息5min,總運(yùn)動(dòng)時(shí)間60min,1次/天,5次/周,持續(xù)運(yùn)動(dòng)8周。
干預(yù)8周后,安靜籠養(yǎng)2天,禁食12h,禁水6h,測(cè)大鼠體重。用10%的水合氯醛溶液(3.0mg/kg)經(jīng)腹腔注射麻醉,麻醉成功后剖腹,取腹主動(dòng)脈血,分離血漿,用ELISA測(cè)定血漿Resistin和Visfatin濃度。取睪周及腎周的內(nèi)臟脂肪組織,先用濾紙吸干表面組織液,然后稱其脂肪重量,取含血管少的一部分脂肪立即置于Trizol中,用qRT-PCR技術(shù)測(cè)Resistin和Visfatin的mRNA表達(dá)。
根據(jù)GenBank公布的SD大鼠Resistin和Visfatin基因和β-actin基因序列設(shè)計(jì)相應(yīng)的引物,委托上海生工技術(shù)有限公司合成。
表1 Resistin and Visfatin的引物序列設(shè)計(jì)
用Trizol提取總RNA,以總RNA為模板逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA。PCR擴(kuò)增:在95℃反應(yīng)條件下預(yù)變性2min,95℃變性10s→60℃退火60s→60℃延伸60s,40次循環(huán);熔解曲線:60℃→95℃,每5s升溫0.3℃,Resistin Tm值為87℃,Visf-atin Tm值為82℃。臺(tái)階檢測(cè),數(shù)據(jù)閾值與Ct值由軟件自動(dòng)得出。采用2-△Ct法來進(jìn)行相對(duì)定量,△Ct=Ct(目的基因)-Ct(β-actin)。得出的Resistin和Visfatin數(shù)值均擴(kuò)大1000倍。
血漿Resistin和Visfatin采用酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)測(cè)試,所有操作均按照試劑盒使用說明書嚴(yán)格執(zhí)行。血漿Resistin和Visfatin濃度值均以標(biāo)準(zhǔn)品濃度作橫坐標(biāo),對(duì)應(yīng)OD值作縱坐標(biāo)繪制標(biāo)準(zhǔn)品的線性回歸方程。Resistin濃度的回歸方程為y=0.087x+0.052,r=0.997,Visfatin濃度的回歸方程為y=0.002x+0.008,r=0.998。代入Excel中得出數(shù)值乘以5即為樣本實(shí)際濃度。
所有數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0軟件進(jìn)行整理分析,正態(tài)分布數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(M±SD)表示,組間差異比較均以單因素方差分析(one-way ANOVA)的LSD進(jìn)行。P>0.05表示無顯著性差異,P<0.05表示有顯著性差異,P<0.01表示有非常顯著性差異。
由表2知,(1)大鼠體重的表現(xiàn)為WE低于W,無顯著性差異(P>0.05)。FE明顯低于F,有非常顯著性差異(P<0.01)。(2)大鼠內(nèi)臟脂肪量的表現(xiàn)為F明顯高于W,有非常顯著性差異(P<0.01),WE低于W,有顯著性差異(P<0.05),F(xiàn)E明顯低于F,有非常顯著性差異(P<0.01)。(3)大鼠內(nèi)臟脂肪率的表現(xiàn)為F高于W,無顯著性差異(P>0.05),WE明顯低于W,有非常顯著性差異(P<0.01),F(xiàn)E明顯低于F,有非常顯著性差異(P<0.01)。
表2 各組大鼠的體重、內(nèi)臟脂肪量和內(nèi)臟脂肪率的比較(X±SD)
注:elderly rats(W:control group,WE:exercise group);elderly obese rats(F:control group,F(xiàn)E:exercise group);內(nèi)臟脂肪率=內(nèi)臟脂肪量/體重×100%。與W組比較:△為P<0.05,△△為P<0.01;與F組比,▲為P<0.05,▲▲為P<0.01。
2.2.1 運(yùn)動(dòng)后大鼠內(nèi)臟脂肪Resistin mRNA比較 由表3可知,運(yùn)動(dòng)后大鼠內(nèi)臟脂肪組織Resistin的mRNA表現(xiàn)為F高于W,無顯著性差異(P>0.05),WE高于W,有顯著性差異(P<0.05),F(xiàn)E高于F,無顯著性差異(P>0.05)。
2.2.2 運(yùn)動(dòng)后大鼠血漿Resistin濃度比較 由表4可知,運(yùn)動(dòng)后大鼠血漿Resistin濃度的表現(xiàn)為F低于W,無顯著性差異(P>0.05),WE低于W,無顯著性差異(P>0.05),F(xiàn)E低于F,無顯著性差異(P>0.05)。
表3 運(yùn)動(dòng)后各組大鼠Resistin的mRNA比較(X±SD)
Table 3 Comparison of resistin mRNA in rats after exercise
組別NResistin mRNA95%CIW523.286±10.16810.661-35.912WE650.491±23.242△26.100-74.881F523.897±6.63615.657-32.137FE639.881±18.59220.370-59.393
表4 干預(yù)后大鼠Resistin血漿濃度的比較(X±SD)(單位:pg/ml)
Table 4 Comparison of plasma concentrations of resistin in rats after intervention
組別NResistin95%CIW54.644±0.7793.676-5.611WE62.845±1.0211.774-3.916F54.299±1.9261.908-6.690FE63.669±2.2371.321-6.016
2.3.1 運(yùn)動(dòng)后大鼠內(nèi)臟脂肪Visfatin mRNA比較 由表5可知,運(yùn)動(dòng)后大鼠內(nèi)臟脂肪組織Visfatin mRNA的表現(xiàn)為F高于W,無顯著性差異(P>0.05),WE高于W,無顯著性差異(P>0.05),F(xiàn)E高于F,無顯著性差異(P>0.05)。
2.3.2 運(yùn)動(dòng)后大鼠血漿Visfatin濃度比較 由表6可知,運(yùn)動(dòng)后大鼠血漿Visfatin濃度的表現(xiàn)為F低于W,無顯著性差異(P>0.05),WE高于W,無顯著性差異(P>0.05),F(xiàn)E高于F,無顯著性差異(P>0.05)。
表5 運(yùn)動(dòng)后各組大鼠Visfatin的mRNA比較(X±SD)
表6 運(yùn)動(dòng)后大鼠Visfatin血漿濃度的比較(X±SD)(單位:pg/ml)
Table 6 Comparison of plasma concentrations of visfatin in rats after exercise
組別NVisfatin95%CIW5288.000±103.220159.835-416.165WE6311.667±91.483215.661-407.672F5246.000±57.353174.787-317.213FE6283.750±42.004239.669-327.831
Matsuzawa[8]等人研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)臟脂肪組織在IR和心血管疾病的病理生理學(xué)中的重要性高于皮下脂肪。Preis[9]等人研究發(fā)現(xiàn),內(nèi)臟脂肪與BMI之間相互作用,內(nèi)臟脂肪與IR的相關(guān)性高于皮下脂肪,且肥胖患者的內(nèi)臟脂肪與IR關(guān)系更密切。Fernández[10]等人研究表明,超重和肥胖會(huì)增加個(gè)體IR的風(fēng)險(xiǎn),內(nèi)臟脂肪的增加會(huì)導(dǎo)致慢性炎癥增加,從而加重IR,隨著內(nèi)臟脂肪的增加,疾病易感性上升。有一項(xiàng)研究報(bào)告指出了內(nèi)臟肥胖與年齡、空腹血糖水平、血脂、血壓和性別之間存在相關(guān)性,其中年齡的增加與內(nèi)臟脂肪增量密切相關(guān)[11]。衰老和肥胖是大多數(shù)心血管疾病的危險(xiǎn)因素,會(huì)增加個(gè)體患2型糖尿病、脂肪肝、血脂異常、高血壓等疾病的風(fēng)險(xiǎn)[12],伴隨老年肥胖人群成為了上述疾病的易感群體,有的老年肥胖患者可能同時(shí)患有上述幾種疾病。運(yùn)動(dòng)作為一種科學(xué)有效的減肥方法,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于肥胖患者的治療處方中。Keating[13]等人的研究表明,不同運(yùn)動(dòng)量和運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度都能有效降低內(nèi)臟脂肪,雖然有些運(yùn)動(dòng)方式對(duì)體重影響不明顯,但是內(nèi)臟脂肪都會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)時(shí)間的延續(xù)而明顯下降。本實(shí)驗(yàn)室前期研究證實(shí),運(yùn)動(dòng)處方能顯著降低超重肥胖男女大學(xué)生BMI、體脂及腰臀比,改善身體形態(tài)[14],8周運(yùn)動(dòng)可以導(dǎo)致大鼠的內(nèi)臟脂肪量顯著下降[7]。本研究發(fā)現(xiàn),高脂飲食誘導(dǎo)的老年肥胖大鼠體重、內(nèi)臟脂肪明顯增多,在接受運(yùn)動(dòng)處方干預(yù)后,老年肥胖大鼠的體重和內(nèi)臟脂肪量均下降明顯,且運(yùn)動(dòng)后的內(nèi)臟脂肪量與對(duì)照組老年大鼠相似,而老年大鼠減重效果不明顯,但內(nèi)臟脂肪量顯著下降,可能是老年大鼠本身不肥胖,運(yùn)動(dòng)僅僅減去了老年大鼠的內(nèi)臟脂肪。運(yùn)動(dòng)對(duì)老年肥胖大鼠的體重減輕和內(nèi)臟脂肪的消除有很好的影響,對(duì)老年大鼠內(nèi)臟脂肪的消除也有很好的影響,說明運(yùn)動(dòng)對(duì)老年和老年肥胖人群的健康十分有益。
Resistin在2001年由Steppan[2]等人首次描述,它首先在脂肪組織中被發(fā)現(xiàn),因?yàn)槠渲苯訁⑴cIR作用而命名。隨后Moon[15]等人重組了老鼠Resistin,發(fā)現(xiàn)飲食誘導(dǎo)的小鼠和基因肥胖小鼠會(huì)糖耐量受損,阻斷Resistin會(huì)改善肥胖小鼠的血糖濃度和葡萄糖耐受量,證實(shí)了Resistin過量表達(dá)會(huì)增加肥胖和IR的患病風(fēng)險(xiǎn)。Shuldiner[16]等人研究認(rèn)為Resistin對(duì)胰島素敏感性和葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)影響較大,是肥胖導(dǎo)致IR的直接原因。但隨著研究的深入,人們對(duì)Resistin與IR的關(guān)系產(chǎn)生質(zhì)疑。本實(shí)驗(yàn)室前期研究發(fā)現(xiàn),8周運(yùn)動(dòng)處方減肥效果明顯,但Resistin水平變化不明顯,Resistin與女大學(xué)生的體重、體脂和BMI無相關(guān)性,與男女大學(xué)生的血糖也無相關(guān)性[17]。Koebnick[4]對(duì)肥胖受試者進(jìn)行4個(gè)月的減肥干預(yù)后,發(fā)現(xiàn)人的Resistin是不可缺少的,Resistin參與調(diào)節(jié)胰島素敏感性,是脂代謝的調(diào)節(jié)因子,維持脂肪組織的儲(chǔ)存,誘導(dǎo)脂肪酸再酯化,隨著受試者的體重與肥胖指標(biāo)得到改善,血漿Resistin濃度上升。De Luis[18]等人通過對(duì)重度肥胖患者減肥手術(shù)后隨訪一年發(fā)現(xiàn),患者的體重、腰圍、體脂率、血壓、總膽固醇均明顯下降,但甾醇、低密度脂蛋白、膽固醇、甘油三酯水平無明顯變化,且Resistin水平在術(shù)后小幅度上升。Olszanecka[19]等人對(duì)比了19名肥胖受試者與22名正常受試者后發(fā)現(xiàn),Resistin在肥胖和正常受試者中沒有相關(guān)性,提示Resistin與肥胖沒有直接關(guān)系。Baris[20]等對(duì)3000多老年人進(jìn)行10個(gè)月的調(diào)查,發(fā)現(xiàn)Resistin與代謝炎癥標(biāo)志物C反應(yīng)蛋白(C-Reactive protein,CRP)、腫瘤壞死因子(Tumor necrosis factor,TNF-α)和IL-6關(guān)系不大,提示Resistin與炎癥也沒有直接關(guān)系。Hayashino[21]等人研究發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)使2型糖尿病(Type 2 diabetes,T2D)患者的IL-6和CRP降低,且隨著運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間延長,IL-6和CRP水平下降更明顯,但Resistin、瘦素等脂肪因子的水平?jīng)]有發(fā)生變化。本研究顯示,老年大鼠與老年肥胖大鼠Resistin的mRNA表達(dá)和血漿濃度沒有差異,提示Resistin作為一個(gè)脂肪因子可能并不參與老年肥胖進(jìn)程,Resistin的生理功能有待進(jìn)一步研究。運(yùn)動(dòng)處方能明顯升高老年大鼠Resistin的mRNA表達(dá),對(duì)老年大鼠及老年肥胖大鼠血漿濃度影響不明顯,運(yùn)動(dòng)對(duì)Resistin的影響結(jié)果存在不一致性,具體原因有待進(jìn)一步研究。
Visfatin是一種脂肪細(xì)胞因子,在脂肪細(xì)胞和免疫細(xì)胞中表達(dá)。先前的一些研究認(rèn)為Visfatin與肥胖關(guān)系密切,血漿Visfatin在肥胖和T2D患者中表達(dá)增加,被認(rèn)為是有害的,但是具體的生理作用機(jī)制還不完全清楚[3]。盡管大多數(shù)實(shí)驗(yàn)研究都指向Visfatin的有害作用,但近年來,有些研究表明Visfatin可能是正常生理活動(dòng)中必不可少的蛋白。Kim[5]等人切除糖尿病大鼠部分胰腺后,血漿Visfatin沒有發(fā)生變化,而中樞Visfatin增多改善了糖尿病大鼠下丘腦的胰島素分泌和胰島素敏感性,維持血糖穩(wěn)態(tài),證實(shí)中樞Visfatin是一種調(diào)節(jié)血糖穩(wěn)態(tài)的正向調(diào)節(jié)劑。Hallschmid[22]等人對(duì)38名受試者進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)腦脊液中存在Visfatin,且腦脊液的Visfatin水平隨著體重增加而降低。Ingelsson[23]等人調(diào)查了374名社區(qū)居民,發(fā)現(xiàn)Visfatin水平與年齡和甘油三酯水平無關(guān),與臨床用于檢測(cè)內(nèi)臟脂肪的指標(biāo)也沒有顯著相關(guān)性,同時(shí)與血脂異常、肥胖以及糖尿病也無明顯關(guān)系。Ersoy[24]等人研究發(fā)現(xiàn)女性的Visfatin與脂肪分布沒有關(guān)系,Visfatin與肥胖參數(shù)BMI、腰臀比和IR沒有相關(guān)性,與血脂參數(shù)之間也沒有相關(guān)性。Dimitriadis[25]等人重組了小鼠的Visfatin后發(fā)現(xiàn),Visfatin增加了分化的T37i細(xì)胞的表達(dá),上調(diào)末端結(jié)合蛋白1,末端結(jié)合蛋白2和骨形態(tài)發(fā)生蛋白7,通過激活I(lǐng)L-6/STAT3通路阻止巨噬細(xì)胞的凋亡。Lim[26]等人通過誘導(dǎo)小鼠心肌缺血,再給該小鼠心肌注射Visfatin發(fā)現(xiàn)能明顯減少心肌梗死面積,可能機(jī)制為Visfatin在心肌再灌注時(shí)是通過激活PI3K/Akt和MEK1/2和抑制MPTP開放而介導(dǎo)的直接細(xì)胞效應(yīng)來保護(hù)心肌的。Veer[27,28]等人發(fā)現(xiàn)Visfatin是一種調(diào)節(jié)輔酶I生物合成、輔酶I依賴性蛋白去乙酰化、血管平滑肌細(xì)胞生存能力的細(xì)胞內(nèi)蛋白,能夠防止小鼠神經(jīng)元突變,Visfatin的增多能夠促進(jìn)血管平滑肌細(xì)胞的存活,激活SIRT2;他的另一項(xiàng)研究將Visfatin基因?qū)胨ダ系娜似交〖?xì)胞內(nèi),發(fā)現(xiàn)Visfatin可以延緩衰老,延長細(xì)胞壽命,增加細(xì)胞抵抗氧化應(yīng)激的能力,Visfatin通過降低p53在SIRT1的靶標(biāo)賴氨酸382上乙酰化的比例,抑制了細(xì)胞衰老,說明Visfatin可通過優(yōu)化SIRT1介導(dǎo)的p53降解來增加人血管平滑肌細(xì)胞的壽命。Plinta[29]等人對(duì)50名青年職業(yè)籃球和手球運(yùn)動(dòng)員在集訓(xùn)期的研究發(fā)現(xiàn),3個(gè)月的密集速度訓(xùn)練會(huì)使Visfatin水平上升。本研究顯示,老年大鼠與老年肥胖大鼠Visfatin mRNA表達(dá)和血漿Visfatin濃度差異不明顯,沒有發(fā)現(xiàn)Visfatin可以促進(jìn)肥胖;本運(yùn)動(dòng)處方對(duì)老年大鼠與老年肥胖大鼠內(nèi)臟脂肪組織Visfatin mRNA表達(dá)和血漿Visfatin濃度影響甚微,可能是由于Visfatin在老年大鼠和老年肥胖內(nèi)臟脂肪組織和血漿中含量過低導(dǎo)致的,具體原因有待進(jìn)一步研究。
綜上所述,本運(yùn)動(dòng)處方能夠降低老年大鼠和老年肥胖大鼠內(nèi)臟脂肪量以及內(nèi)臟脂肪率,具有顯著減肥效果。老年大鼠和老年肥胖大鼠的Resistin和Visfatin mRNA表達(dá)及血漿Resistin和Visfatin濃度差異不明顯,Resistin和Visfatin對(duì)老年肥胖的發(fā)生發(fā)展影響較小,運(yùn)動(dòng)僅對(duì)老年大鼠內(nèi)臟脂肪組織Resistin mRNA表達(dá)有影響。運(yùn)動(dòng)對(duì)老年肥胖大鼠內(nèi)臟脂肪組織Resistin和Visfatin mRNA表達(dá)及血漿濃度影響甚微,可能是Resistin和Visfatin本身在老年肥胖大鼠中含量較少,Resistin和Visfatin在老年肥胖的發(fā)生發(fā)展中影響較小導(dǎo)致的,具體機(jī)制有待進(jìn)一步研究。