不同運動強度對高脂血癥小鼠血脂的調節作用研究

朱淦芳，魏純鐳，程東慶

1 引言

高脂血癥是體內脂質代謝紊亂導致血脂水平增高的一種病癥，也就是指血液中一種或多種脂質成分異常增高并由此引發一系列臨床病理表現的病癥。高脂血癥對身體的直接損害是加速全身動脈粥樣硬化，因為全身的重要器官都要依靠動脈供血、供氧，一旦動脈被粥樣斑塊堵塞，就會導致嚴重的后果。大量研究資料表明，高脂血癥與腦卒中、心肌梗死、心臟猝死、糖尿病、高血壓、脂肪肝等的發病有著密切關系，是形成冠心病的主要危險因素之一。此外，高脂血癥還可誘發膽結石、胰腺炎，加重肝炎，導致男性性功能障礙、老年癡呆癥等疾病。

近年來，隨著人們生活習慣特別是飲食習慣的改變等多種因素的影響，高脂血癥的發病率有明顯增高的趨勢，它的危害是隱匿、逐漸、進行性和全身性的。目前預防與治療高脂血癥的方法有：飲食治療，藥物治療，運動治療。飲食治療見效比較緩慢；藥物治療，包括中藥、西藥和中西醫結合治療，但有調查顯示，藥物治療往往會帶來一些不可避免的副作用，因此，不建議長期服用［4］；運動治療采取消耗體內能量促進代謝，提高體內某些酶活性來降低血糖血脂，是一項長久可行的，經濟方便的方法。但對運動強度的效果研究不夠深入。

因此，本課題研究通過不同跑步強度的干預和洛伐他?。ㄖ委煾咧Y最常用的處方藥）治療［7］，對小鼠的血清、肝的膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）等水平的調節作用進行實驗研究［8］，為預防和治療高脂血癥提供參考。

2 研究對象與方法

2.1 儀器與材料

2.1.1 主要實驗儀器

可調速平面跑步機（型號：800，IITC）；分光光度計（型號：Unico 2000）；冷凍高速離心機（型號：Labofuge 400R，Thermo Scientific）；精密電子天平（型號：T200，G＆G）；4℃冰箱（BCD-205E/Y，海爾集團）；微量加樣器；旋渦混合器（型號：XW-80A，上海精科實業有限公司）；研磨器等。

2.1.2 實驗試劑

TC、TG、HDL-C試劑盒（溫州東甌津瑪生物技術有限公司提供），洛伐他汀粉末（浙江海正藥業股份有限公司惠贈），其他常用試劑均購自華東醫藥股份公司。

2.1.3 高脂飼料

79％基礎飼料、1％膽固醇、10％蛋黃粉和10％豬油，由浙江省醫學科學研究院動物中心代為加工，低溫保存。

2.2 實驗對象

昆明種健康小鼠100只，由浙江中醫藥大學動物中心提供，體重22～26g。動物生產合格證號SCXK（滬）2002-0010，動物設施合格證號SYXK（浙）2003-0003，動物實驗合格證號（1996）第22-00223號。

2.3 實驗方法

2.3.1 高脂血癥小鼠模型的建立

1.適應性飼養：昆明種小鼠90只，雌雄各半。適應性飼養3d后，隨機選取10只小鼠，雌雄各半，眼球取血，測定TC、TG、、HDL-C水平；解剖小鼠取出整個肝臟，觀察肝臟生長情況，并稱取0.1g制成20％的勻漿，測定TC、肝臟TG，結果顯示，血脂和肝脂水平無異常。

2.高脂血癥建模：正常對照組小鼠20只喂飼基礎飼料；其余小鼠為模型組喂飼高脂飼料，每鼠每天平均6g，觀察小鼠生理情況，實驗中沒有出現消瘦、蛻毛、食欲不佳的小鼠。

14d后選取兩組小鼠各10只，禁食18h，摘眼球取全血于1.5mL EP管中，4℃，4 000rpm離心10min，提取上清液，用試劑盒（酶偶聯比色法）測定血清TC、TG、HDL-C。

稱量小鼠體重后，斷頸處死，取出整個肝臟，肉眼觀察肝臟病變，可明顯看到模型組小鼠的肝臟腫大、邊緣圓鈍、包膜緊張、外觀呈土黃色、與周圍組織有粘連、切面有油膩感，快速在生理鹽水中浸洗，吸水紙吸干生理鹽水后稱重，并計算肝重與體重比值，在相同部位精確稱取肝組織0.1g，冰水中用研磨器制成20％的勻漿，4℃，4 000rpm離心10min，提取上清液，測定TC、TG。與喂飼高脂飼料前比確定是否已形成高脂血癥模型。

模型組血清血脂的TC、TG測得的濃度與正常對照組相比顯著性升高（P＜0.05）、HDL-C濃度顯著性降低（P＜0.05）；模型組肝臟的TC、TG測得的濃度與正常對照組相比顯著性升高（P＜0.05），說明高脂血癥模型建立成功。

2.3.2 不同跑步強度干預實驗

1.分組

選取10只喂飼基礎飼料的小鼠作為正常對照組，50只喂飼高脂飼料的高脂模型組小鼠隨機分成5組：洛伐他汀治療組10只，高強度跑步干預組10只，中強度跑步干預組10只，低強度跑步干預組10只，其余的10只為高脂模型對照組，每組雌雄各半，并進行標記，異性分籠飼養，自由飲水，持續時間為21d。

2.干預［2］

跑步干預組：繼續喂飼高脂飼料，每天進行跑步干預，持續21d。

將3組跑步干預的小鼠都放在平面跑步機上適應性訓練5min，將平面跑步機速度調到最小轉數（10m/min），每通道2只小鼠一起進行。觀察小鼠是否身體健全，符合實驗要求，選取能適應強迫跑步的小鼠進行實驗［1］。

第1周運動強度：將平面跑步機速度調到10m/min，高強度跑步干預組、中強度跑步干預組、低強度跑步干預組的持續運動時間依次為30min、20min、10min，即300m、200m、100m的鍛煉量，一周不間斷鍛煉。

第2周運動強度：將平面跑步機速度調到12m/min，高強度跑步干預組、中強度跑步干預組、低強度跑步干預組的持續運動時間依次為45min、30min、15min，即540m、360m、180m的鍛煉量，一周不間斷鍛煉。

第3周運動強度：將平面跑步機速度調到14m/min，高強度跑步干預組、中強度跑步干預組、低強度跑步干預組的持續運動時間依次為60min、45min、30min，即840m、630m、420m的鍛煉量，一周不間斷鍛煉。

正常對照組：繼續喂飼基礎飼料，每鼠每天平均6g，不強迫運動，在籠中自由走動。

高脂模型對照組：繼續喂飼高脂飼料，每鼠每天平均6g，不強迫運動，在籠中自由走動。

洛伐他汀治療組：繼續喂飼高脂飼料，每鼠每天平均6g，每天0.2mL洛伐他汀懸濁液灌胃，不強迫運動，在籠中自由走動。

所有小鼠每天0.2mL生理鹽水灌胃，記錄小鼠生理狀況、死亡個體等跑步情況，，記錄小鼠毛發色澤，食欲等生理狀況。

3.測定

各組小鼠21d后，禁食18h，摘眼球取全血，測定血清TC、TG、HDL-C。稱量小鼠體重后，斷頸處死，取出整個肝臟，肉眼觀察肝臟病變。提取上清液，測定TC、TG（方法同上）。

2.3.3 統計與評價

1.統計：使用SPSS 17.0對實驗數據進行分析和處理，數據以均數±標準差（±S）表示，組間比較采用t檢驗（P＜0.05具有顯著性差異，P＜0.01具有極顯著性差異）。

2.評價：適應性飼養及造模中，小鼠生理狀況都良好，正常飲食，毛發有光澤，動作敏捷，大小便正常，沒有出現死亡個例，說明本實驗的喂飼方法合理。

適應性跑步干預中大多數小鼠都能在1min后強迫跑步，有些腳趾破口出血，屬正?，F象，小鼠生理狀況都良好，正常飲食，毛發有光澤，動作敏捷，大小便正常，沒有出現死亡個例，說明本實驗的小鼠身體狀況能夠適應強迫性的跑步干預。

運動干預的第1～3周期間，小鼠生理狀況都良好，正常飲食，毛發有光澤，動作敏捷，大小便正常，沒有出現死亡個例，說明本實驗中所采取的運動強度沒有達到小鼠體力透支的極限，屬于適當的運動鍛煉。

洛伐他汀治療組小鼠的血清TC、TG、HDL-C測得的濃度與模型組相比具有顯著性差異（P＜0.05），說明21d的治療時間可以降低高脂血癥癥狀。

運動干預組的3組，血清TG、TC、HDL-C濃度相對于高脂模型組有顯著性變化，說明了跑步干預在21d的治療時間后，起到了改善高脂血癥的作用。

3 結果與分析

3.1 正常對照組和模型組各指標比較

從表1顯示，實驗14d后，高脂模型組小鼠血清TC、TG、HDL-C的數據與正常對照組相比，均有顯著性差異。

從表2、表3顯示，高脂模型組的肝重與體重的比值與正常對照組相比有極顯著性差異，體重無明顯差異，高脂模型組小鼠的肝臟TC、TG的數據與正常對照組相比，TC、TG的濃度均有顯著性差異，其中TC具有極顯著性差異。

從上述3個表中的數據可分析出，通過14d的高脂飼料喂飼，本實驗中的小鼠已成功建立高脂模型。

3.2 不同運動強度對高脂血癥小鼠血脂的調節作用

3.2.1 不同運動強度干預下對各組小鼠血清TC、TG、HDL-C指標的影響

從表4顯示，高脂模型組小鼠血清TC、TG、HDL-C的數據與正常對照組相比，均有極顯著性差異，說明高脂模型建模成功。

表1 正常對照組小鼠和模型組小鼠血脂各指標比較一覽表 （±S）

表1 正常對照組小鼠和模型組小鼠血脂各指標比較一覽表 （±S）

注：＊、＊＊分別為與正常對照組比較，P＜0.05、P＜0.01。下同。

TC（mmol/L）TG（mmol/L）HDL-C（mmol/L）正常對照組2.20±0.23 1.59±0.32 1.65±0.36高脂模型組 2.53±0.21＊2.05±0.40＊ 1.43±0.22＊

表2 正常對照組小鼠和高脂模型組小鼠體重、肝重與體重的比值一覽表 （±S）

表2 正常對照組小鼠和高脂模型組小鼠體重、肝重與體重的比值一覽表 （±S）

體重（g） 肝重與體重的比值（％）正常對照組30.1±3.8 3.82±0.27高脂模型組 32.8±3.5 4.09±0.19＊＊

表3 正常對照組小鼠和高脂模型組小鼠肝脂各指標比較一覽表 （±S）

TC（mmol/L） TG（mmol/L）正常對照組1.82±0.33 2.95±1.39高脂模型組 3.09±0.61＊＊ 5.66±1.62＊

表4 不同干預下各組小鼠血清TC、TG、HDL-C指標對照一覽表 （±S）

表4 不同干預下各組小鼠血清TC、TG、HDL-C指標對照一覽表 （±S）

注：＊、＊＊分別為與正常對照組比較，P＜0.05、P＜0.01；°、°°分別為與高脂模型組比較，P＜0.05、P＜0.01；●、●●分別為與高強度跑步干預組比較，P＜0.05、P＜0.01。下同。

TC（mmol/L） TG（mmol/L） HDL-C（mmol/L）正常對照組 2.30±0.23 1.51±0.32 1.65±0.25高脂模型組 2.63±0.31＊＊ 2.14±0.61＊＊ 1.33±0.26＊＊洛伐他汀治療組 1.61±0.22＊＊°° 1.63±0.38＊＊°° 1.73±0.20＊°高強度跑步干預組 1.71±0.49＊° 1.45±0.43＊＊°° 1.88±0.12＊＊°°中強度跑步干預組 1.92±0.51 1.97±0.45＊° 1.53±0.26●低強度跑步干預組 2.26±0.21● 2.46±0.63＊°● 1.53±0.18●●

洛伐他汀治療組和高強度跑步干預組的血清TC、TG、HDL-C濃度與高脂模型組小鼠血清TC、TG、HDL-C濃度比較，均有顯著性差異，且洛伐他汀治療組和高強度跑步干預組的數值比較接近，說明高強度跑步干預組的效果與洛伐他汀治療組的效果相似，在以后的預防和治療中，高強度的跑步可以代替藥物治療，減少副作用。

高強度跑步干預組與低強度跑步干預組在TC、TG濃度上存在顯著性差異，高強度跑步干預組與中、低強度跑步干預組在HDL-C濃度上分別存在顯著性差異和極顯著性差異。說明中強度跑步干預組及低強度跑步干預組的跑步運動量還不夠，起到的作用還不夠顯著。

3.2.2 不同運動強度干預下各組小鼠體重、肝重與體重的比較

從表5顯示，高脂模型組小鼠的肝重與體重的比值相對于正常對照組存在顯著性差異，其他均無明顯差異，但從數據上能看出高強度跑步干預組最低且與洛伐他汀治療組相似；中強度、低強度跑步干預組依次次之，相比正常組而言，中強度跑步干預組還是有優勢的。從體重的數據情況來看，肝重與體重的比值的結果大體相同，說明在高強度跑步干預下，小鼠生理狀況良好，未達到體力透支，運動干預強度適中。

表5 不同干預下小鼠體重、肝重與體重的比值一覽表 （±S）

表5 不同干預下小鼠體重、肝重與體重的比值一覽表 （±S）

體重（g） 肝重與體重的比值（％）正常對照組31.1±3.7 3.52±0.45高脂模型組 36.5±3.1 3.91±0.23＊洛伐他汀治療組 28.7±3.0 3.23±0.66高強度跑步干預組 28.5±2.6 3.20±0.41中強度跑步干預組 29.7±2.8 3.35±0.67低強度跑步干預組30.8±3.4 3.67±0.70

3.2.3 不同運動強度干預下各組小鼠肝臟TC、TG指標的影響

洛伐他汀治療組與高強度跑步干預組的肝臟TC、TG濃度相對于高脂模型組，都存在極顯著性差異，說明兩種干預對高脂血癥都起到了很好的治療作用，且洛伐他汀治療組和高強度跑步干預組的數值接近，說明高強度跑步干預組的治療程度和洛伐他汀治療組相近；中強度跑步干預組的肝臟TC、TG濃度相對于高脂模型組存在顯著性差異，低強度跑步干預組的肝臟TC、TG濃度相對于高脂模型組則不存在顯著性差異，同時中強度跑步干預組、低強度跑步干預組相對于高強度跑步干預組，肝臟TC、TG濃度都存在極顯著性差異，說明中強度的跑步干預對高脂血癥還是有些改善的，而低強度的跑步干預則沒有起到明顯作用，與高強度的跑步干預相比，中、低強度都是不夠的。

表6 不同干預下各組小鼠肝臟TC、TG指標比較一覽表 （±S）

表6 不同干預下各組小鼠肝臟TC、TG指標比較一覽表 （±S）

TC（mmol/L） TG（mmol/L）正常對照組 1.95±0.13 2.86±1.36高脂模型組 3.19±0.41 5.68±1.62洛伐他汀治療組 1.64±0.46＊＊°° 2.34±0.40＊＊°°高強度跑步干預組 1.46±0.46＊＊°° 2.14±0.74＊＊°°中強度跑步干預組 2.06±0.31＊°●● 3.38±0.65＊°●●低強度跑步干預組 2.61±0.47●● 4.21±0.79＊●●

從上述3個表中的數據可以分析出：洛伐他汀治療組和高強度跑步干預組對治療高脂血癥有明顯的成效，而中、低強度的跑步干預強度還不夠，達到的效果不理想，因此，本實驗通過數據整理分析得到，高強度跑步干預組的跑步強度是治療早期高脂血癥療效最好、最合理的運動強度。

4 討論

隨著我國經濟的發展，中國人的飲食模式正由低脂肪多蔬菜的飲食模式向高脂肪少蔬菜的飲食模式迅速轉型。1997年由世界衛生組織（WHO）的調查結果顯示，1989年，18％以上的中國人的飲食為低脂飲食，而到1997年，少于4％的中國人的飲食為低脂飲食，60％以上的中國城市居民的飲食為高脂飲食。2002年城市居民每人每日油脂消費量由1992年的37g增加到44g，脂肪供能比達到35％，超過WHO推薦的30％的上限。城市居民谷類食物供能比僅為47％，明顯低于55％～65％的合理范圍。

2004年衛生部公布的近兩年的中國居民營養與健康狀況調查結果顯示，我國城市居民畜肉類及油脂消費過多，谷類食物消費偏低。高脂飲食可以導致肥胖、糖尿病、高血壓、動脈粥樣硬化、冠心病、膽結石、胰腺炎和脂肪肝等疾病。肥胖還與乳腺癌、子宮內膜癌和結腸癌等多種癌癥的發病率升高有著密切關系，高脂飲食可以增加癌癥的發病率，其風險程度不低于吸煙。膳食高脂肪、高能量和體力活動減少與超重、肥胖、糖尿病及血脂異常的發生密切相關。

肥胖和高脂血癥除了遺傳因素外，主要是由于脂肪攝入過多，體力活動不足，長期能量過剩所致。研究表明，攝入富含脂肪的食物，動物飽腹感差，且僅需不到2％的能量就能轉化成機體脂肪，高脂飲食鼠肌肉解偶聯蛋白UCP23mRNA表達能力下降，線粒體氧耗減少，產熱減少，儲存增加形成肥胖，飲食高脂與體脂量和血脂成正比。尋找高脂血癥的發病原因，探討高脂血癥的預防和治療已成為目前國內外學者研究的熱點和難點。

在對高脂血癥運動干預的機制開展深入研究的同時，我國研究人員進行了大量的高脂血癥運動干預的臨床觀察，從實驗結果來看，不同形式的運動方案對于高脂血癥患者血脂狀況的改善起到了積極的促進作用，具體表現為：運動降低了TC、TG水平、LDL-C、極低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL-C）、載脂蛋白B（Apolipoprotein B，ApoB）水平，升高了HDL-C和載脂蛋白A1（ApolipoproteinA1，ApoA1）水平，使高脂血癥誘發冠心病、動脈粥樣硬化、高血壓等危險因素降低，改善了患者的健康水平，延長了壽命等。而不同的運動方式及運動強度對改善血脂的研究國內外的相應較少。

對有氧運動的強度和時間安排，美國運動醫學會1996年提出：人體健身運動的適宜強度是本人最大強度的60％，適宜時間是每天30～60min。

本實驗從單一跑步方面來驗證降脂效果，選擇跑步的原因是：跑步屬于耐力型，運動到的肌群較多，簡便易行，人人可做。設立了高、中、低3個強度的對照訓練，其中高強度跑步干預之下，高脂模型小鼠的TG和TC含量明顯降低，HDL-C明顯上升，而中強度跑步干預和低強度跑步干預未達到較好的效果，間接說明在強度適當的情況下，每天的有氧耐力鍛煉對癥狀是起作用的。也許，小鼠的高強度運動量對于人類來說是比較適合的運動強度，畢竟人類的運動能力要高于小鼠。

目前研究表明，系統參加耐力訓練的男、女運動員都一致的表現出血漿HDL-C濃度升高，平均升高20％～35％，而參加速度、力量訓練的運動員則無明顯變化［6］。Sgouraski在研究急性運動對HDL-C的影響時，以78名運動員用最大強度運動15min后，發現HDL-C都有不同程度的提高，其中以長跑運動員最高。Zhang JQ等研究發現，正常人和高脂血癥患者以60％˙VO2max運動1h后，其蛋白脂肪酶濃度明顯上升并可持續24h［6］。

雌雄高脂模型小鼠在本實驗的運動干預下，都呈現出一致的結果，說明，高脂血癥的發病率與性別無明顯相關性［5］，且運動效果也與性別無明顯相關性［3］。

5 小結

1.高強度跑步干預組小鼠喂飼高脂飼料的情況下，給予3周強度分別為300m/d、540m/d、840m/d不間斷的鍛煉，生長良好，無死亡現象，血清TC、TG、HDL-C和肝臟TC、TG濃度接近正常對照組，較高脂模型組有極顯著性差異，對早期高脂血癥有明顯療效，與洛伐他汀治療的效果相似。

2.中強度跑步干預組小鼠喂飼高脂飼料的情況下，給予3周強度分別為200m/d、360m/d、630m/d不間斷的鍛煉，生長良好，無死亡現象，血清TC、TG、HDL-C和肝臟TC、TG濃度較正常對照組存在顯著性差異，較高脂模型組有顯著性差異，對早期高脂血癥無明顯療效，不及高強度跑步干預組的療效。

3.低強度跑步干預組小鼠喂飼高脂飼料的情況下，給予3周強度分別為100m/d、180m/d、420m/d不間斷的鍛煉，生長良好，無死亡現象，血清TC、TG、HDL-C和肝臟TC、TG濃度較正常對照組存在顯著性差異，較高脂模型組有顯著性差異，對早期高脂血癥無明顯療效，不及中強度跑步干預組的療效，更不及高強度跑步干預組的療效。

因此，給予患有早期高脂血癥的小鼠3周高強度不間斷的跑步鍛煉，可以使高脂血癥小鼠血清、肝臟TC、TG濃度明顯降低，同時血清HDL-C濃度明顯上升，與藥物洛伐他汀治療相似，可為以后的人類高脂血癥治療提供參考。

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［5］劉靖，陸大祥，戚仁斌，等.性別對小鼠高脂血癥動物模型的影響［J］.中國比較醫學雜志，2010，20（9）：16-18.

［6］王昕，李丹.耐力運動對脂代謝的影響研究［J］.南京體育學院學報（自然科學版），2005，4（2）：21-24.

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