有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)Ⅱ型糖尿病大鼠結(jié)腸肌間神經(jīng)叢及結(jié)腸功能障礙的影響*

覃 飛， 郝選明△， 王松濤， 李 翰

(1華南師范大學(xué)，廣東 廣州 510631； 2國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所，北京 100061)

有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)Ⅱ型糖尿病大鼠結(jié)腸肌間神經(jīng)叢及結(jié)腸功能障礙的影響*

覃 飛1， 郝選明1△， 王松濤1， 李 翰2

(1華南師范大學(xué)，廣東 廣州 510631；2國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所，北京 100061)

目的觀察有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合不同飲食方式對(duì)2型糖尿病大鼠結(jié)腸功能的影響，并從腸神經(jīng)的角度探討其神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制，進(jìn)而為糖尿病胃腸功能紊亂的運(yùn)動(dòng)療法提供理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。方法雄性SD大鼠45只，除正常對(duì)照組外其余大鼠經(jīng)高脂飼養(yǎng)和鏈脲佐菌素注射建立2型糖尿病大鼠模型，再隨機(jī)分為普通飼料安靜組、普通飼料運(yùn)動(dòng)組、高脂飼料安靜組和高脂飼料運(yùn)動(dòng)組。運(yùn)動(dòng)組進(jìn)行8周無(wú)負(fù)重游泳訓(xùn)練(60 min/d，5 d/week)。采集血清測(cè)口服葡萄糖耐量，結(jié)腸組織進(jìn)行腸張力測(cè)試、HE染色以及蛋白基因產(chǎn)物9.5(PGP9.5)、P物質(zhì)(SP)和血管活性腸肽(VIP)免疫組化檢測(cè)。結(jié)果(1)糖尿病大鼠結(jié)腸肌間神經(jīng)叢萎縮，神經(jīng)元數(shù)目明顯減少，有氧運(yùn)動(dòng)在一定程度上抑制上述病理改變；(2)有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合合理飲食可明顯升高糖尿病大鼠結(jié)腸SP含量，而高脂膳食結(jié)合運(yùn)動(dòng)干預(yù)未見(jiàn)SP含量明顯改善；(3)不同膳食方式結(jié)合運(yùn)動(dòng)，均能顯著提高糖尿病大鼠結(jié)腸VIP含量；(4)運(yùn)動(dòng)干預(yù)后糖尿病大鼠結(jié)腸平滑肌萎縮減輕，肌纖維增粗，腸張力顯著升高。結(jié)論糖尿病可導(dǎo)致結(jié)腸平滑肌萎縮，腸張力下降；有氧運(yùn)動(dòng)可通過(guò)重塑結(jié)腸肌間神經(jīng)叢而發(fā)揮對(duì)糖尿病機(jī)體結(jié)腸結(jié)構(gòu)和功能的適度改善作用。

糖尿病； 肌間神經(jīng)叢； 有氧運(yùn)動(dòng)； 高脂飲食； 胃腸道功能紊亂

糖尿病胃腸功能紊亂是糖尿病常見(jiàn)的慢性并發(fā)癥之一，流行病學(xué)調(diào)查顯示糖尿病患者出現(xiàn)胃腸道癥狀者高達(dá)75%，表現(xiàn)為腸動(dòng)力不足，消化和吸收機(jī)能障礙，習(xí)慣性便秘或腹瀉等，并可產(chǎn)生特征性的病征——胃輕癱和巨結(jié)腸等。其發(fā)病機(jī)制可能與自主神經(jīng)失衡、腸神經(jīng)病變和平滑肌變性等因素有關(guān)[1]。

腸神經(jīng)是腸壁內(nèi)相對(duì)獨(dú)立于外源性自主神經(jīng)支配的內(nèi)源性神經(jīng)系統(tǒng)，具有完整而復(fù)雜的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此又稱為“腸腦”。腸神經(jīng)不僅在胃腸道平滑肌的運(yùn)動(dòng)和腺體分泌等方面發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用，而且是機(jī)體神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的重要組成部分[2]。大量運(yùn)動(dòng)干預(yù)的研究已證實(shí)，長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)糖尿病患者具有良好的整體調(diào)節(jié)作用[3]。但是，運(yùn)動(dòng)對(duì)于糖尿病胃腸功能和腸神經(jīng)影響的相關(guān)研究還鮮見(jiàn)報(bào)道。運(yùn)動(dòng)是否有助于改善和預(yù)防糖尿病患者胃腸功能紊亂？運(yùn)動(dòng)對(duì)糖尿病胃腸功能的影響與腸神經(jīng)系統(tǒng)的關(guān)系如何？針對(duì)這些問(wèn)題，目前我們還不能提供清晰的解答?；诖?，本研究通過(guò)建立2型糖尿病大鼠模型，觀察有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合不同飲食方式對(duì)結(jié)腸平滑肌功能的影響，并分析結(jié)腸肌間神經(jīng)叢形態(tài)學(xué)和胃腸肽含量的變化，旨在以腸神經(jīng)為切入點(diǎn)較為深入地探討有氧運(yùn)動(dòng)調(diào)整糖尿病胃腸功能紊亂的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制，并在實(shí)踐上為糖尿病運(yùn)動(dòng)處方提供理論基礎(chǔ)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

材 料 和 方 法

1材料

1.1動(dòng)物 SPF級(jí)雄性SD大鼠45只，8周齡，體重(220±20)g，許可證號(hào)為SCXK(粵)2011-0020，購(gòu)自中山大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。

1.2主要試劑 鏈脲佐菌素(streptozotocin，STZ)(Sigma)；蛋白基因產(chǎn)物9.5(protein gene product 9.5，PGP9.5)、P物質(zhì)(substance P，SP)和血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide，VIP)抗體(北京博奧森生物技術(shù)有限公司)；SP Rabbit HRP Kit (DAB)(北京康為世紀(jì)生物科技有限公司)；氯化乙酰膽堿(上海源葉生物科技有限公司)。

1.3主要儀器 JPS-5型血糖儀(北京怡成)；16導(dǎo)生物信息采集系統(tǒng)(Power lab)；多導(dǎo)離體器官水平浴槽及配套器材(成都泰盟)；石蠟包埋機(jī)、脫水機(jī)、染色機(jī)和石蠟切片機(jī)(Leica)；顯微鏡(Olympus)。

2方法

2.1模型構(gòu)建與分組 大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1周，隨機(jī)分為正常對(duì)照組(normal control， NC，8只，普通飼料)和模型組(37只，高脂飼料)。喂養(yǎng)5周后，模型組大鼠禁食12 h后腹腔注射STZ(30 mg/kg)，正常對(duì)照組注射同劑量溶劑(檸檬酸-檸檬酸三鈉緩沖液)。3 d和7 d后分別尾部靜脈取血測(cè)血糖，以空腹血糖濃度≥6.7 mmol/L，隨機(jī)血糖濃度≥16.7 mmol/L為造模成功標(biāo)準(zhǔn)。剔除不達(dá)標(biāo)大鼠5只，將糖尿病模型組大鼠隨機(jī)分為：普通飼料安靜組(diabetes control， DC)、普通飼料運(yùn)動(dòng)組(exercise, E)、高脂飼料安靜組(high-fat diet，HFD)、高脂飼料運(yùn)動(dòng)組(exercise combined with high-fat diet，E+HFD),每組8只。

2.2運(yùn)動(dòng)方案 采用無(wú)負(fù)重游泳訓(xùn)練[3][水深60 cm；水溫：(32±2)℃；活動(dòng)面積：200 cm2]。適應(yīng)性訓(xùn)練1周，初始訓(xùn)練時(shí)間為10 min，隨后每天遞增10 min，最終增加至60 min/d，5 d/week，共8周。

2.3口服葡萄糖耐量試驗(yàn)(oral glucose tolerance test，OGTT) 各組大鼠禁食12 h，尾部靜脈取血檢測(cè)空腹血糖，隨后分別在灌服葡萄糖(2 g/kg)后30 min、60 min和120 min檢測(cè)血糖水平[4]。

2.4結(jié)腸張力實(shí)驗(yàn) 大鼠處死后，迅速取出約2 cm長(zhǎng)的近端結(jié)腸(自盲腸與結(jié)腸交界處2 cm以下)，4 ℃臺(tái)氏液中清洗。剪取1.5 cm的腸段，無(wú)彈性細(xì)線結(jié)扎，置于37 ℃的恒溫灌流浴槽內(nèi)(持續(xù)通入95% O2和5% CO2混合氣體)。腸段一端固定在平滑肌槽反應(yīng)室的下端，另一端與張力傳感器相連，張力傳感器給予1 g負(fù)荷，多導(dǎo)生理記錄儀采集腸段平滑肌機(jī)械收縮活動(dòng)信號(hào)。待腸段自發(fā)收縮活動(dòng)平穩(wěn)后，記錄結(jié)腸平滑肌自發(fā)收縮和1×10-7mol/L乙酰膽堿處理后的收縮曲線。MedLab分析軟件處理數(shù)據(jù)。

2.5結(jié)腸形態(tài)光學(xué)顯微鏡觀察 于回盲部向遠(yuǎn)心端1 cm處切取結(jié)腸組織后，冰生理鹽水沖洗腸腔，10%中性甲醛溶液進(jìn)行固定48 h后，常規(guī)乙醇梯度脫水，石蠟包埋連續(xù)切片, 片厚5 μm，HE染色, 中性樹(shù)脂封片, 鏡下觀察結(jié)腸縱形肌和環(huán)形肌厚度、平滑肌肌纖維、肌間神經(jīng)叢形態(tài)結(jié)構(gòu)及有無(wú)出血、炎癥等現(xiàn)象。

2.6結(jié)腸神經(jīng)PGP9.5、VIP和SP免疫組化染色檢測(cè) 采用SP法進(jìn)行免疫組化染色，DAB顯色，常規(guī)脫水、透明、封固。在100和400倍的光鏡視野下，分別對(duì)相鄰切片的PGP9.5、VIP和SP染色陽(yáng)性細(xì)胞進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。顯微鏡下胞漿有棕色顆粒者為陽(yáng)性細(xì)胞，運(yùn)用Image-Pro Plus軟件進(jìn)行陽(yáng)性面積定量分析，得出積分吸光度(IA)，每張切片中采集5個(gè)視野。

3統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

數(shù)據(jù)用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示，用SPSS Statistics 17.0統(tǒng)計(jì)軟件處理；組間比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA)，方差一致時(shí)采用LSD進(jìn)行兩兩多重比較，方差不一致時(shí)，采用Tamhane’s T2進(jìn)行兩兩多重比較,以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1口服葡萄糖耐量試驗(yàn)

如圖1所示，與正常對(duì)照組(NC)相比，糖尿病對(duì)照組(DC)和糖尿病高脂膳食組(HFD)的空腹血糖和OGTT各時(shí)點(diǎn)血糖值均顯著升高(P<0.01)。糖尿病運(yùn)動(dòng)各組與糖尿病對(duì)照組(DC)和糖尿病高脂膳食組(HFD)相比，OGTT各時(shí)點(diǎn)的血糖值均顯著降低(P<0.05或P<0.01)。

Figure 1. Changes of plasma glucose in oral glucose tolerance test in different groups. Mean±SD.n=8.**P<0.01vsNC;☆☆P<0.01vsHFD;#P<0.05,##P<0.01vsDC.

圖1各組大鼠口服糖耐量試驗(yàn)的血糖變化

2結(jié)腸張力測(cè)試

如表1所示，正常對(duì)照組(NC)乙酰膽堿刺激下腸張力與靜息腸張力相比顯著升高(P<0.05)。糖尿病各組與正常對(duì)照組(NC)相比，各狀態(tài)下腸張力及腸張力變化率均顯著下降(P<0.01)。糖尿病高脂膳食組(HFD)與糖尿病對(duì)照組(DC)相比，各狀態(tài)下腸張力顯著下降(P<0.05)。糖尿病運(yùn)動(dòng)組(E)與其它糖尿病各組相比，各狀態(tài)下腸張力顯著升高(P<0.05)。

表1結(jié)腸張力試驗(yàn)結(jié)果

Table 1. The tension of smooth muscle in colon (Mean±SD.n=8)

GroupBasictension(g)Tensionwithacetylcholine(g)Changerateoftension(%)NC1.04±0.251.37±0.23*32.32±4.31DC0.52±0.17##0.62±0.17##19.51±7.54##E0.75±0.27#&△0.92±0.22##&△23.24±6.56#HFD0.33±0.19##&&0.38±0.21##&15.18±4.10##E+HFD0.39±0.21##0.43±0.19##15.76±5.17##

*P<0.05vsbasic tension;#P<0.05，##P<0.01vsNC;&P<0.05,&&P<0.01vsDC;△P<0.05vsE+HFD.

3結(jié)腸平滑肌組織結(jié)構(gòu)觀察(圖2)

3.1正常對(duì)照組(NC) 平滑肌排列緊密，肌纖維呈梭形平行排列，細(xì)胞核呈橢圓形位于中央，肌間存在少量結(jié)締組織纖維。

3.2糖尿病對(duì)照組(DC) 環(huán)形肌變薄，肌纖維變細(xì)，部分萎縮。胞漿呈現(xiàn)空泡樣變性，部分胞核固縮，肌層膠原纖維增生。

3.3糖尿病運(yùn)動(dòng)組(E) 縱、環(huán)肌均變厚，肌纖維增粗，同時(shí)出現(xiàn)膠原纖維，細(xì)胞核固縮現(xiàn)象減少，肌纖維萎縮得到一定程度改善。

3.4糖尿病高脂膳食組(HFD) 環(huán)形肌及縱形肌變薄, 以縱形肌厚度變薄為著，肌纖維萎縮程度加劇，胞漿空泡樣變性, 甚至塌陷，大量胞核固縮，肌層膠原纖維增生。

3.5糖尿病高脂膳食運(yùn)動(dòng)組(E+HFD) 縱形肌變厚，環(huán)形肌厚度、肌纖維萎縮程度、肌纖維組織結(jié)構(gòu)與糖尿病高脂膳食組 (HFD)相比無(wú)明顯變化，平滑肌纖維化改變加重。

Figure 2. The histomorphology of smooth muscle in colon (HE staining).

圖2結(jié)腸平滑肌組織形態(tài)學(xué)觀察

4大鼠結(jié)腸肌間神經(jīng)叢PGP9.5免疫表達(dá)

如圖3所示，PGP9.5陽(yáng)性表達(dá)主要分布在結(jié)腸肌間神經(jīng)叢神經(jīng)元胞漿內(nèi)。正常對(duì)照組(NC)大鼠可見(jiàn)PGP9.5陽(yáng)性表達(dá)深且分布均勻。糖尿病對(duì)照組(DC)PGP9.5陽(yáng)性表達(dá)染色下降，神經(jīng)元細(xì)胞減少，且存在變性、壞死和空泡樣改變。糖尿病運(yùn)動(dòng)組(E)PGP9.5陽(yáng)性表達(dá)加深，但仍存在少量神經(jīng)叢空泡樣改變。糖尿病高脂膳食組 (HFD) 呈現(xiàn)PGP9.5低陽(yáng)性表達(dá)，神經(jīng)元細(xì)胞變性、壞死和空泡樣改變程度加重。糖尿病高脂膳食運(yùn)動(dòng)組(E+HFD)與糖尿病高脂膳食組 (HFD)相比雖有部分神經(jīng)元細(xì)胞PGP9.5陽(yáng)性表達(dá)上升，但神經(jīng)元細(xì)胞變性、壞死和空泡樣改變程度并無(wú)明顯改善。

如圖4所示，糖尿病各組與正常對(duì)照組(NC)相比，大鼠結(jié)腸肌間神經(jīng)叢PGP9.5陽(yáng)性表達(dá)均極顯著降低(P<0.01)。糖尿病高脂膳食組 (HFD)和糖尿病高脂膳食運(yùn)動(dòng)組(E+HFD)與糖尿病對(duì)照組(DC)相比，PGP9.5陽(yáng)性表達(dá)均極顯著下降(P<0.01)。而糖尿病運(yùn)動(dòng)組與其它糖尿病各組相比，肌間神經(jīng)叢PGP9.5陽(yáng)性表達(dá)均極顯著升高(P<0.01)。

Figure 3. The expression of PGP9.5 in colon (immunohistochemical staining,×400).A:NC; B:DC; C:E; D:HFD; E: E+HFD.

圖3各組大鼠結(jié)腸PGP9.5的陽(yáng)性表達(dá)

Figure 4. The expression of PGP9.5 in colon.Mean±SD.n=8.**P<0.01vsNC;#P<0.05,##P<0.01vsDC△△P<0.01vsE.

圖4各組大鼠結(jié)腸PGP9.5的陽(yáng)性表達(dá)量

5結(jié)腸組織胃腸肽VIP、SP含量檢測(cè)

如圖5、6所示，糖尿病各組與正常對(duì)照組(NC)相比，結(jié)腸SP和VIP陽(yáng)性表達(dá)顯著降低(P<0.01)。糖尿病運(yùn)動(dòng)組(E)與其它糖尿病組相比，SP和VIP陽(yáng)性表達(dá)均顯著升高(P<0.01或P<0.05)。糖尿病高脂膳食運(yùn)動(dòng)組(E+HFD)與糖尿病對(duì)照組(DC)、糖尿病高脂膳食組(HFD)比較，結(jié)腸肌間神經(jīng)叢SP表達(dá)無(wú)顯著變化。而糖尿病高脂膳食組(HFD) 肌間神經(jīng)叢VIP陽(yáng)性表達(dá)顯著低于糖尿病對(duì)照組(DC)和糖尿病高脂膳食運(yùn)動(dòng)組(E+HFD)(P<0.05)。

Figure 5. The expression of SP in colon. Mean±SD.n=8.*P<0.05,**P<0.01vsNC;△P<0.05,△△P<0.01vsE.

圖5各組大鼠結(jié)腸SP的陽(yáng)性表達(dá)量

Figure 6. The expression of VIP in colon. Mean±SD.n=8.**P<0.01vsNC;#P<0.05vsDC;△△P<0.01vsE;&P<0.05vsE+HFD.

圖6各組大鼠結(jié)腸VIP的陽(yáng)性表達(dá)量

討 論

1有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)2型糖尿病大鼠血糖水平的影響

既往研究證明：長(zhǎng)期處于胰島素抵抗的高糖狀態(tài)將導(dǎo)致機(jī)體穩(wěn)態(tài)失衡、代謝紊亂繼而引起組織病變和功能受損等代謝綜合征[5]。本研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可使正常飲食和高脂飲食的糖尿病大鼠的空腹血糖和OGTT血糖明顯改善，說(shuō)明中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)可改善糖尿病大鼠的糖代謝功能。這可能是由于運(yùn)動(dòng)可以使胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中關(guān)鍵蛋白的表達(dá)和活性增高，在一定程度上增強(qiáng)了胰島素的信號(hào)傳遞，使糖尿病下降的胰島素敏感性回升所致[6]。

2有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)Ⅱ型糖尿病大鼠結(jié)腸肌間神經(jīng)叢的影響

腸神經(jīng)系統(tǒng)(enteric nervous system，ENS) 是胃腸道內(nèi)一套獨(dú)特的壁內(nèi)局部神經(jīng)系統(tǒng)，在腸壁內(nèi)形成黏膜下叢(Meissner plexus)和肌間叢(Auerbach plexus)，控制胃腸道的運(yùn)動(dòng)、分泌、血流和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)等功能，并把胃腸與中樞神經(jīng)系統(tǒng)及自主神經(jīng)系統(tǒng)聯(lián)系起來(lái)。肌間神經(jīng)叢位于大部分消化道縱形肌和環(huán)形肌之間，其神經(jīng)元釋放的遞質(zhì)主要調(diào)控平滑肌固有電活動(dòng)和機(jī)械舒縮[2]。

PGP9.5是由212個(gè)氨基酸組成的胞漿蛋白，特異性地存在于神經(jīng)節(jié)及彌散分布的神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞中，可作為神經(jīng)元和神經(jīng)纖維的特異性標(biāo)志物[7]。本研究結(jié)果表明糖尿病對(duì)照組(DC)PGP9.5陽(yáng)性表達(dá)減弱，神經(jīng)元細(xì)胞數(shù)目減少，存在變性、壞死和空泡樣改變。已有研究證實(shí)代謝紊亂與微血管損害在糖尿病神經(jīng)病變中起著重要作用，其中多元醇、晚期蛋白糖基化終末產(chǎn)物、蛋白激酶C、氨基已糖等途徑是經(jīng)典的發(fā)病途徑，它們均與高糖狀態(tài)下產(chǎn)生的氧化應(yīng)激有關(guān)[8]。研究表明糖尿病機(jī)體的還原型輔酶II(NADPH)大量消耗加重了氧化應(yīng)激引起的神經(jīng)組織損傷。高血糖時(shí)活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)生過(guò)多，抑制了GAPDH的活性，導(dǎo)致6-磷酸葡萄糖的累積，引起神經(jīng)組織對(duì)肌酸攝取減少，神經(jīng)能量供應(yīng)降低，致使細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能受損[9]。本研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病運(yùn)動(dòng)組(E)與糖尿病對(duì)照組(DC)相比 PGP9.5 陽(yáng)性表達(dá)明顯增強(qiáng)(P<0.01)，神經(jīng)叢空泡樣改變得以改善，分析其機(jī)制可能是有氧運(yùn)動(dòng)在降低血糖的同時(shí)，提高了糖尿病機(jī)體的抗氧化能力。研究已證實(shí)適量有氧運(yùn)動(dòng)可啟動(dòng)機(jī)體抗氧化系統(tǒng)，通過(guò)升高機(jī)體超氧化物歧化酶Mn(Mn-SOD)、超氧化物歧化酶Cu/Zn(Cu/Zn-SOD)和過(guò)氧化氫酶(CAT)，提高谷胱甘肽(GSH)和NADPH氧化酶的表達(dá)水平而適度提高機(jī)體的抗氧化能力[10]。因此，本研究中糖尿病運(yùn)動(dòng)組大鼠結(jié)腸神經(jīng)叢呈現(xiàn)的良好改善，提示有氧運(yùn)動(dòng)可提高機(jī)體的抗氧化能力、增強(qiáng)抗氧化酶活性，進(jìn)而通過(guò)多條途徑發(fā)揮對(duì)腸神經(jīng)組織的保護(hù)作用。

3有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)Ⅱ型糖尿病大鼠結(jié)腸神經(jīng)肽P物質(zhì)和血管活性腸肽的影響

胃腸道平滑肌的功能受肌間神經(jīng)叢釋放的神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)，其中興奮性神經(jīng)遞質(zhì)有SP、乙酰膽堿、5-羥色胺等；抑制性神經(jīng)遞質(zhì)有VIP、一氧化氮等[2]。這些神經(jīng)遞質(zhì)以協(xié)調(diào)對(duì)抗的關(guān)系發(fā)揮著對(duì)胃腸道功能的調(diào)節(jié)作用。

SP是興奮性運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元遞質(zhì)，能抑制胃腸道黏膜分泌，刺激腸道運(yùn)動(dòng)。本研究顯示糖尿病各組與正常對(duì)照組相比,SP陽(yáng)性表達(dá)均呈現(xiàn)極顯著降低(P<0.01)，同時(shí)伴有腸道運(yùn)動(dòng)功能減弱(表1)，提示SP含量下降可能是導(dǎo)致糖尿病大鼠結(jié)腸傳輸功能減弱的原因之一。糖尿病高脂膳食運(yùn)動(dòng)組(E+HFD)與糖尿病對(duì)照組(DC)、糖尿病高脂膳食組(HFD)比較，肌間神經(jīng)叢SP表達(dá)無(wú)明顯改變。說(shuō)明糖尿病機(jī)體在高脂飲食狀態(tài)下施加運(yùn)動(dòng)療法，SP含量未出現(xiàn)明顯改善。糖尿病運(yùn)動(dòng)組與其它糖尿病各組比較，SP陽(yáng)性表達(dá)均顯著升高(P<0.01或P<0.05)，但仍然顯著低于正常對(duì)照組(P<0.05)。說(shuō)明長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合合理飲食，對(duì)結(jié)腸SP含量雖有一定程度的改善，但與正常機(jī)體仍有差距。因此，糖尿病腸動(dòng)力障礙病人在結(jié)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的同時(shí)，建議輔以藥物等其它治療手段，以改善或恢復(fù)腸道的動(dòng)力機(jī)能。

VIP是抑制性腸運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元遞質(zhì)，能促進(jìn)腸道平滑肌舒張，抑制收縮。本研究中，糖尿病各組大鼠結(jié)腸VIP含量與正常大鼠相比均顯著降低(P<0.01)，有氧運(yùn)動(dòng)結(jié)合合理飲食干預(yù)后結(jié)腸VIP陽(yáng)性表達(dá)雖明顯提高，但與正常組仍有顯著差距。值得注意的是，在高脂飲食狀態(tài)下，糖尿病大鼠通過(guò)運(yùn)動(dòng)后VIP含量升高非常顯著，但SP變化不明顯，說(shuō)明糖尿病高脂膳食運(yùn)動(dòng)組(E+HFD)大鼠的結(jié)腸SP和VIP分泌量失衡，相對(duì)增多的VIP將導(dǎo)致結(jié)腸過(guò)度松弛和腸動(dòng)力下降。提示，在高脂飲食狀態(tài)下，進(jìn)行運(yùn)動(dòng)可能會(huì)進(jìn)一步促使結(jié)腸SP/VIP的失衡，進(jìn)而影響腸道的功能。

4高脂飲食對(duì)Ⅱ型糖尿病大鼠ENS的影響

合理飲食控制是Ⅱ型糖尿病治療的關(guān)鍵，近年流行病和臨床研究表明：糖尿病患者的脂肪攝入量有增多趨勢(shì)，高脂會(huì)加重脂質(zhì)代謝紊亂導(dǎo)致血管病變，進(jìn)而引發(fā)視網(wǎng)膜病變[11]、糖尿病腎病[12]、心血管疾病[13]等多種并發(fā)癥。Ohtsubo等[14]揭示了高脂肪飲食與糖尿病分子信號(hào)通路改變之間的關(guān)系，高脂通過(guò)激活胰腺β細(xì)胞內(nèi)信號(hào)通路而引起其它器官和組織的代謝缺陷，這些受影響的器官和組織包括肝臟、肌肉和脂肪，它們共同導(dǎo)致了糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展。

本實(shí)驗(yàn)構(gòu)建Ⅱ型糖尿病大鼠模型后對(duì)2組大鼠繼續(xù)進(jìn)行高脂喂養(yǎng)，結(jié)果表明：對(duì)不改變高脂飲食習(xí)慣的糖尿病大鼠輔以運(yùn)動(dòng)干預(yù)，結(jié)腸ENS無(wú)法達(dá)到預(yù)期改善，且更容易出現(xiàn)結(jié)腸平滑肌纖維化和腸動(dòng)力紊亂等并發(fā)癥。

5有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)Ⅱ型糖尿病大鼠結(jié)腸平滑肌結(jié)構(gòu)及肌間神經(jīng)叢功能的影響

腸神經(jīng)系統(tǒng)病變可以影響胃腸道的功能，尤其是肌間神經(jīng)叢及其釋放遞質(zhì)的變化與腸平滑肌動(dòng)力紊亂存在緊密聯(lián)系。本研究各項(xiàng)指標(biāo)顯示，各組糖尿病大鼠的結(jié)腸肌間神經(jīng)叢均出現(xiàn)不同程度的PGP9.5陽(yáng)性表達(dá)下降，神經(jīng)元細(xì)胞變性、壞死和空泡樣改變(P<0.05或P<0.01)，且SP和VIP陽(yáng)性表達(dá)極顯著降低(P<0.01)。腸神經(jīng)系統(tǒng)不僅可作為“腸腦”調(diào)節(jié)胃腸道平滑肌的動(dòng)力，同時(shí)也是胃腸道平滑肌的“營(yíng)養(yǎng)能源庫(kù)”，為其提供養(yǎng)分[2]。因此，本研究中糖尿病大鼠腸神經(jīng)出現(xiàn)的病理改變可能是其腸動(dòng)力下降、環(huán)形肌變薄、肌纖維變細(xì)萎縮和肌層膠原纖維增生的主要原因之一。

與糖尿病對(duì)照組(DC)相比較，糖尿病運(yùn)動(dòng)組(E)的腸張力顯著升高，肌層變厚，肌纖維增粗，細(xì)胞核固縮現(xiàn)象減少，肌纖維萎縮得到一定程度改善，同時(shí)肌層膠原纖維增生增多。說(shuō)明伴隨肌間神經(jīng)元結(jié)構(gòu)、數(shù)目、神經(jīng)肽(SP、VIP)含量的明顯改善，結(jié)腸平滑肌處于修復(fù)狀態(tài)。但值得注意的是，結(jié)腸平滑肌組織在修復(fù)過(guò)程中伴隨膠原纖維的生成，肌層膠原纖維的過(guò)度增生是否會(huì)對(duì)腸道平滑肌運(yùn)動(dòng)功能產(chǎn)生負(fù)面影響，則需要實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)一步去觀察。此外，糖尿病高脂膳食運(yùn)動(dòng)組(E+HFD)與糖尿病高脂膳食組(HFD)比較，雖縱形肌變厚，但環(huán)形肌厚度、肌纖維萎縮程度、肌纖維組織結(jié)構(gòu)、腸張力無(wú)明顯變化，同時(shí)平滑肌纖維化嚴(yán)重。上述發(fā)現(xiàn)提示：在不改變高脂飲食的情況下，運(yùn)動(dòng)對(duì)腸道平滑肌和腸神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的良好作用將受到抑制。

綜上所述，本研究提示，合理飲食結(jié)合有氧運(yùn)動(dòng)可在一定程度上通過(guò)促進(jìn)糖尿病機(jī)體的“腸神經(jīng)系統(tǒng)”重塑，使SP和VIP等腸神經(jīng)肽的合成與分泌發(fā)生良好改變，進(jìn)而改善腸道平滑肌萎縮現(xiàn)象和提高腸動(dòng)力功能，這些作用對(duì)于防治糖尿病胃腸功能紊亂具有重要的意義。但上述變化伴隨腸壁膠原纖維生成增多現(xiàn)象，在糖尿病患者長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)的過(guò)程中需要繼續(xù)觀察和評(píng)價(jià)腸平滑肌纖維化對(duì)腸道功能及其整體健康水平的影響。

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Effectofaerobicexerciseonmyentericplexusandcolonicdysfunctionintype2diabeticrats

QIN Fei1, HAO Xuan-ming1, WANG Song-tao1, LI Han2

(1SouthChinaNormalUniversity,Guangzhou510631,China;2ChinaInstituteofSportScience,Beijing100061,China.E-mail:hxm@scnu.edu.cn)

AIM: To observe the effect of aerobic exercise and dietary patterns on the colonic function of type 2 diabetic rats and the enteric nervous mechanism.METHODSThe rat model of type 2 diabetes was induced by high-fat diet (HFD) and streptozotocin (30 mg/kg, ip) injection, and the rats were divided into diabetes control (DC) group, HFD group, exercise (E) group and exercise combined with high fat diet (E+HFD) group. Some other healthy rats were arranged into normal control (NC) group. The rats in E group and E+HFD group

8-week swimming training (5 d/week, 60 min/d). The colon samples were collected at the end of the 8th week for observation of the pathological changes by HE staining and for detection of colonic tension and expression of protein gene product 9.5(PGP9.5), substance P(SP) and vasoactive intestinal peptide (VIP).RESULTSDiabetes induced significant myenteric plexus damages and marked reduction of neurons, while exercise protected the enteric nervous system from injuries. The expression of SP significantly increased in the rats with long-term aerobic exercise combined with a reasonable diet. However, high-fat diet combined with exercise did not obviously up-regulate SP. The positive expression of VIP in the colon significantly increased in both E group and E+HFD group. Aerobic exercise attenuated the atrophy and increased the tension in colonic smooth muscles.CONCLUSIONDiabetes induces muscular atrophy and tension attenuation in colonic smooth muscle, which can be reversed in some extent by aerobic exercise through the remolding of enteric nervous system.

Diabetes mellitus; Myenteric plexus; Aerobic exercise; High-fat diet; Gastrointestinal disorder

R875

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2013.06.018

1000- 4718(2013)06- 1059- 06

2012- 12- 06

2013- 04- 01

華南師范大學(xué)研究生科研創(chuàng)新基金資助項(xiàng)目(No.2012kyjj116)

△通訊作者 Tel: 020-39310230; E-mail： hxm@scnu.edu.cn