有氧運動聯(lián)合KGM對高脂膳食大鼠胰島素抵抗形成中肝臟Adiponectin/PPARα通路的影響

高品操 徐廣艷 常永娜 金其貫

(懷化醫(yī)學(xué)高等專科學(xué)校，湖南 懷化 418000)

目前認(rèn)為脂質(zhì)代謝紊亂可能是誘導(dǎo)胰島素抵抗(IR)的直接原因。研究表明高脂能競爭性抑制葡萄糖的轉(zhuǎn)運而迅速形成IR。游離脂肪酸(FFA)和甘油三酯(TG)、低密底脂蛋白膽固醇(LDL)等這些脂類水平在血漿中的升高，是導(dǎo)致IR的重要原因。通過肝臟Adiponectin/PPARα信號通路改變脂肪和糖代謝來預(yù)防和改善IR是當(dāng)前研究新的熱點。研究表明有氧運動能夠增加脂聯(lián)素(APN)在血清及肝臟中含量，APN結(jié)合受體2(AdipoR2)激活過氧化物增殖物激活受體α(PPARα)，而PPARα能夠通過增加脂肪β氧化，同時運動訓(xùn)練可刺激PPARα的主要配體——長鏈不飽和脂肪酸氧化的增加，直接刺激了PPARα蛋白的表達(dá)，另外長期的耐力訓(xùn)練使得機(jī)體釋放的腎上腺素成為促進(jìn)PPARα蛋白表達(dá)潛在因素，而有氧運動上調(diào)PPARα蛋白的表達(dá)改善IR已經(jīng)得到證實〔1～4〕。(KGM)能夠改善末梢組織對胰島素的敏感性，減少對胰島素的需要，降低血糖〔5〕，它對2型糖尿病的治療作用已在人和動物模型的實驗中得到證實〔6，7〕。本研究旨在觀察有氧運動和(或)補(bǔ)充KGM 對高脂高糖膳食大鼠IR 形成過程中肝臟Adiponectin/PPARα信號通路調(diào)節(jié)脂肪代謝的影響。

1 材料與方法

1.1動物 選用清潔級雄性SD大鼠(購于浙江省實驗動物中心)50只，6周齡，體重180～220 g，隨機(jī)分為五組：對照組(C組，普通飲食)、高脂飲食組(HF組)、高脂飲食+運動組(HE組)、高脂飲食+葡甘聚糖組(HK組)、高脂飲食+運動訓(xùn)練+葡甘聚糖組(HEK組)，分籠飼養(yǎng)，飼養(yǎng)溫度(20±2)℃，光照時間12 h左右，每天更換1次墊料，保持籠內(nèi)干燥。除C組喂以普通飼料，其它四組喂高脂飼料，自由飲食。

1.2運動方案 C組、HF組不運動，HE、HK及HEK組采用無負(fù)重游泳，60 min/d，6次/w。第1周進(jìn)行適應(yīng)性游泳鍛煉，第1次運動時間為20 min，以后每天遞增10 min，經(jīng)1 w增加至60 min，以后每周維持此運動量，共持續(xù)運動10 w。游泳池為100 cm×70 cm×60 cm長方體，水深50 cm，水溫(32±1)℃。

1.3材料制備 動物在末次運動鍛煉結(jié)束后，禁食12 h，第二天晨依次按50 mg/kg的劑量腹腔注射2%的戊巴比妥鈉進(jìn)行腹腔麻醉，然后從腹主動脈取血5 ml，注入無菌玻璃試管中，4℃靜置1 h后，4 000 r/min離心10 min后，分離血清。在2 h內(nèi)測定空腹血糖、其余保存于-40℃冰箱中，以備測胰島素、APN等指標(biāo)。在相同肝葉去適量肝組織，用錫箔紙包裹后立即放入液氮中保存，以制備組織勻漿，測定肝臟組織中APN、AdipoR2、PPARα、TG及總膽固醇(TC)的含量。

1.4主要指標(biāo)及測試方法 采用全自動生化分析儀測試FPG，儀器為日立7150型全自動生化分析儀。空腹胰島素(FINS)、肝臟TC、TG、APN、AdipoR2、PPARα，均采用ELISA法測試，試劑盒均購自美國R﹠B(Rapidbio分裝)，測定儀器為美國產(chǎn)的ELX800型酶標(biāo)儀。用考馬斯亮藍(lán)法測定肝組織蛋白含量，試劑盒購于南京建成生物研究所，測試儀器為上海產(chǎn)的722型紫外分光光度計，均嚴(yán)格按照試劑盒說明操作。

2 結(jié) 果

2.1各組大鼠FPG、FINS以及引申指數(shù)HOMA-IR的變化 經(jīng)過11 w的高脂高糖膳食喂養(yǎng)后，與C組相比，HF組大鼠FPG、FINS水平及HOMA-IR極其顯著升高(P均<0.05)；通過雙因素方差分析可知，有氧運動和補(bǔ)充KGM可以顯著降低高脂膳食大鼠FPG、FINS水平及HOMA-IR(均P<0.05)，有氧運動聯(lián)合KGM雖使高脂膳食大鼠FPG、FINS水平及HOMA-IR進(jìn)一步降低(均P<0.05)，但是沒有顯著的交互作用。見表1。

表1 各組大鼠FPG、FINS水平以及HOMA-IR變化

2.2各組大鼠肝臟中TC和TG含量的變化 經(jīng)過11 w的高脂高糖膳食喂養(yǎng)后，與C組相比，HF組大鼠肝臟中TC、TG含量顯著性增加(均P<0.05)；通過雙因素方差分析可知，有氧運動可使高脂膳食大鼠肝臟中TC、TG含量顯著性降低(P<0.05)；補(bǔ)充KGM可使高脂膳食大鼠肝臟中TC含量降低，但無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)，而補(bǔ)充KGM使高脂膳食大鼠肝臟中TG含量明顯降低(P<0.05)，有統(tǒng)計學(xué)意義。有氧運動聯(lián)合KGM對高脂膳食大鼠肝臟中TC、TG具有顯著的交互作用。見表2。

2.3各組大鼠肝臟APN、AdipoR2和PPARα含量的變化 與C組相比，HF組大鼠肝臟APN、PPARα含量顯著降低(P<0.05)，而HF組肝臟AdipoR2含量卻升高。通過雙因素方差分析可知，有氧運動可以顯著增加肝臟APN含量和PPARα含量，降低肝臟AdipoR2含量；補(bǔ)充KGM可以顯著增加肝臟APN和PPARα，肝臟AdipoR2含量雖然降低，但沒有統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)；有氧運動聯(lián)合補(bǔ)充KGM可以進(jìn)一步升高肝臟APN和PPARα含量，降低肝臟AdipoR2含量具有顯著的交互作用。見表3。

表2 各組大鼠肝臟中TC、TG含量變化

表3 各組大鼠肝臟中APN、AdipoR2、PPARα水平的變化

3 討 論

脂質(zhì)代謝紊亂可能是高脂飲食大鼠致IR形成的直接原因，而有氧運動可有效地改善機(jī)體的血脂代謝。本研究說明，長期的有氧運動訓(xùn)練一方面能夠有效地減少高脂高糖膳食大鼠肝臟中TG和TC的合成，另一方面可能增加脂肪的氧化，從而有效地改善機(jī)體的血脂代謝，改善IR。

有氧運動中改善血脂代謝紊亂的機(jī)制可能是運動需要消耗大量的能量，促進(jìn)骨骼肌對糖和脂肪的利用，糖原合成酶的活性提高，使糖原合成和儲備增加；同時運動能提高交感神經(jīng)興奮性，降低胰島素水平〔8〕；運動使脂蛋白酯酶的活性增加，致使體內(nèi)脂肪分解增加，合成TG脂肪大量減少，降低肝臟TG含量，血清TG分解代謝增強(qiáng)，同時也增加了TG的表面成分向LDL轉(zhuǎn)移，增加了LDL的分子量，從而形成HDL；另外，動物實驗中發(fā)現(xiàn)，小鼠肌肉中的基礎(chǔ)INSR酪氨酸激酶在運動后活力明顯增高，肌肉IS與肌肉LPL活力密切相關(guān)，不僅糖代謝在肌肉收縮過程中得到改善，脂肪代謝也得到了相應(yīng)的改善〔9〕，從而改善IR。

糖尿病的肝細(xì)胞存在嚴(yán)重的糖脂代謝紊亂，由于胰島素缺乏和(或)IR使肝細(xì)胞利用葡萄糖氧化來提供的能量減少，從利用葡萄糖和脂肪酸功能轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀跞客ㄟ^脂肪酸的β氧化提供能量。而PPARα可以進(jìn)一步誘導(dǎo)與編碼脂肪酸攝取及β氧化有關(guān)基因的表達(dá)，從而提高肝細(xì)胞對脂肪酸的攝取和利用。PPARα受體經(jīng)活化后，能夠增加HDL合成，降低TG、TC，調(diào)控脂肪酸過氧化物酶氧化和線粒體氧化，同時還能調(diào)節(jié)脂質(zhì)的攝取和貯存〔9〕。APN通過與AdipoR1和AdipoR2結(jié)合，激活PPARα、腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)和 p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)?；罨腜PARα能促使脂肪酸向肝臟轉(zhuǎn)移，促使肝臟細(xì)胞乙酰CoA羧化酶的磷酸化，增強(qiáng)肉酯酰轉(zhuǎn)移酶的活化，促進(jìn)肝內(nèi)脂肪酸β-氧化，抑制糖異生；另外，PPARα也可以直接刺激肝及巨噬細(xì)胞中LPL 基因的表達(dá)，促進(jìn)TG水解，繼而減少血漿中脂肪酸的產(chǎn)生和降低TG的濃度。p38MAPK也可以激活PPARα，并增強(qiáng)PPAR協(xié)同刺激因子(PGC-1α)的磷酸化，從而促進(jìn)脂肪酸β-氧化，同時促進(jìn)葡萄糖轉(zhuǎn)運，增加骨骼肌對葡萄糖攝取，改善IR。

關(guān)于有氧運動干預(yù)高糖高脂膳食大鼠IR中肝臟Adiponectin/PPARα信號通路的研究文獻(xiàn)還比較少。血液中低APN水平多伴有高FFA水平，提示高濃度的FFA可能抑制了APN的分泌。通過運動降低血液中FFA的濃度，從而提高APN的表達(dá)。同時，有氧運動促使FFA氧化增加導(dǎo)致PPARα配體大量增加，直接刺激了PPARα蛋白的表達(dá)；其激活可進(jìn)一步調(diào)節(jié)其下游因子CPT-1的表達(dá)，增加脂肪酸的利用，降低TG和TC。黃彩華等〔10〕研究顯示經(jīng)過24 w每周3次規(guī)律的有氧運動顯著降低了2型糖尿病絕經(jīng)后婦女FBG和胰島素水平，改善了胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)，并使血清APN水平升高，運動改善胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)與APN的升高密切相關(guān)。本研究說明長期有氧運動能夠改善高糖高脂膳食大鼠APN的分泌，進(jìn)而增加肝臟中PPARα蛋白含量。

KGM是一種天然的膳食纖維，其降低血清TC和TG的效果優(yōu)于其他膳食纖維〔11〕。在胃腸道中KGM能與膽固醇結(jié)合，并促進(jìn)其排泄，從而降低血膽固醇水平〔12〕。當(dāng)血脂未達(dá)正常水平時，還可起到調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、預(yù)防高脂血癥的作用。王小燕等〔13〕研究表明葡甘聚糖低、中、高3 個劑量均具有降低血糖、胰島素、血脂和減肥的療效，其安全性、耐受性良好。與中、低劑量的葡甘聚糖相比，高劑量葡甘聚糖對控制FBG及降低胰島素、血脂水平的療效更好。本研究說明可以通過提高高脂膳食大鼠APN的分泌，提高肝臟中PPARα含量來加強(qiáng)肝臟的脂肪代謝，從而有效地預(yù)防IR的形成。

有氧運動聯(lián)合KGM對于改善高脂膳食大鼠的脂肪代謝比單純有氧運動或補(bǔ)充KGM更加有效。有氧運動聯(lián)合KGM不僅顯著地增強(qiáng)Adiponectin/PPARα信號通路來改善脂肪代謝，改善高脂膳食大鼠的IR狀態(tài)，而且其效果比單純進(jìn)行有氧運動鍛煉或補(bǔ)充KGM更加有效。有氧運動或補(bǔ)充KGM可有效改善血脂代謝，同時增強(qiáng)了肝臟中Adiponectin/PPARα信號通路來改善脂肪代謝，這種效果在有氧運動結(jié)合KGM組中尤為顯著。提示有氧運動或補(bǔ)充KGM可作為臨床預(yù)防和治療高脂血癥及IR的有效手段。

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