運動和 2，3，7，8—四氯二苯并二噁英單獨和聯合作用對大鼠血脂的影響

蔡愛芳

摘 要：從運動與健康的視角出發，研究運動、 2，3，7，8-TCDD 兩個因素及其聯合作用對大鼠血脂的影響，試圖發現運動能否改變 2，3，7，8-TCDD 這類環境內分泌干擾物對脂代謝的影響，來改變人類對肥胖等代謝性疾病發病機制的認識，為運動干預治療代謝性疾病提供理論支持。采用2x2析因設計將 SD 大鼠隨機分為 4 組，即對照組（ C）、運動組（ E）、染毒組（ T）和運動染毒組（ ET），每組 8 只。 腹腔注射染毒，首劑量 6.4μg/kg·bw，之后每隔 1 周給予上述劑量的 21%持續染毒，連續 7 周。尾部負重 5%bw 游泳運動，每周 5 天，每次 30 分鐘。給藥后第 1、 3、 4、 6、 8 周末內眥靜脈取血檢測血脂指標， 8 周末處死動物，稱肝臟濕重、檢測肝臟組織病理學。結果表明，染毒大鼠肝臟均呈現毒性效應，表現為肝臟濕重增加，肝臟組織出現明顯的病理學改變，血清甘油三酯，總膽固醇增高。 毒性效用在 T 組大鼠表現更為明顯， ET 組毒性效用較 T 組有所改善。析因分析結果表明，運動與 2，3，7，8-TCDD 對大鼠血脂聯合作用效應為相加作用。以上結果提示，二噁英能夠引起血脂增高，肝臟脂質沉積，運動可以改善二噁英造成的肝臟脂質沉積及脂質轉運。

關鍵詞：運動； 2，3，7，8-四氯二苯并二噁英；聯合作用；血脂

中圖分類號：G804.7 文獻標識碼：A 文章編號：1006-2076（2015）03-0067-06

Abstract：This article from the perspective of sports and health， studied the alone and combined effects of exercise and 2，3，7，8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin on serum lipid of rats， trying to find if the exercise can change environmental endocrine disruptors 2，3，7，8 - TCDD effects on lipid metabolism. In order to change new understanding of the pathogenesis of obesity and other metabolic diseases and provide a corresponding support for the hypothesis that exercise might prevent the metabolic diseases caused by dioxin. SD rats were subjected to 2x2 factorial experimental design and assigned randomly into four groups of eight rats each group， including control group （C）， exercise group（E）， TCDD exposure group （T） and the combined group （ET）. Groups T and ET were intraperitoneally given 2，3，7，8-TCDD in a first dose of 6.4μg/kg o w， and thereafter， they were administrated a maintenance dosage by 21% of the first dose weekly for 7 weeks. Groups E and ET swam 30 min every day with a tail load of 5% body weight for 5 days per week. The blood samples were collected through the inner canthus vein at the end of 1st， 3rd， 4th， 6th， 8th weekends， and[HT][HK]

二噁英是一種典型的持久性有機污染物， 環境中二噁英主要來源于化學工業生產過程、垃圾焚燒、汽車尾氣排放等。 二噁英共包含210種化合物，其中2，3，7，8-四氯二苯并二噁英（ 2，3，7，8-TCDD） 毒性最強。 隨著工業化的發展，二噁英污染有愈演愈烈的趨勢。大量流行病學調查發現二噁英這種持久性有機污染物因其生物富集性、親脂性、難降解、高毒性等特點，與人類發育異常、生殖障礙、免疫功能失調、代謝紊亂及癌癥發生密切相關，嚴重危害到人類健康。近年來， 二噁英也引起了醫學界廣泛關注， 國外有些學者提出二噁英作為一種環境內分泌干擾物可以通過影響脂類代謝和脂肪生成而引起肥胖癥的發生[1]目前我國膳食習慣趨向于攝入大量的脂類食物，這勢必增加了親脂性二噁英污染物的暴露機會。 致使二噁英干擾正常代謝而引發代謝性疾病。運動作為預防和治療疾病的功效是大家有目共睹的。 本研究從運動與健康的視角出發，研究運動、 2，3，7，8-TCDD兩個因素及其聯合作用對大鼠血脂的影響，試圖發現運動能否改變2，3，7，8-TCDD這類環境內分泌干擾物對脂代謝的影響，來改變人類對肥胖等代謝性疾病發病機制的新認識，為運動干預治療代謝性疾病提供理論支持。

1 材料與方法[HTSS]

1.1 主要試劑與儀器

2，3，7，8-TCDD 購于美國 Cerilliant 公司（批號： ER061809-02）； 血清甘油三酯試劑盒、 血清總膽固醇試劑盒購于德國羅氏診斷有限公司； 蘇木素-伊紅染液購于賽馳生物有限公司； 油紅 O 染液購于美國 Sigma 公司。 全自動生化分析儀 COBAS6000，德國羅氏公司； 冰凍切片機 CM1850， Leica 公司； 石蠟切片機RM2135， Leica 公司；光學顯微鏡 BX51 及 IPP 圖像采集分析系統 OlymPus 公司。

1.2 實驗動物分組及染毒、運動方案

7周齡VAF/SPF級雄性SD大鼠32只， 體重（230±15） g， 購自北京維通利華實驗動物中心，許可證編號： SCXK（京）2012-0001。 適應性喂養并適應性運動7d后采用2×2析因設計[2-3]將大鼠按體重隨機分為4組：對照組（ C組，等體積的溶劑玉米油）、運動組（ E組，等體積的溶劑玉米油+運動）、染毒組（ T組，2，3，7，8-TCDD染毒） 、運動染毒組（ ET組， 2，3，7，8-TCDD 染毒+運動） ，每組8只。 采用腹腔注射染毒，首次劑量6.4 μg/kg·bw， 之后每隔1周給予上述劑量的21%持續染毒[4]，連續7周。 采用尾部負重5%bw[5]游泳運動，水溫（30±2）℃， 每天1次，每次30 min，每周5天。 國家標準嚙齒類動物常規飼料喂養，自由飲水、飲食，自動控制晝夜循環（12 h/12 h），溫度（22±2）℃，濕度（50±10）%。

1.3 觀察指標與實驗方法

觀察大鼠攝食、飲水、活動、皮毛、大小便情況及體重變化等一般狀況。分別于給藥的第 1、 3、 4、 6、 8 周末前一天給予大鼠禁食， 內眥靜脈取血，分離血清， 羅氏公司全自動生化分析儀測定甘油三酯、總膽固醇。 8 周末麻醉處死后取肝臟，準確稱量肝臟濕重，計算肝臟臟器系數（肝臟濕重/體重×100%），肝臟組織部分置于 4%多聚甲醛中固定后做石蠟切片，常規 HE 染色， 部分用 OCT包埋劑包埋做冰凍切片，油紅 O 染色， 進行組織病理學檢查。

1.4 數據統計學分析

實驗數據的計量資料用均數±標準差（[AKx-]±s）表示， SPSS17.0軟件進行統計分析。 多組樣本均數差異的顯著性比較采用單因素方差分析，聯合作用定性評價采用析因設計方差分析[6]，P<0.05為具有統計學差異。

2 結果與分析

2.1 實驗過程中大鼠的表觀狀況

整個實驗過程中， 各組大鼠皮毛光滑、精神狀態良好、活動能力正常；眼、耳、鼻、口均未出現異常分泌物；攝食量、飲水量及大便等均未見明顯異常。實驗過程中各組動物體重隨時間的變化如表1所示。由表1可見， 各組大鼠體重呈增長趨勢，但每組增長趨勢不同。實驗結束時， E組、 T組、 ET組與對照組比較體重明顯減輕， ET組表現更為明顯，差異有統計學意義（P<0.01）。析因方差分析表明運動對大鼠體重主效應明顯（F=15.24，Sig=0.001），2，3，7，8-TCDD對大鼠體重主效應明顯（F=9.159，Sig=0.005），運動與2，3，7，8-TCDD對大鼠體重的交互效應不明顯（F=1.382，Sig=0.250），即無明顯的協同或拮抗作用。從研究結果可以看出，E組大鼠體重顯著減輕，T組大鼠體重顯著減輕，ET組大鼠體重減輕更加明顯，說明兩者聯合作用對大鼠體重的影響增強，由于析因分析表明運動與2，3，7，8-

3 討論

3.1 運動與2，3，7，8-TCDD單獨及聯合作用對大鼠一般健康狀況的影響

本實驗研究運動與2，3，7，8-TCDD的單獨及聯合作用效應。結果表明，實驗過程中，各組大鼠精神狀態、活動能力等沒有明顯異常。與前人吳景歡[7]報道亞慢性接觸TCDD的大鼠皮毛顏色正常，動作靈敏，活動自如，能夠自由進食、飲水，食物和水的消耗情況與未接觸TCDD對照組大鼠相似的文獻一致。Croutch C等[4]報道SD大鼠首次給予3.2 μg/kg·bw的2，3，7，8-TCDD，然后用維持劑量發現大鼠體重增加較正常對照組大鼠緩慢，第9周開始體重與對照組比較有明顯差異（P<0.05），說明2，3，7，8-TCDD染毒能夠影響大鼠體重的自然增長。大量文獻曾報道適宜強度的有氧運動可以減控大鼠體重。本研究結果顯示，各組大鼠體重呈現出不同的增長趨勢，8周實驗結束時，E組、T組、ET組與對照組比較體重明顯減輕，差異有統計學意義（P<0.01）與前人文獻報道相一致。各組大鼠中ET組增長最慢，體重最低，認為這是運動和2，3，7，8-TCDD聯合作用的結果。由于析因分析表明運動與2，3，7，8-TCDD對大鼠體重的影響無明顯協同或拮抗作用，可初步判斷二者聯合作用只是簡單的相加作用。

3.2 運動與2，3，7，8-TCDD單獨及聯合作用對大鼠肝臟的影響

大量研究已經證實2，3，7，8-TCDD肝臟毒性非常明顯，急性TCDD染毒后引起肝臟毒性以肝臟腫大、實質細胞增生與肥大為共同特征。通常用肝臟系數這個簡易指標來評價肝臟毒性。本實驗結束時，T組、ET組肝臟濕重、肝臟系數明顯增加，與C組比較差異有統計學意義（P<0.01），Boverhof等[8]研究發現給予小鼠30 μg/kg·bw TCDD，24小時后肝臟系數開始明顯增加（P<0.05），并發現肝臟系數增加隨著TCDD染毒劑量的增加而增加。本實驗大鼠經過8周2，3，7，8-TCDD持續染毒，雖沒有引起大鼠精神狀態、活動能力等表觀狀態的改變，但已經影響到肝臟組織，出現前人文獻報道的肝臟腫大的肝毒性特征。肝臟是脂質從頭合成的主要部位，肝臟出現毒性改變，勢必會影響到肝臟中脂質代謝的合成和轉運。本實驗組織病理學結果顯示常規HE染色，C組、E組結構正常，ET組、T組肝細胞排列紊亂，并伴有炎癥細胞浸潤。表明2，3，7，8-TCDD持續染毒8周，損害了肝臟組織，ET組肝細胞內存在細小的脂滴小泡，T組存在大小不一的脂肪空泡。因為糖原沉積和水樣變也可呈現出空泡，為了進步證明是脂肪變性，又進行了肝臟油紅O染色，結果顯示，C組、E組未看到明顯紅色脂肪滴，而T組出現彌漫性紅色脂肪滴，ET組出現散在的紅色脂肪滴。氧化應激反應是2，3，7，8-TCDD發揮毒性作用的重要環節。大量研究報道2，3，7，8-TCDD引起氧化應激反應促使體內過量活性氧產生，促氧化與抗氧化系統之間平衡被打破，造成多種器官損傷。TCDD發揮的毒性作用是通過與芳香烴受體（AhR）結合后，誘導相應基因、蛋白表達，改變酶的活性。導致氧化應激，使體內生物氧化反應中產生活性氧過量[9]。因此，可以推測本研究發現常規HE染色ET組、T組發生病理學改變可能是由于TCDD誘導的氧化應激引起，ET組病理改變沒有T組明顯，分析認為是由于長期有氧運動起了抗氧化的作用。Sugihara等[10]報道一次性給小鼠口服40 μg/kg·bw TCDD，XO/XDH的活性氧、乙醛氧化酶的水平增高，損傷了細胞膜，可造成小鼠肝臟脂肪變性，特別是在肝中央靜脈周圍。TCDD誘導代謝和基因表達的變化涉及到脂質代謝與運輸、膽汁酸代謝、膽堿代謝、糖酵解及甘油磷脂代謝。Sato等[11]用基因芯片及定量PCR技術研究發現低劑量TCDD就可以通過芳香烴受體來引起肝臟基因表達變化來調節肝臟晝夜節律、脂肪酸、膽固醇的生物合成、脂肪細胞的分化及糖代謝，從而影響到能量代謝。小鼠脂質代謝的改變導致肝臟中甘油三酯、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸的增加，并誘導CD36和其他細胞表面受體及脂肪酶和FA-結合蛋白表達。因此，可以推測本研究油紅O染色發現ET組、T組存在脂質沉積，可能是由于TCDD誘導的脂質代謝與運輸發生變化引起。ET組脂質沉積與T組比較明顯脂肪沉積要少，認為是由于長期有氧運動能夠改善2，3，7，8-TCDD導致的脂質在肝臟中的沉積。

3.3 運動與2，3，7，8-TCDD單獨及聯合作用對大鼠血脂的影響

肝臟、脂肪組織及小腸是合成甘油三酯、膽固醇的主要場所，以肝臟的合成能力最強。內源性甘油三酯主要靠極低密度脂蛋白運輸。當肝臟合成和分泌極低密度脂蛋白的量超過了肝外組織的利用能力時，甘油三酯就會存積在血漿中。內源性膽固醇主要靠低密度脂蛋白轉運，高密度脂蛋白參與膽固醇的逆向轉運，將肝外組織細胞內膽固醇轉運到肝臟轉化為膽汁酸后排出體外。Nishiumi等[12]發現以1μg/kg·bw劑量的TCDD給豚鼠腹腔注射，7天后血清甘油三酯、總膽固醇分別是對照組的3倍和2倍。Sato[11]等研究證實TCDD能夠干擾乙酰乙酰輔酶A合成酶、HMG-CoA合成酶1、固醇調節元件結合因子2等膽固醇合成代謝關鍵酶的基因表達，從而影響膽固醇的代謝。Olsen H[13]報道TCDD可以使葡萄糖的攝取受到抑制，脂肪細胞中脂蛋白脂肪酶的活性降低。當細胞攝取葡萄糖量減少時，就使得肝細胞膜上低密度脂蛋白受體下調，而低密度脂蛋白代謝的主要途徑就是通過肝細胞膜上低密度脂蛋白受體來進行的，如果該受體下調將會升高血清低密度脂蛋白濃度，則血清膽固醇濃度就會升高。血清甘油三脂在脂蛋白脂肪酶的作用下水解后轉移到脂肪組織中，如果脂蛋白脂肪酶活性降低就導致血清中甘油三酯升高和脂肪組織耗竭。本研究結果顯示實驗結束時，T組、ET組血清甘油三酯、總膽固醇增加，與C組比較差異有統計學意義（P<0.01，P<0.05），結果與前人文獻報道相一致。有關運動改善血脂水平文獻報道較多，低強度有氧運動可以顯著降低血清甘油三酯、總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇，而顯著提高高密度脂蛋白膽固醇[14-15]。有氧運動[16-18]可以提高低密度脂蛋白受體的活性，增加受體轉錄、蛋白表達，增加對低密度脂蛋白膽固醇的攝取而顯著改善血脂水平，從而起到防治血脂異常的作用。本實驗析因方差表明，運動對大鼠血清甘油三酯主效應明顯，E組大鼠血清甘油三脂降低，而T組、ET組大鼠血清甘油三酯顯著增加，并且ET組比T組增加幅度小，充分表明運動能夠改善2，3，7，8-TCDD導致的血脂增高。

4 結論

本研究實驗條件下，運動和2，3，7，8-TCD單獨和聯合作用都會影響到血清甘油三脂、總膽固醇的變化。2，3，7，8-TCDD可以引起肝臟毒性，損害肝臟組織，誘導肝臟脂質沉積。8周游泳運動可以改善肝臟損害及脂質沉積狀況。但2，3，7，8-TCDD通過AhR來改變脂質代謝與轉運作用機制復雜，運動改善脂質代謝的機制也與運動時間，方式等有關，因此運動與2，3，7，8-TCDD聯合作用的具體機制尚待進一步系統研究。

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