四周有氧運動結合節食對大鼠下丘腦Ghrelin的影響

李碩碩，張荷玲

四周有氧運動結合節食對大鼠下丘腦Ghrelin的影響

李碩碩，張荷玲

目的：對肥胖大鼠進行四周有氧運動和節食雙重干預，觀察大鼠體重和下丘腦Ghrelin的變化情況，來探究運動結合節食對下丘腦Ghrelin的影響以及Ghrelin在減肥中可能起到的作用。方法：用220只SD大鼠建立肥胖模型后，將肥胖大鼠隨機分為肥胖對照組(OC)、運動節食組(ED)、運動節食即刻組(ED1)和運動節食3h組(ED2)。ED組進行游泳運動4周，每周6天，每天60分鐘。建模期間和大鼠運動期間，每周測量大鼠體重，第四周運動結束后即刻和3小時取材，進行免疫組織化學實驗并觀察下丘腦Ghrelin的陽性表達。結果：ED組的大鼠在運動期間體重下降明顯，在第一周末與 NC組相比有顯著性差異，在第四周末顯著性降低；OC組、ED1組、ED2組大鼠的下丘腦Ghrelin的陽性細胞數量都顯著減少(P<0.05)，運動即刻后下丘腦Ghrelin表達增加，運動3h后下降。結論：有氧運動結合控食能夠有效減輕大鼠體重，并且降低大鼠下丘腦Ghrelin的表達。

有氧運動；肥胖；大鼠；下丘腦；Ghrelin

1 前言

肥胖是由于體內能量攝入與消耗的平衡狀態被打破，使得體內脂肪細胞的體積和細胞數量增加，沉積在身體某些部位。肥胖會對人的生活造成不良影響，肥胖到達一定程度，就是肥胖癥，會引發如高血壓，心血管等疾病，危及人的生命健康。目前普遍認為，減肥需要運動并且適當節食，但是能夠堅持減肥的人較少，因此肥胖人數并不能得到改善，相反在逐年增長。肥胖除了與先天遺傳有關，還與下丘腦密切相關，下丘腦作為調定點理論中調定點的調節部位，對體重的調節起重要作用，這些調節表現在進食和能量的消耗，研究發現這些調節不全部是由人的意志控制，一些神經肽對人體下丘腦攝食中樞調控影響了他們的平衡性。Ghrelin即為其中一種，它除了能夠調節體內生長素(GH)的分泌，還與肥胖密切相關，它可以刺激食欲，增加進食，尤其是增加脂肪和熱量儲存，降低能量消耗、增加碳水化合物的利用，使體重增加和產生肥胖效應。本研究通過觀察四周有氧運動結合節食對大鼠體重和下丘腦Ghrelin的變化情況，來探究運動結合節食對下丘腦Ghrelin的影響以及Ghrelin在減肥中可能起到的作用，為減肥運動處方的制定提供實驗依據。

2 實驗材料與方法

2.1 實驗材料

2.1.1 實驗對象

從中國人民解放軍軍事科學院動物實驗中心采購雌性(Sprague-Dawley，SD)大鼠220只作為實驗對象，體重在180-200g之間。

2.1.2 飼料配制

飼料包括普通飼料和高脂飼料。高脂飼料由面料為原料配制。普通飼料和面料從山西醫科大學實驗動物中心購買。普通飼料的成分為：玉米粉、大豆粉、魚骨粉、小麥粉、麥麩及鈣、磷、鐵多種微量元素及維生素。高脂飼料的成分為：59%面料、20%豬油、10%雞蛋黃、9.5%白砂糖、1.5%食鹽。

2.1.3 主要試劑

免疫組化染色試劑盒：3%H2O2去離子水；山羊血清工作液；生物素化二抗工作液(IgG)；辣椒酶標記鏈霉卵白素工作液。Ghrelin一抗37℃；PBS緩沖液(PH：7.2-7.4)；Triton試劑；梯度酒精；二甲苯；DAB呈色；中性樹膠。

2.1.4 主要儀器

烤箱；切片機；水浴鍋；恒溫箱；電熱爐；顯微鏡。

2.2 實驗方法

2.2.1 肥胖動物模型建立

將采購的220只SD大鼠進行隨機分籠飼養，每8只為一籠，自由飲食普通飼料和水，飼養溫度為20±2℃，相對濕度65±5%。適應性喂養一周后，將大鼠隨機分為 NC組和HD組。 NC組喂食普通飼料；HD組喂食高脂飼料。每周記錄大鼠體重，喂養時間為6-8周。最后一周按照大鼠的體重篩選出肥胖大鼠(與對照組相比，高脂飲食組中大于對照組平均體重20%的大鼠為肥胖大鼠)。然后將肥胖大鼠隨機分為OC組和ED組。根據取材時間分為ED1組和ED2組。

2.2.2 分組干預

飲食：NC組喂食普通飼料；HD組、OC組喂食高脂飼料；ED組在建模后的第1、2周喂食OC組的80%的飼料，第3周和第4周喂食OC組的70%的飼料。

運動：ED組進行游泳運動4周，每周6天，每天60分鐘。

2.2.3 標本收集

將大鼠斷頭，并立即用骨鉗打開大鼠顱腔，取出腦組織，置于冰上，迅速分離下丘腦(腦組織腹側面朝上，腹側正中球形組織為下丘腦)，將其放入凍存管中儲存于液氮中。

2.2.4 指標檢測

使用免疫組織化學對Ghrelin抗原進行定位、定性及定量研究。

2.2.5 數理統計法

統計分析使用SPSS 19.0統計軟件完成。所有數據以平均數±標準差(x±s)表示。各組數值的比較采用方差分析，P<0.05為差異顯著，P<0.01為差異非常顯著。

3 實驗結果

3.1 肥胖大鼠模型建立期間肥胖造模組與 NC組的體重、體長及Lee's指數情況

大鼠經過六周造模，肥胖造模組的體重為321.17±21.27，超過了NC組體重247.82±27.42的百分之二十，且六周末與買入時的體重顯著增高(P<0.05)，造模成功，結果見表1。

3.2 四周各組大鼠的體重變化情況

在ED組游泳運動期間，OC組的體重呈上升趨勢，且顯著重于 NC組(P<0.01)，ED組的體重呈降低趨勢，在第四周末顯著性差異降低(P<0.05)，結果見表2。

3.3 各組大鼠下丘腦Ghrelin的表達情況

在ED組游泳運動的第四周末，OC組、ED1組、ED2組與 NC組相比，下丘腦Ghrelin的陽性細胞數量都顯著減少(P<0.05)。其中，OC組大鼠的下丘腦Ghrelin陽性細胞減少最明顯，ED1組相比OC組有所增加，ED2組比ED1組降低，結果見表3。

表1 肥胖大鼠模型建立期間肥胖造模組與 NC組的體重、體長及Lee's指數情況

*為與 NC組相比P<0.05，**為P<0.01

圖1 肥胖大鼠建模期間肥胖造模組與 NC組的體重對比圖

周數NC組OC組ED組第一周末257.8±17.78324.6±20.16**322.5±25.23**第二周末257.4±19.31336.7±20.74**307.2±25.39**第三周末263.3±16.62341.0±27.19**304.7±28.04**第四周末264.5±18.00344.4±20.02**292.2±24.29*

*為與 NC組相比P<0.05，**為P<0.01

圖2 四周各組大鼠體重變化對比圖

四周正常對照組組53.00±8.16肥胖對照組組27.50±6.86*運動節食即刻組31.50±3.42*運動節食3h組27.00±1.83**

*為與 NC組相比P<0.05，**為P<0.01

4 分析與討論

Ghrelin是日本科學家M.Koiima等人在1999年發現的一種活性肽，并將其命名為Ghrelin。Ghrelin是生長激素促分泌素受體的第一個內源性配體，含有28個氨基酸殘基，有N端3位絲氨酸殘基辛酰基化和去辛酰基化兩種存在形式，通過酰基化生成的acyl-Ghrelin能夠促進能量攝入和堆積，減少能量消耗，在能量負平衡時促使機體能量平衡。Ghrelin在胃、小腸、下丘腦等組織中均有分布，在中樞各腦區中，Ghrelin與下丘腦弓狀核關系密切，其中之一就是使發出投射于下丘腦的上行纖維，使NPY/AgRP mRNA的表達增加，增加攝食行為。

圖3 各組大鼠下丘腦Ghrelin陽性細胞數量對比圖

關于Ghrelin和運動的研究總體分為急性運動、耐力運動、血漿Ghrelin和下丘腦Ghrelin，其中耐力運動對下丘腦Ghrelin的研究較少。關于急性運動的實驗普遍認為運動即刻血漿Ghrelin水平下降。關于有氧運動的實驗，體重普遍下降，但Ghrelin的結論不一。劉文倩等認為運動后大鼠血漿ghrelin下降不明顯；汪軍等認為運動后大鼠血漿Ghrelin濃度有上升趨勢，但是不是很明顯；高雅等只進行游泳運動，血清Ghrelin濃度升高, 不過對于肥胖大鼠，王小梅認為肥胖大鼠血漿Ghrelin水平降低，運動后略有升高。

本實驗研究耐力運動對下丘腦Ghrelin的影響，發現經過四周游泳運動，OC組下丘腦Ghrelin的陽性細胞數量減少顯著，與王小梅關于血漿Ghrelin結果類似，這可能是因為長時間的高脂飲食使得體脂增加，抑制了Ghrelin的表達。ED1組大鼠下丘腦Ghrelin水平相對 NC組下降，相對OC組上升，ED2組相對ED1組下降，與汪軍研究肥胖大鼠在8周跑臺運動中下丘腦的Ghrelin濃度顯著下降結果類似。本實驗將運動組分為即刻組和3h組后發現，即刻組下丘腦Ghrelin水平略有上升，這可能是由于大鼠運動大量消耗能量物質，生理上的饑餓刺激Ghrelin的分泌。如過長時間處于饑餓狀態，可能會暫時抑制食欲。另有研究顯示，血漿Ghrelin的下降在肥胖人群中與運動無關，與體重呈負相關，當體重無變化時，Ghrelin也無變化，但Andersson等的研究則認為Ghrelin水平與運動本身有關聯，這與本實驗ED1組大鼠運動后下丘腦Ghrelin上升相吻合。本實驗中ED組大鼠Ghrelin水平下降是否和體重有關系，由于大鼠下丘腦Ghrelin的研究較少，尚不能排除，需要進一步實驗研究。

[1] 葛雪珍,何玨,孫文樹.胖發生機制研究[J].贛南醫學院學報,2014,34(2):316-320.

[2] 汪軍,田野,滿君,等.腦腸肽(Ghrelin)與肥胖的關系及運動對其影響[J].中國體育科技,2006,42(2):81-83.

[3] Yu CH,Chu SC,Chen PN,et al.Participation of ghrelin signalling in the reciprocal regulation of hypothalamic NPY/POMC-mediated appetite control in amphetamine-treated rats.Appetite,2017,13:30-40.

[4] Mihalache L,Gherasim A,NiTt? O,et al.Effects of ghrelin in energy balance and body weight homeostasis[J].Hormones (Athens),2016,15(2):186-196.

[5] 鄭福,張珍,黎宗強.Ghrelin結構與生理功能的研究進展[J].黑龍江畜牧獸醫,2015,10(1):77-80.

[6] Kojima M,Hosoda H,Date Y,et al.Ghrelin is a growth-hormone-releasing acylated peptide from stomach[J].Nature,1999,402(6762):656-660.

[7] 鄭福,張珍,黎宗強.Ghrelin結構與生理功能的研究進展[J].黑龍江畜牧獸醫,2015,10(1):77-80.

[8] 唐紅,張煒真.Ghrelin基因產物及其功能的多樣性[J].生理科學進展,2013,44(4):169-176.

[9] 陳新科,李清春,陳曦,等.大鼠腦干DVC區注射ghrelin對弓狀核NPY mRNA及AgRP mRNA表達的影響[J].青島大學醫學院學報,2009,45(1):4-8.

[10] 劉文倩,張建剛,謝嵐.運動和限食減肥對肥胖大鼠血漿和胃組織ghrelin表達的影響[J].中國運動醫學雜志,2010,29(2):184-187.

[11] 汪軍,田吉明.8周跑臺運動對肥胖大鼠下丘腦ghrelin和obestatin的影響[J].北京體育大學學報,2009,32(4):57-60.

[12] 高雅,王長江,代芳,等.二甲雙胍及游泳運動對肥胖大鼠血清Ghrelin水平的影響[J].安徽醫科大學學報,2009,44(6):684-687.

[13] 王小梅,景會鋒.有氧運動對高脂飲食大鼠血液中胃促生長素、血糖及血脂的影響[J].中國應用生理學雜志,2014,30(1):53-54.

[14] Beck B,Musse N,Stricker-Krongrad A.Ghrelin,macronutrient intake and dietary preferences in Long-evans rats[J].Biochem Biophys Res Commun,2002,292(4):1031-1035.

[15] Simon JJ,Wetzel A,Sinno MH,et al.Integration of homeostatic signaling and food reward processing in the human brain[J].CLINICAL MEDICINE,2017,2(15):1-17.

[16] Douglas JA,King JA,Clayton DJ,et al.Acute effects of exercise on appetite,ad libitum energy intake and appetite-regulatory hormones in lean and overweight/obese men and women[J]International journal of obesity,2017,181.

[17] Foster-Schubert KE,Tiernan AM,Scott Frayo R,et al.Human plasma ghrelin levels increase during a one-year exercise program[J].Clin Endocrinol Metab,2005,90(2):2820-2825.

[18] U Andersson,JT Treebak,JN Nielsen,et al.Exercise in rats does not alter hypothalamic AMP-activated protein kinase antivity[J].Biochem Biophys Res Commun,2005,329(2):719-725.

TheEffectofFour-weekAerobicExerciseCombinedWithDietonGhrelinintheHypothalamusofRats

Li Shuoshuo，Zhang Heling

Objective: The obese rats were given a four-week intervention with aerobic exercise and diet, and then observe the changes of body weight and hypothalamic Ghrelin to explore the effect of exercise combined with dieting on Ghrelin in the hypothalamus and the possible role of Ghrelin in weight loss. Methods: General obesity model is set up with 220 SD rats, the obesity rats were randomly divided into obese control group (OC), exercise diet group (ED),exercise diet instantly group(ED1) and exercise diet 3h group(ED2).ED group for four weeks of swimming, 6 days a week and 60 minutes a day. During the modeling period and swimming, measure the body weight weekly, immediately after exercise and 3 hours after exercise to take the organization at the end of forth week, immunohistochemistry was then performed to observe Ghrelin in the hypothalamus. Results: the weight of the rats in the ED group was significantly lower during swimming, there was a significant difference between the ED group and the NC group at the end of first week, and significant reduction in the end of fourth week; the number of positive cells of Ghrelin in the hypothalamus of the OC group, ED1 group and ED2 group was significantly reduced(P<0.05),the expression of Ghrelin in the hypothalamus was increased immediately after exercise and decreased after 3h.Conclusions:The combination of aerobic exercise and controlled diet can effectively reduce the weight of rats and reduce the expression of Ghrelin in the hypothalamus of rats.

aerobic exercise; obesity; rats; hypothalamus; Ghrelin

G804.2

A

1005-0256(2018)01-0161-3

10.19379/j.cnki.issn.1005-0256.2018.01.067

李碩碩(1991-)， 男，山西晉中人，在讀碩士，研究方向：運動人體科學專業運動解剖生理學。

第二作者簡介：張荷玲(1966-)，女， 山西潞城人，副教授，碩士研究生，研究方向：運動人體科學專業運動解剖生理學。

山西大學體育學院，山西 太原 030006

Sport School of Shanxi Normal University, Taiyuan 030006,Shanxi, China.