運動及PM2.5暴露對大鼠肝臟脂肪功能的影響

許磊

1.山西醫科大學公共衛生學院，山西太原 030001；2.山西財經大學體育學院，山西太原 030001

細顆粒物是我國北方地區空氣無感的主要來源，也稱作PM2.5，是指空氣動力學當量直徑≤2.5 μm[1]。研究得出，PM2.5對大鼠肺、心、肝組織均有不同程度的氧化損傷，對肺和肝臟有明顯的毒性作用[2]；PM2.5改變了小鼠肝臟的能量代謝方式同時ROS水平明顯升高，表明PM2.5暴露可能是通過ROS抑制三羧酸循環，增強糖酵解方式來為機體提供能量，從而對肝臟的能量代謝產生影響[3]；可導致肝臟、脾臟等發生炎癥反應[4]。該研究于2017年3—5月通過觀察10周大鼠游泳訓練，分析肝臟TG、NEFA數據得出PM2.5暴露對于肝臟脂肪代謝的影響，為肝臟的PM2.5暴露損傷提供一些理論依據。

1 材料與方法

1.1 動物

清潔級健康雄性SD大鼠40只，購自河北省實驗動物中心（石家莊市），體重220～250 g。

1.2 實驗動物分組與游泳訓練模型

將體重為（150±10）g的雄性SD大鼠隨機分為4組，每組 10 只，即安靜對照組（C）、運動組（S）、PM2.5暴露組（E）、PM2.5暴露運動組（ES）。 游泳方案：實驗使用游泳池訓練。每次由專人在同一時間對大鼠進行訓練，每周訓練 6 d，休息 1 d，60 min/次。

1.3 大氣細顆粒物收集和染毒實驗

使用流量采樣器，持續30 d/24 h。氣管滴注對動物進行染毒（對照組滴注等量的生理鹽水），氣管滴注量 6 mg/（kg·b·w），染毒后游泳訓練，期間禁食禁水。

1.4 動物處死及肝臟組織勻漿制作

第10周末，在最后一次染毒運動之后禁食24 h后進行取大鼠斷頭處死后迅速取肝臟組織。將肝臟稀釋1%組織勻漿，離心后分離上清液，放置4℃冰箱保存備用。

1.5 主要試劑與儀器

甘油三酯（TG）測定試劑盒（cx100管/96樣）；游離脂肪酸（NEFA）測試盒（96T）。試劑盒全部購置于南京建成生物工程研究所。小型離心機 （其林貝爾公司）；-80℃冰箱（中科美菱）

1.6 統計方法

實驗結果采用SPSS 17.0統計學軟件對大鼠TG、NEFA數據處理，計量資料采取均數±標準差（±s）表示，組間比較用單因素方差分析。采用析因分析，回歸分析進行相關性分析，P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 各組大鼠肝臟TG、NEFA值得檢測結果

與C組相比，E組、S組和ES組TG均有不同程度改變，S組TG降低。NEFA數值存在不穩定性改變。與C組相比，E組明顯增高，而S組與ES組變化不明顯，見表1。

表1 各組大鼠TG、NEFA檢測結果（±s）

表1 各組大鼠TG、NEFA檢測結果（±s）

組別TG(mmol/gprot) NEFA(μmol/gprot)C E S E S 12.636±2.909 33.956±3.128 9.908±1.908 28.340±4.741 90.377±6.919 117.400±7.165 88.402±5.500 91.823±5.145

2.2 各組大鼠TG、NEFA析因分析結果

經析因設計方差分析，誤差方差等同性的Levene檢驗得出，各測試指標均差異無統計學意義（P＞0.05），提示可進行之后分析，經主體間效應檢驗得出，TG，NEFA指標均，差異有統計學意義（P＜0.05），提示染毒與運動兩因素存在交互作用，是否染毒在運動與不運動組效應不同，且運動與否在染毒與對照組效應也不同，見表2。對兩因素在不同組間的效應做進一步單因素方差分析。

表2 各組大鼠TG、NEFA析因分析結果

經單因素方差分析得出，在運動前提下，不染毒兩組（安靜組與運動組）對比得出TG呈現差異有統計學意義（P＜0.05），NEFA差異無統計學意義；在染毒前提下，不運動兩組（安靜組與安靜染毒組）對比得出TG與NEFA均差異有統計學意義（P＜0.01），見圖1、圖2。

圖1 各組大鼠肝臟TG含量的比較

圖2 各組大鼠肝臟NEFA含量的比較

2.3 各組大鼠TG、NEFA回歸分析結果

經單因素回歸分析，染毒因素標準化系數均大于運動因素標化系數。可見染毒效應強于運動，運動將減弱毒效應，見表3。

表3 不同效應間TG，NEFA標準化系數

3 討論

PM2.5可造成呼吸、心血管、免疫等多系統的健康損害,并與人群呼吸系統和心血管系統的發病率和死亡率有關[5-7]。該研究建立PM2.5暴露大鼠運動模型，探討其對肝臟的損傷。研究發現暴露下大鼠肝臟TG 值(0.54±0.05)mmol/L、NEFA 值(46.85±10.26)μmol/L指標均顯著上升，表面PM2.5暴露影響了肝臟脂肪功能，導致肝臟損傷[8]。

研究發現，一次性有氧耐力運動可降低肝臟細胞內SREBP表達，增加糖尿病大鼠能量消耗，降低血清甘油三酯，從而有助于減輕糖尿病大鼠機體的糖脂毒性，降低脂質在肝臟細胞內積聚，防止肝細胞脂肪變性，增強胰島素抵抗[9]。運動可有助于改善肝臟脂肪功能，該研究發現，對比運動組與安靜組，TG、NEFA均不同程度降低，TG具有差異性，但NEFA差異無統計學意義，表明有氧運動在一定程度上可以改善肝臟脂肪功能。

在PM2.5暴露肝臟影響方面研究發現，PM2.5染毒后HK值為 (0.9±0.13)nmol/mg，PK值為 (13.51±2.02)nmol/mg， IDH 值為(1.22±0.25)nmol/mg，活性均下降，且呈劑量反應關系[10]。與該文實驗顯示：E組肝臟TG 值（33.956±3.128）mmol/gprot增高相呼應。 PM2.5暴露之后，小鼠肝臟組織線粒體超微結構改變，ATP的含量明顯下降，丙酮酸、乳酸、ROS的含量顯著上升[11-12]。通過該實驗PM2.5暴露組與PM2.5暴露運動組對比發現，TG 值為（9.908±1.908）mmol/gprot，NEFA值為（88.402±5.500）mmol/gprot，均小于其他 3 組，均有所下降并存在差異性，之后通過析因分析進一步發現，兩者存在交互作用，共同影響大鼠肝臟脂肪功能，且染毒大于運動的影響作用。

綜上所述，PM2.5暴露影響大鼠肝臟脂肪代謝功能，運動與PM2.5暴露存在交互作用，該作用與運動調節大鼠肝臟功能有關。

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