營養性動物肥胖模型在運動減肥研究中的應用分析*

李志剛 馬梅玉

營養性動物肥胖模型在運動減肥研究中的應用分析*

李志剛 馬梅玉

（百色學院 體育學院，廣西 百色 533000）

營養性動物肥胖模型已成為運動減肥研究中常用的工具，從建模的動物選擇、飼料喂養、肥胖的判斷標準和運動干預的應用幾個方面進行分析，結果發現大鼠是建模效果相對較好、使用頻率最高的動物；高脂飼料喂養因與人類單純性肥胖的狀態較為一致，是建模的重要手段；判斷肥胖的標準應以體重為主并結合體成分、糖脂代謝等指標綜合判定最為客觀準確。跑臺和游泳訓練是運動干預最常用的手段，探究營養性肥胖動物在急性、慢性和特殊條件下運動的反應和適應性改變，模擬人類不同肥胖疾病狀態和年齡階段的模型應運而生。

營養性動物肥胖模型；動物選擇；運動方式；判斷標準；應用分析

肥胖主要是由于機體長期處于能量代謝正平衡狀態，多余的能量以脂肪的形式儲存，超出了正常的代謝范圍而形成，全球范圍內，不同性別、年齡階段人群的肥胖和超重率呈持續升高趨勢[1]。肥胖作為僅次于吸煙的第二大健康影響因素，與多種慢性代謝疾病和癌癥的發生密切相關[2]。體力活動作為公認的經濟安全有效的減肥方式而受到廣泛關注，隨著研究的深入人體實驗無法滿足對樣本取材的要求，因此，動物肥胖模型成為運動減肥研究中常用的工具。實驗中常用的動物肥胖模型主要有遺傳性和轉基因動物模型、化學藥物損傷模型以及飲食誘導模型等[3]，自由飲食造成的肥胖狀態與人類的單純性營養肥胖相似度較高[4,5]，在運動減肥研究中的使用率較高。基于此，本研究對運動減肥實驗中動物肥胖模型的應用情況進行綜述，了解其制作方法及應用范圍等，以期為運動減肥研究領域的從業者提供借鑒和參考。

1 實驗動物的選擇

肥胖動物的選擇主要有大鼠、小鼠、豚鼠、地鼠、家兔和豬[6]等。有研究認為豬與人類有相似的代謝特征、血液循環系統，適當大小的器官，更適合觀察干預對肥胖的作用[7]，但豬在經濟性和可操作性方面要明顯低于嚙齒動物，在體育科學領域的研究中使用豬作為實驗動物的研究鮮見報道。嚙齒動物跟人類的同源性較高，且具有繁殖速度快，經濟性高的特點，因此在動物肥胖模型研究中使用頻率最高。有研究對7種品系的大鼠進行高脂飼料喂養時發現，SD大鼠和Wistar大鼠的致肥效果較好[8]，并且長期的高脂飼料喂養后Wistar大鼠的肥胖效果可能要優于SD大鼠[9]。小鼠的使用頻率也較高，其中C57BL/6J和KM小鼠最為常見，KM小鼠對高脂飼料的要求不同，不容易發生肥胖，只能達到超重的目標，不適用于營養性肥胖動物模型的研究[10]。同時，小鼠因積較小，血量較少等特點，后期取材的難度較大，使用頻率低于大鼠。實驗動物進行飲食干預的時間切入點也是決定建模成功與否的關鍵，以大鼠為例，剛離乳的動物對高脂食物的反應較為敏感，而70-75天后的動物對高糖食物較為敏感，另外，對高脂食物誘導的動物還存在性別差異[11]，雌性動物在腹內及生殖器周圍的脂肪墊要高于雄性，而在前肢部分則較低，判斷肥胖時綜合考量性別引起的脂肪堆積部位的不同，因此可根據實驗目的的需要，選擇適齡性別的動物進行干預[12]。除此之外，用同一批次大鼠進行相同的飼料喂養時，存在飲食誘導肥胖抵抗型大鼠[13]，肥胖抵抗的比例在30%左右，可能是下丘腦黑皮素系統功能的差異導致[14]。因此，優化方法是將實驗動物先進行2-4周的高脂飼料喂養后，將體重較低的30%剔除后，再繼續進行高脂飲食的干預[15]。

2 飲食方式選擇

營養性動物肥胖模型主要是通過改變食物攝入的構成及數量，造成動物攝取的能量超過消耗導致肥胖。進食方式常用自由進食與灌胃相結合，食物的選用有三種，（1）高糖飼料喂養，使用蔗糖代替食物中的淀粉，或用蔗糖溶液作為輔助飲食，誘發動物肥胖或高血脂癥。（2）“自助餐飼料”，模擬人類食物攝入的模式，向動物提供數十種人類使用的食物供動物選擇，Barker[16]喂養大鼠的自助餐由炸土豆片、奶油巧克力、奶油餅干、奶酪、臘腸、花生米、爆米花和杏仁組成、干預后大鼠的體重與附睪脂肪墊重均明顯大于對照組。但也有學者認為，這種飼養方式難以對食物的構成及供能比進行量化，配方難以標準化，因此應用不多。（3）高脂飼料喂養，其用法是將基礎飼料中添加豬油、植物油或富含脂肪的物質，提高飼料中脂肪的質量比和供能比，造成脂肪的過度攝入、存儲，進而造成動物肥胖。一般來說，將脂肪的質量比提高到20%-40%就能明顯的提高大鼠和小鼠的體重和脂肪含量[17]。美國分析化學學會( AOAC) 和美國營養學會( AIN) 標準，設計脂肪供能比40%左右的造模用高脂飼料[18]。但有文獻報道, 用含豬油20%的飼料喂養大鼠, 大鼠食量減少，其飼料的質地柔軟，浪費嚴重[19]，致肥率不高。多項研究發現，12%的豬油添加6%植物油脂，脂肪總含量18%的改良配方，致肥效果明顯，見效速度快[20-22]。

3 判斷肥胖的標準

肥胖建模成功是進行運動減肥干預的基礎，但判斷肥胖模型的標準并不完全統一。判斷肥胖模型的常用指標中，最常用的是體重、BMI、Lee’s指數、內臟脂肪含量、脂肪細胞的形態、血脂四項[23]。白霞[24]等用高脂喂養C57BL/6J小鼠19周后，將小鼠按照體重的大小排序，取體重較大的1/3作為肥胖成功小鼠。顧琴[25]等使用C57BL/6小鼠進行高脂飼料喂養16周后，以體重高于普通飼料喂養組體重的20%作為判斷肥胖的標準。另外，多數以大鼠為實驗動物的研究中，使用的是標準也是高脂飲食組體重大于普通飼料喂養組大鼠體重的20%。然而，劉慶春等[21]在研究中使用的標準是高脂喂養組大鼠體重超過普通膳食組大鼠體重的1.4倍的標準差。由此可見，使用體重評價指標時存在不同的標準，而且體重不能客觀全面的反映體成分的改變，單一的使用體重作為判斷的標準，存在一定誤差。BMI、Lee’s指數、脂肪百分比可以更為準確的反映動物體內脂肪的堆積情況，結合脂肪細胞大小、血糖、血脂四項、胰島素抵抗等指標可以更加全面、準確的評估動物的肥胖和糖脂代謝紊亂狀況[26]。

4 運動減肥中營養性動物肥胖模型使用情況

4.1 不同運動干預方式的應用

長期有氧運動是運動減肥的主要手段，研究結果表明4周以上的有氧運動能降低營養性肥胖動物的肥胖程度，改善糖脂代謝的狀況，呈現強度越高效果越明顯的態勢[27-29]。急性運動對肥胖動物的作用研究也較常見，唐光旭[30]等研究發現，營養性肥胖SD在一次性跑臺運動后24小時內，攝食量下降，血糖和血脂也有不同程度下降趨勢。張憲亮[31]等發現，急性游泳運動抑制了高脂膳食誘導肥胖小鼠海馬內小膠質細胞的激活、減少了炎癥反應,降低了氧化應激。高強度間歇訓練在控重減肥方面作用的研究逐漸增多，王冠棟[32]研究發現6周的大強度間歇游泳訓練減肥效果優于有氧運動并降低了肥胖引起的炎癥。另外，特殊環境下的運動對肥胖機體的影響研究也是關注的熱點。陳瑜文[33]等研究發現間歇低氧運動抑制了肥胖大鼠的食欲，減緩了大鼠體重的增加，且效果優于單純運動。徐建方[34]等研究證實低氧訓練控制肥胖大鼠血清Visfatin水平較常氧訓練和低氧安靜更有效，低氧訓練下調脂肪組織Visfatin基因表達作用更明顯。張荷[35]等發現低氧運動可有效改善肥胖誘導的大鼠胰島素抵抗，低氧運動對胰島素敏感性的改善較單純低氧或常氧運動有更好的趨勢。溫度的改變對運動減肥存在明顯的輔助作用。唐建芝[36]等研究發現，高溫有氧運動促進營養性肥胖大鼠脂質代謝的生理效應優于常溫有氧運動，對脂肪細胞分化的調節趨勢比常溫條件下更為明顯。解娟[37]將肥胖大鼠置于低溫下進行游泳干預，結果表明低溫游泳能有效降低體脂率并且比常溫游泳運動更好的改善肥胖大鼠的血管內皮功能。

4.2 營養性肥胖動物模型的衍生

肥胖引起的糖脂代謝紊亂促使機體產生多種慢性并發癥，在營養性肥胖動物模型基礎上衍生出模擬多種代謝性疾病的動物模型。2型糖尿病主要是由肥胖機體的胰島素抵抗引起，劉世強[38]等研究發現急、慢性游泳運動均能改善肥胖大鼠的胰島素抵抗狀態、降低胰島素抵抗大鼠的Gal-3表達。陳國志[39]等通過高脂飼料喂養SD大鼠12周建立了肥胖性高血壓（obesity hypertension，OH）動物模型，研究發現8周的有氧運動可改善OH大鼠的高血壓和肥胖癥狀。另外，選用不同年齡階段的動物模擬人類不同年齡肥胖的模型應用增多。高峰[40]等以雌性SD大鼠為研究對象，妊娠期進行游泳訓練，通過調整每窩子代的數量，建立子代過度喂養模型，探究母鼠孕期游泳運動對哺乳期過度喂養所致子代肥胖大鼠的生理發育、神經行為發育和糖脂代謝水平產生的影響。柏友萍[41]等以3周齡的SD大鼠為實驗動物，通過7周的高脂飼料喂養，建立了青春期飲食性肥胖大鼠動物模型，探討不同強度的跑臺運動對青春期肥胖大鼠脂聯素表達的影響作用。宋威巍[42]等將SD大鼠高脂飼養60周后，制成老年肥胖動物模型，觀察運動結合甲魚油對老年肥胖大鼠的血糖調節作用。

5 小結

營養性肥胖動物模型在運動減肥研究中應用廣泛，大鼠為最優的建模動物。高脂飼料喂養是建模最常用的方式，但高脂飼料的配方和判斷建模成功的標準仍未統一。跑臺和游泳訓練作為最常用的運動干預手段，運動結合藥物或飲食干預的研究日益增多，演化出模擬不同肥胖疾病狀態和不同人群的動物肥胖模型。

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Application Analysis of Diet-Induced Obesity Animal Model in the Study of Weight Loss by Exercise

LI Zhigang, etal.

(Baise University, Baise 533000, Guangxi, China)

百色學院校級課題一般項目（項目編號：2012KB12）。

李志剛（1986—），碩士，講師，研究方向：運動減肥。