高強度間歇訓練通過支配內臟脂肪的交感神經活動促進白色脂肪組織棕色化

劉 陽 ，張 賽 ，董高芳 ，趙曉博 ，何玉秀 ，張海峰 *

肥胖是現代人健康的主要威脅之一。體內約80%的甘油三酯儲存于皮下脂肪組織，僅有約20%儲存于內臟脂肪組織，但內臟脂肪堆積是心血管及代謝類疾病的獨立風險因素（Shafqat et al.，2018）。運動是減肥的有效方法之一，高強度間歇訓練（high intensity interval training，HIIT）與傳統的中等強度持續訓練（moderate intensity continuous training，MICT）相比，減體重效果相同，但能明顯節省時間（Zhang et al.，2017）。HIIT的另一優勢是可減少更多內臟脂肪（Maillard et al.，2018）。HIIT減少內臟脂肪的機制與內臟脂肪對促脂解類激素的敏感性更高有關（Maillard et al.，2016）。前期研究發現，HIIT可通過激素敏感性脂肪酶（hormone-sensitive lipase，HSL）的激活，促進更多內臟脂肪甘油三酯水解（劉陽等，2018）。但甘油三酯被HSL水解后產生的游離脂肪酸（free fat acid，FFA）如何進一步分解氧化，即HIIT較MICT是否能消耗更多內臟脂肪水解釋放的FFA，尚待深入研究。

脂肪組織包括白色脂肪組織（white adipose tissue，WAT）與棕色脂肪組織（brown adipose tissue，BAT）兩類。WAT的主要功能是儲存甘油三酯，BAT則是機體重要的非顫栗產熱器官，其線粒體內膜上的解偶聯蛋白1（Uncoupling Protein-1，UCP-1）可抑制ATP的合成，使FFA以熱能的形式消耗來調節體溫。普通情況下，WAT的線粒體濃度和 UCP-1表達遠低于 BAT（Orava et al.，2011），但近年來發現WAT中會分化出一些UCP-1高表達的脂肪細胞，被認為是WAT“棕色化”（Browning）后向BAT過渡的中間型（Wu et al.，2012），將命名為米色脂肪細胞（Beige Adipocyte）。WAT在寒冷、饑餓或運動刺激后，會出現UCP-1表達增加的棕色化現象，可脂肪細胞內部直接消耗FFA，所以WAT棕色化被認為是一條較有潛力的減肥途徑（Jeremic et al.，2016）。

WAT棕色化的標志是UCP-1表達升高，細胞內外的多個復雜信號共同調控了此過程（Jeremic et al.，2016）。有研究認為，支配脂肪組織的交感神經纖維，通過突觸向脂肪細胞分泌神經遞質去甲腎上腺素，是刺激WAT棕色化的主要途徑（Nedergaard et al.，2014）。但 Bostr?m 等2012年發表在Nature的研究顯示，運動激活骨骼肌過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活因子1α（peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha，PGC-1α）后，可誘導肌細胞合成纖維連接蛋白Ⅲ型結構域蛋 白 5（fibronectin type Ⅲ domain-containing protein 5，FNDC5），FNDC5經剪切生成鳶尾素（irisin）并分泌入血，運輸至WAT后可顯著提高UCP-1表達（Bostr?m et al.，2013）。由于骨骼肌與運動的關系極為密切，肌肉因子Irisin因促進WAT棕色化成為近年來運動減肥的研究熱點。

研究顯示，急性HIIT訓練比MICT更顯著激活骨骼肌FNDC5/Irisin（Archundia et al.，2017），說明 HIIT 有通過肌肉因子分泌途徑促進更多WAT棕色化的潛力。然而，在HIIT促進WAT棕色化的過程中，交感神經活動與肌肉Irisin分泌這2條途徑的作用重要性，尚未有研究進行比較。本研究的第一部分，對高糖高脂膳食誘導的肥胖C57BL/6小鼠進行12周的HIIT與MICT訓練，比較兩者對體重、內臟與皮下脂肪墊重量、脂肪細胞形態及WAT棕色化的影響，從脂肪細胞自身產熱消耗FFA的角度，研究HIIT減少更多內臟脂肪的機制。同時觀察了促進UCP-1表達的2條上游信號：代表交感神經活動的下丘腦阿片促黑素皮質素原（proopiomelanocortin，POMC）與脂肪交感神經酪氨酸羥化酶（tyrosine hydroxylase，TH），以及代表Irisin分泌的骨骼肌PGC-1α與FNDC5，對比HIIT是否通過交感神經活動亦或肌肉因子分泌途徑促進了WAT棕色化。分析研究一的數據后發現，TH與內臟WAT的UCP-1表達呈顯著相關，故研究通過特異性的拮抗劑SR59230a，抑制內臟WAT接受交感神經調控的β3腎上腺素能，驗證并確定HIIT可通過支配內臟脂肪的交感神經促進WAT棕色化。

1 研究對象與方法

1.1 研究一：MICT與HIIT促進不同部位脂肪棕色化的效果及上游調控通路的對比

1.1.1 實驗動物分組與肥胖模型建立

由于本團隊以往關于HIIT減肥效果的研究均選取肥胖女性青年群體作為研究對象，同時根據Maillard等（2018）的研究，性別差異不會對HIIT減肥效果造成影響，為與人體研究保持一致，本實驗采用雌性c57bl/6小鼠作為研究對象。首先對小鼠進行高糖高脂膳食飼養，建立肥胖動物模型：3周齡小鼠（體重9.67±1.12g，北京維通利華）隨機分為標準膳食對照組C（n=6只）和高糖高脂膳食誘導的肥胖建模組（高糖高脂飼料包含60%標準飼料＋16%白砂糖＋5%豬油＋18%蛋黃粉＋1%膽酸鈉）。飼養15周后，選取肥胖建模組（體重超過C組10%以上）小鼠18只，進一步隨機分為高糖高脂膳食肥胖對照組（HFD）、中等強度持續訓練組（MICT）以及高強度間歇訓練組（HIIT），每組各6只。在飼養與訓練過程中，室溫始終保持20℃～22℃。

1.1.2 訓練方案

肥胖動物模型建立后，給予MICT與HIIT組小鼠12周25°上坡跑訓練，HFD作為對照組不進行訓練，3組在訓練期間均保持高糖高脂飼養。MICT組單次運動的跑速恒定，第1周跑速13 m/min，并在5周后逐步增加至17 m/min。HIIT組進行“高強度1 min，低強度2 min”為一循環的間歇訓練，間歇期的中強度跑速與MICT相同，高強度跑速由第1周的23 m/min逐步遞增至12周的30 m/min。以上運動強度參考了H?ydal等（2007）的研究確定：MICT組強度始終保持在50%～70%最大攝氧量，HIIT組高強度約90%～110%最大攝氧量。MICT組一次訓練時間45 min，HIIT組小鼠在奔跑距離達到MICT組水平后，停止該次訓練。由于跑速更高，HIIT組完成一次訓練的時間在25 min左右，遠低于MICT組（劉陽 等，2018）。

1.1.3 動物取材

12周訓練結束48 h后取材，取材前禁食12 h。腹腔注射4%戊巴比妥鈉麻醉，生理鹽水動脈灌流后，剝離完整的子宮周圍脂肪墊（代表內臟脂肪）和腹股溝皮下脂肪墊（代表皮下脂肪）稱重，剝離腓腸肌并剔除結締組織后取肌腹部分。Western blot測試所需組織在-80℃凍存，H.E.染色所需組織以4%多聚甲醛固定。

1.1.4 脂肪組織H.E.染色

組織從固定液取出，修平，梯度酒精脫水，二甲苯透明處理，浸石蠟包埋。5 μm切片，修整后38℃鋪片機展片，60℃烘箱烤片。切片梯度酒精復水后，蘇木精染色5 min，自來水沖洗，1%鹽酸酒精分化，自來水沖洗，0.6%氨水返藍，伊紅染色2 min，梯度酒精脫水，中性樹膠封片。

1.1.5 骨骼肌PGC-1α、FNDC5、脂肪TH、UCP1蛋白表達

使用Western blot法對蛋白表達進行測試。樣品使用RIPA裂解30 min（骨骼肌與裂解液1：10，脂肪與裂解液1：5），離心取上清。BCA法測定蛋白濃度后煮沸5 min。加入Sample buffer后以每孔20 μl上樣。采用4%濃縮膠，10%分離膠電泳。濕轉法轉至PVDF膜，脫脂奶粉封閉2 h，一抗4℃孵育過夜（一抗濃度PGC-1α與FNDC5為1：2 000，UCP-1為1：1 000，TH為1：10 000，一抗均購于Abcam）。TBST洗5次后二抗孵育2 h，TBST洗3次后發光。骨骼肌內參選用Tubulin，脂肪選用β-actin。Image J 1.51計算灰度值，用“目的蛋白/內參”計算蛋白表達量。

1.2 研究二：HIIT通過交感神經途徑促進內臟脂肪棕色化的機制驗證

1.2.1 實驗動物分組與干預

經研究一的數據發現，內臟脂肪FNDC5與交感神經活動標志物TH存在顯著相關性，故通過對脂肪交感神經受體的特異性抑制，來驗證交感神經活動促進內臟脂肪棕色化的效果。12只雌性c57bl/6小鼠隨機分為安慰劑組（Saline組，n=6）與脂肪交感神經受體抑制組（SR組，n=6）。兩組均進行10天HIIT訓練，訓練方法同研究一。在每次訓練前2 h，SR組腹腔注射β3腎上腺素能受體拮抗劑 SR59230a（ 購于Sigma，劑量為1 mg/kg，Sipe et al.，2017）。由于交感神經對脂肪組織的調控主要是通過軸突末梢分泌的去甲腎上腺素作用于脂肪細胞的β3腎上腺素能受體實現的（Bartness et al.，2014），故SR組在進行HIIT訓練時，內臟脂肪的交感神經調控已經被阻斷。10天HIIT訓練結束后，取Saline組與SR組小鼠內臟脂肪，測試UCP-1表達水平。需指出的是，研究一的數據顯示，僅有內臟脂肪UCP-1表達與TH呈顯著相關，同時無法確定本研究二中所采用的化學抑制方法是否能對腹股溝皮下WAT的交感神經作用產生抑制［腹股溝皮下脂肪交感神經的抑制，應采用腹股溝皮下注射抑制來實現（Dodd et al.，2015）］，故研究二僅對內臟脂肪UCP-1表達進行測試。由于c57bl/6小鼠的動情周期僅4～5天（Byers et al.，2012），10天內雌性小鼠經歷2個完整周期，同時性激素的變化不會對白色脂肪棕色化產生明顯影響（Dixen et al.，2013），所以小鼠動情周期的個體差異不會對研究二的結果產生明顯影響。

1.2.2 內臟脂肪UCP-1表達

采用Western blot法測試小鼠子宮周圍內臟UCP-1表達，具體方法同研究一。

1.3 統計學方法

研究一在建模階段使用單因素方差分析計算對照組C與肥胖建模組的體重差異。在訓練干預階段，將攝食量作為協變量使用協方差分析比較小鼠體重及脂肪重量差異，以消除攝食量對以上指標的影響。使用單因素方差分析比較蛋白表達差異。Pearson法分析UCP-1與TH、FNDC5的相關性，雙尾檢測顯著性，R≥0.8為高度相關，0.8＞R＞0.3為中度相關，R≤0.3為低度相關。研究二使用單因素方法分析比較體重、脂肪重量與蛋白表達的差異。以上顯著性均取P＜0.05為顯著，P＜0.01為非常顯著。數據使用SPSS 24.0進行統計分析。

2 實驗結果

2.1 研究一：MICT與HIIT促進不同部位脂肪棕色化的效果及上游調控通路的對比

2.1.1 HIIT與MICT對體重、子宮周圍與腹股溝皮下脂肪重量的影響

在建模階段的第4～15周，肥胖建模組小鼠的體重顯著高于C組（P＜0.05或P＜0.01）。運動干預期間，HIIT組與MICT組小鼠體重均顯著低于HFD組（P＜0.05或P＜0.01），HIIT組與MICT組無顯著差異。在12周干預結束后，代表內臟脂肪的子宮周圍脂肪墊重量，HIIT組非常顯著低于MICT組和HFD組（P＜0.01），代表皮下脂肪的腹股溝脂肪墊重量，HIIT組非常顯著低于HFD組（P＜0.01），但HIIT組與MICT組間無顯著差異（圖1）。

圖1 研究一中各組小鼠體重變化及運動干預結束后不同部位脂肪重量Figure 1. Body Mass of Mice during Exercise Intervention and Fat Weight at the End of Exercise Intervention

2.1.2 HIIT組與MICT組對脂肪細胞形態的影響

MICT組、HIIT組經12周訓練，脂肪細胞的體積較HFD組均明顯縮小（圖2），切片單位面積內細胞數量（由細胞核數量代表）較HFD組明顯增加。同時可見，HIIT組內臟脂肪細胞體積小于MICT組，單位面積內細胞數量高于MICT組（圖2B、2C）。

2.1.3 HIIT與MICT對脂肪組織棕色化標志物UCP1表達的影響

HIIT組子宮周圍內臟脂肪UCP-1顯著高于MICT組及HFD組（P＜0.05）；MICT組與HIIT組的腹股溝皮下脂肪UCP-1表達較HFD組有升高的趨勢但無顯著性（圖3）。

2.1.4 HIIT與MICT對腓腸肌PGC-1α、FNDC5蛋白表達的影響

HIIT組PGC-1α顯著高于HFD組（P＜0.05），與MICT組無差異；MICT組FNDC5表達有高于HIIT組與HFD組的趨勢，但由于標準差較大，無顯著差異（圖4）。

2.1.5 HIIT與MICT對脂肪組織交感神經標志物TH表達的影響

圖2 運動干預后子宮周圍與腹股溝脂肪細胞H.E.染色Figure 2. H.E.Staining of Peri-uterine and InguinalAdipocytes after Exercise Intervention

HFD組與HIIT組子宮周圍內臟脂肪顯著高于MICT組（P＜0.05與P＜0.01），HIIT組腹股溝皮下脂肪顯著高于HFD組與MICT組（P＜0.05與P＜0.01）（圖5）。

圖3 子宮周圍與腹股溝脂肪UCP-1表達Figure 3. UCP-1 Expression of Peri-uterine and Inguinal Fat

圖4 腓腸肌PGC-1α與FNDC5表達Figure 4. PGC-1α and FNDC5 Expression of Gastrocnemius

圖5 子宮周圍與腹股溝脂肪TH表達Figure 5. TH Expression of Peri-uterine and Inguinal Fat

2.1.6 棕色化標志物UCP-1表達與交感神經標志物TH、肌肉因子標志物FNDC5表達間的相關性分析

對內臟與皮下脂肪UCP-1分別與TH、FNDC5進行相關分析顯示，內臟脂肪UCP-1表達與內臟脂肪TH間呈中度相關（R=0.578，P＜0.05），皮下脂肪 UCP-1與骨骼肌FNDC5呈中度相關，但不具顯著性（R=0.340，P＞0.05）。其余指標間呈低度相關且不具顯著性（P＞0.05，圖6）。

2.2 研究二：HIIT通過交感神經途徑促進內臟脂肪棕色化的機制驗證

SR組在注射β3型腎上腺素能受體拮抗劑SR59230a，阻斷了交感神經對脂肪組織的調節途徑后，進行10天HIIT訓練，SR組小鼠體重有大于Saline組的趨勢，但無顯著性（P＞0.05）；內臟脂肪重量SR組有大于Saline組的趨勢，但無顯著性（P＞0.05）；SR組內臟脂肪UCP-1表達顯著低于Saline組（P＜0.05，圖7）。

3 討論

3.1 MICT與HIIT的降體重效果相同，但HIIT能減少更多內臟脂肪積累

在經典的能量代謝理論中，單位時間脂肪消耗絕對值最高的方式是中等強度有氧運動，所以傳統觀點一直認為MICT是最佳的減肥運動方式。然而MICT必須達到較長的運動時間才能獲得明顯的減重效果（Nielsen et al.，2011），而缺乏時間恰恰是妨礙現代人運動參與的一個重要因素（Trost et al.，2002），所以HIIT最初被用于運動減肥的目的是節省運動時間。對18～45歲超重或肥胖人群運動減肥的Meta分析顯示，HIIT與MICT減輕體重的效果相同，但HIIT能節省40%以上的時間（Wewege et al.，2017）。隨著HIIT研究的深入，多個系統綜述與Meta分析也顯示，HIIT相比MICT能使機體在心臟、血管、血壓、血糖等方面獲得更多健康益處（Batacan et al.，2017；Milanovi? et al.，2015；Ramos et al.，2015）。在相同運動量下，HIIT比MICT可以減少更多內臟脂肪（Maillard et al.，2018；Zhang et al.，2015），由于內臟脂肪堆積是代謝疾病的獨立風險因素，此發現可以證明HIIT對改善代謝類疾病的作用。

本研究中，在奔跑距離相等的條件下，12周MICT與HIIT訓練都可以顯著抑制高糖高脂膳食引起的體重增長。由于跑速不同，HIIT的運動時間明顯少于MICT，但HIIT組體重與MICT組無顯著差異，說明HIIT在達到相同的減重效果時，確實能夠節省時間。12周運動結束后，HIIT組小鼠子宮周圍脂肪墊重量顯著低于MICT組，腹股溝皮下脂肪較MICT有輕微降低的趨勢，但不具顯著性。此結果與以往的研究相符，說明運動量相同的情況下HIIT能夠減少更多內臟脂肪。

3.2 HIIT相比MICT能夠促進更多內臟WAT棕色化

脂肪組織的棕色化可以使以儲存能量為主要功能的WAT具備一定的非顫栗性產熱能力，從而能夠消耗更多FFA。自被發現以來，WAT棕色化一直被認為是治療肥胖、糖尿病等代謝疾病的關鍵途徑（Festuccia et al.，2017）。Bartesaghi等（2014）借助基因敲除發現，人體米色脂肪細胞的產熱能力完全取決于UCP-1表達，所以可使用UCP-1表達量來反映WAT棕色化的程度。寒冷刺激可促使脂肪組織UCP-1表達大幅提高（Jeremic et al.，2016），值得注意的是，運動訓練對脂肪組織UCP-1表達的改變不像寒冷刺激那樣劇烈。Bostr?m等（2013）的研究在RNA轉錄層面上證明了中等強度運動可以劇烈增加內臟與皮下脂肪組織UCP-1 mRNA，但在蛋白表達層面上，中等強度運動引起的UCP-1升高并不顯著。徐瑞等（2017）的研究顯示，給予大鼠一次運動刺激，中等強度訓練不能改變運動后6 h內內臟脂肪組織UCP-1表達，HIIT能提高運動后即刻UCP-1表達，但在運動后6 h即回落至安靜水平，長期HIIT的作用尚未可知。Norheim等（2014）的人體研究顯示，長期進行MICT雖有提升健康人和糖尿病風險人群皮下脂肪UCP-1 mRNA的趨勢，但只有將健康組與風險組數據合并，UCP-1 mRNA的升高才具有顯著性，且升幅不大，說明MICT促皮下脂肪棕色化的作用有限。

圖6 UCP-1與FNDC5及TH的相關性分析Figure 6. CorrelationAnalysis among UCP-1 and FNDC5 and TH

圖7 Saline組與SR組在10天HIIT訓練后體重、脂肪重量及內臟脂肪UCP-1表達Figure 7. Body Mass，Fat Weight and Visceral Fat UCP-1 Expression in the Saline and SR Groups after 10-day HIIT

本研究發現，HIIT組內臟脂肪組織UCP-1顯著增加，MICT組無增加。MICT組和HIIT組皮下脂肪UCP-1雖有增加趨勢，但不具顯著性。此結果與Norheim的研究相近，說明MICT與HIIT促皮下脂肪組織棕色化的作用不明顯，但HIIT有顯著的促內臟脂肪棕色化的作用。再者，研究驗證了HIIT相比MICT確實能夠減少更多內臟脂肪，提示HIIT減少內臟脂肪的機制與內臟脂肪組織棕色化關系密切。

3.3 長期HIIT引起的脂肪組織棕色化現象與FNDC5/Irisin信號無顯著相關

2013年首次報導的Irisin被認為是一個非常有希望改善肥胖及相關代謝疾病的肌肉因子。然而此后幾年內，大量關于運動是否能夠提高血液Irisin濃度的研究結果卻相當模糊且相互矛盾（Dinas et al.，2017）。由于血液Irisin濃度測試主要基于商業Elisa試劑盒，Albrecht等對市售的4種主流試劑盒進行了測試，發現它們均會與非特異性蛋白產生交叉反應。此外，人血漿中較低濃度的Irisin能被串聯質譜法檢出時，此4種試劑盒卻無法測出（Albrecht et al.，2015）。Archundia等（2017）分別使用 Western blot與Elisa對肌肉和血液內的Irisin進行了檢測，發現運動雖然能顯著增加肌肉Irisin（WB測試結果），但血液Irisin并無變化（Elisa測試結果）。由于上述研究均質疑了Elisa方法對血液Irisin檢測的靈敏性，目前國際上僅對使用串聯質譜檢法測血液Irisin濃度的結果較為認可。但鑒于難度與成本，研究者大多改用Western blot測試的肌肉FNDC5含量來間接反映Irisin的分泌量。

本研究同樣采用肌肉FNDC5及其上游信號PGC-1α作為運動促進Irisin分泌的代表指標。與Granata等（2015）的研究相近，HIIT相比MICT能夠更顯著的激活PGC-1α，這說明PGC-1α可能與運動強度存在關聯。當然也有某些研究發現HIIT與MICT對PGC-1α的激活無差異（Shirvani et al.，2018），這可能與不同的物種、訓練方法或其他條件有關。值得注意的是，本實驗中FNDC5的變化并不與PGC-1α同步：HIIT組PGC-1α雖然顯著升高，但MICT組的FNDC5卻具有升高的趨勢，而HIIT組無變化（圖4A，4B）。同時，MICT組內FNDC5個體差異很大（圖4B，MICT組標準差較大），這說明MICT僅對組內某些個體的FNDC5表達有顯著的激活作用。Bonafiglia等（2016）的研究與本研究結果相符，他認為“個體差異”是影響運動激活Irisin信號的重要因素。Dinas在2017年的系統綜述中，檢索到了16項關于運動激活PGC-1α、FNDC5與Irisin的研究，但其中僅有4項研究顯示運動能使PGC-1α與FNDC5同步升高；45項對血液Irisin濃度的研究中，僅有22項顯示運動后Irisin濃度上升（Dinas et al.，2017）。Pekkala等（2013）發現，Irisin僅在急性高強度運動后顯著增加，長期運動后并無變化。Archundia等（2017）認為，FNDC5與Irisin的激活，不僅依賴與運動強度相關的PGC-1α信號，更多的是與個體差異、機體對急性運動的不適應有關。綜上，Irisin信號的激活并不完全與運動強度相關，本研究采用的12周長期HIIT訓練并不能激活FNDC5表達。12周長期MICT訓練雖然能使一些個體出現FNDC5顯著升高的現象，但整體不具顯著性，關于MICT是否能夠顯著激活FNDC5/Irisin信號，其激活作用對何種個體更明顯，還需后續的深入研究闡明。本研究同時也對FNDC5與UCP-1表達進行了相關分析，發現無論內臟或皮下脂肪均無顯著相關（圖6C，6D），提示本研究中HIIT促小鼠內臟脂肪棕色化與骨骼肌分泌的FNDC5/Irisin信號無關。

3.4 HIIT通過交感神經途徑促進內臟WAT棕色化

交感神經活動在機體調控脂肪分解的過程中占據核心地位（Braun et al.，2018），交感神經節后纖維直接支配皮下、腹腔及胸部脂肪墊，并通過突觸分泌的去甲腎上腺素，促進脂肪分解（Vaughan et al.，2014）。Hillebrand等（2014）對868名成年人的調查發現，人體的脂肪重量，特別是內臟脂肪重量，與交感神活動的高低有關。Sipe等（2017）發現，食物熱量攝入限制導致的小鼠脂肪重量減輕，伴隨著交感神經活動的增強，同時，交感神經會優先動員內臟脂肪墊分解。這些研究提示，HIIT更顯著減少內臟脂肪的作用也可能是通過支配脂肪的交感神經實現的。下丘腦調節機體的攝食、飲水、性行為、打斗、體溫等生理機能，同時也是交感與副交感神經的最高位中樞。生理學者在多年前就已知道下丘腦通過交感神經活動直接調節BAT產熱（Morrison et al.，2014）。在WAT能夠棕色化生成米色脂肪的現象被發現后，Dodd等（2015）發表在Cell上的研究直接證明了下丘腦POMC神經元可通過交感神經活動直接促進米色脂肪的增加，在理論上證實了“下丘腦-脂肪交感神經”軸對WAT棕色化具有明顯的作用效果。

TH是合成兒茶酚胺類神經遞質的關鍵限速酶，僅在中樞與周圍神經系統及腎上腺髓質內表達。由于交感神經末梢的神經遞質主要是去甲腎上腺素，所以TH一直被當作交感神經外周組織調控的活性標志物。TH的短期調節通過絲氨酸位點磷酸化實現，而長期調節則在轉錄及蛋白表達層面上完成（Nagatsu，2007）。由于本研究的訓練方案為12周長期干預，故選取TH表達代表交感神經調控脂肪組織分解的活動程度。無論內臟或皮下脂肪，HIIT組TH表達均高于MICT，說明HIIT組的脂肪交感神經活動相比MICT更加劇烈。需要注意的是，HFD組雖無運動干預，但內臟脂肪TH表達相比MICT組也顯著升高，推測存在2種可能：1）由于飼養與訓練溫度控制在20℃～22℃，而小鼠的體溫調節功能較差，此溫度激活了HFD小鼠的脂肪交感神經活動。Cui等（2016）的研究有類似的發現，同樣的高脂膳食飼養小鼠，22℃飼養個體的脂肪TH表達顯著高于30℃飼養的個體。2）由于MICT改善了小鼠體質，MICT小鼠的體溫調節相對HFD小鼠更強，對脂肪非顫栗性產熱的依賴較少，所以脂肪交感神經活動降低。雖然HIIT同樣能夠改善小鼠體質，但由于其對植物神經的刺激遠大于MICT，所以脂肪TH表達依然較高。由于本研究未對參與體溫調節的其他組織器官進行觀察，故推論二還需更多實驗證據驗證。

對UCP-1與TH表達的相關分析顯示，皮下脂肪內兩者不具顯著相關，但內臟脂肪UCP-1與TH呈中度相關（圖6A，R=0.578，P＜0.05），說明HIIT應促進更多內臟WAT棕色化的過程中，脂肪交感神經對脂肪細胞的調控可能具備潛在的重要作用。由于相關分析并不能驗證上游信號（交感神經活動）與下游現象（內臟WAT棕色化）之間存在直接的因果關系，故研究二的內容通過對小鼠進行10天HIIT訓練，并阻斷內臟脂肪的交感神經調節活動，觀察WAT的UCP-1表達是否會因為失去交感神經的調控活動而下降。交感神經對組織的調控，主要末梢分泌去甲腎上腺素，并激活下游細胞的β型腎上腺素能受體來實現。與其他組織不同，脂肪組織的腎上腺素能受體亞型為β3型，故腹腔注射β3型受體的特異性拮抗劑SR59230a，能特異性抑制內臟WAT的交感神經支配（Sipe et al.，2017）。Dewal等（2019）綜述了運動促進WAT棕色化的效果，指出10～60天的運動周期均可顯著提升UCP-1表達，且UCP-1在運動開始前3周的幅度最明顯。而本研究顯示，經過10天HIIT后，SR組相比Saline組內臟WAT的UCP-1表達顯著降低，說明交感神經末梢的β3受體被阻斷后，HIIT促進UCP-1表達的效果被抑制。此結果可有力證明HIIT通過交感神經途徑促進了內臟脂肪細胞UCP-1表達，提高了內臟脂肪非顫栗性產熱，有利于特異性的減少內臟脂肪。

總之，本研究的相關結果，在分子層面上確認了HIIT能夠顯著提高內臟WAT的棕色化，且此過程是依靠交感神經途徑實現的（圖8）。應指出的是，骨骼肌FNDC5與皮下脂肪UCP-1表達間具有中度相關的趨勢，但由于目前Irisin作用于脂肪細胞的受體尚不明確（Dinas et al.，2017），很難阻斷Irisin對皮下脂肪細胞的調控，故骨骼肌FNDC5/Irisin信號促皮下脂肪的作用，有待進一步研究。

圖8 HIIT與MICT促進內臟與皮下WAT棕色化的信號途徑

4 結論

相比中等強度持續訓練（MICT），高強度間歇訓練（HIIT）能夠更顯著地促進內臟白色脂肪組織棕色化。HIIT促進內臟脂肪組織棕色化與交感神經纖維對脂肪細胞的調控活動密切相關。