肥胖大鼠低氧訓練中羥自由基與胰島素抵抗相關性研究

劉春陽

(安徽文達信息工程學院 體育教學部，合肥 231201)

近年來，學者們發現低氧運動對降體脂、減體重都有積極的影響，適宜強度的低氧運動有利于增強人體自由基清除能力，且有利于改善肥胖機體的胰島素抵抗癥狀。而此機制與低氧運動減脂、減體重的關系，以及低氧運動下肥胖機體自由基、抗氧化酶水平與胰島素抵抗指數的變化是否有關，還有待深入研究。

1 研究對象與方法

1.1 實驗對象與實驗環境

6周齡雄性，無特定病原體的SD大鼠203只，采用MAG型低氧氣體發生裝置兩臺及配套的低氧倉，構建氧濃度為13.6%(模擬海拔高度為3 500 m)的常壓低氧環境。

1.2 建模與篩選

在203只雄性SD大鼠中隨機選出25只用普通飼料喂養，178只用高脂飼料喂養，飼喂18周結束時，根據體重增加大于普通飼料喂養組的平均重量加一倍標準差，篩選出符合實驗要求的肥胖大鼠109只。隨后進行為期1周的低氧環境適應和2周的訓練適應，淘汰適應過程中狀態太差及傷病的大鼠。

1.3 建模與分組

從普通飼料飼喂的大鼠中隨機選出10只大鼠，設為普通安靜組(NS 組，N=10)；從高脂飼料飼喂大鼠中，按篩選標準隨機選出肥胖大鼠60只，隨機分為肥胖低住安靜組(LNS組，N=10)、肥胖高住安靜組(HNS組，N=10)、肥胖低住低練組(LL組，N=10)、肥胖高住高練組(HH組，N=10)、肥胖低住高練組(LH組，N=10)、肥胖高住低練組(HL組)。四組運動組大鼠在相應的低氧、常氧環境，采用動物跑臺進行跑臺運動，每天進行50 min跑臺運動，每周運動5 d，持續4周。

1.4 測試指標與方法

(1)體重和體成分

分別在實驗前及實驗過程中的每周末用電子天平稱量大鼠體質量。在第4周末，解剖并剝離大鼠腎周脂肪、附睪脂肪，用生理鹽水漂洗后濾紙吸干，用電子天平稱重。

(2)自由基代謝、胰島素和胰島素抵抗指數指標

取已制備的各組大鼠血清，采用A018-1-1試劑盒測定大鼠血清羥自由基水平；采用A007-1-1試劑盒，用鉬酸銨法測定各組大鼠血清過氧化氫酶水平；用A154-2-1試劑盒，用己糖激酶法測定各組大鼠血糖水平。采用ELISA試劑盒，用酶聯免疫吸附法測試各組樣本的胰島素水平(回歸方程：Y=-0.0 179X2+0.4 137X-0.0 041，R2=0.9 991)。計算并統計胰島素抵抗指數(胰島素抵抗指數=血糖(mmol/L)×胰島素(ng/ml)/22.5)。

(3)數據統計及處理

結果用SPSS20.0統計學軟件進行分析，用平均值±標準差來表示結果，用單因素方差分析進行各組間的橫向比較，用獨立樣本T檢驗分析同組的縱向差異；用雙變量相關分析中的Pearson檢驗分析兩組數據間的相關性。

2 結果與討論

2.1 肥胖大鼠驗證

實驗前，按照上述標準，在高脂飼喂大鼠中先選出符合實驗要求的肥胖大鼠，再隨機選出10只，另從普通飼喂的大鼠中隨機選出10只大鼠，將上述20只大鼠稱重，處死取其腎周脂肪和附睪脂肪并稱重。肥胖大鼠體質量的增加重量、腎周脂肪重量、附睪脂肪重量、體脂比都顯著高于普通飼料喂養的普通安靜大鼠，表明實驗建模成功。

2.2 不同模式低氧訓練對大鼠體質量的影響

實驗4周，大鼠體質量、體成分的情況如表1所示。

表1 4周實驗過程中各組大鼠體質量變化

研究表明，長期高脂飼喂會致使大鼠體脂升高[1]。如表1所示，實驗前，肥胖低住安靜組體質量顯著高于普通安靜組，亦得上述結論。有學者指出，低氧耐力運動下機體體質量顯著下降[2]，至實驗末高住高練大鼠體質量下降最明顯，且而高住高練與低住高練訓練模式有較好的減脂效果。

值得注意的是，如表2所示高住高練運動模式在沒有造成顯著肌肉凈消耗的前提下，腓腸肌相對重量得以提高，可看出高住高練運動模式減體重是以減體脂為主的，而在此情況下，增加機體蛋白質的補充是否有利于肌肉組織重量進一步提高還有待深入研究。數據顯示，高住低練大鼠心肌絕對重量和相對重量都較大，這是低氧運動導致機體心臟適應性肥大的表現，提示高住低練運動模式下能有效的形成運動性心臟肥大，但其心肌肥大的方式及心臟每搏輸出量的變化還有待深入研究。

表2 實驗后各組大鼠不同部位體脂水平

2.3 不同模式低氧訓練對大鼠自由基代謝及胰島素敏感性的影響

實驗4周，對大鼠自由基代謝影響如表3所示。

表3 4周實驗后各組大鼠羥自由基、過氧化氫酶、胰島素、血糖、胰島素抵抗指數水平

研究認為，在高原訓練中頭痛、頭暈、倦怠、身體酸痛等癥狀與機體自由基水平提高、破壞組織細胞有關3]。如表3低氧暴露能導致機體羥自由基及過氧化氫酶水平上升，而單純訓練并沒有使大鼠血清羥自由基水平上升。單純低氧暴露羥自由基、過氧化氫酶水平均顯著高于常氧暴露，兩個高住訓練組過氧化氫酶水平也顯著高于兩個常氧訓練組。由此得出結論，僅低氧暴露就會導致機體氧化應激水平上升，長期低氧暴露對抑制機體氧化應激具有良好的影響。

研究表明，肥胖大鼠胰島素水平高于非肥胖大鼠，肥胖機體胰島素敏感性普遍偏低[4]。亦驗證了上述研究，結果顯示肥胖安靜大鼠胰島素水平偏高，且胰島素抵抗指數顯著高于普通大鼠。就不同的干預模式對胰島素抵抗指數的影響而言，高住高練運動模式有一定效果，但并沒有單純低氧暴露及高住低練效果好。

2.4 自由基代謝與胰島素、胰島素抵抗指數的相關性

大鼠自由基代謝與胰島素、胰島素抵抗指數相關性如表4、表5所示。

表4 自由基與胰島素的相關性

表5 自由基與胰島素抵抗指數的相關性

肥胖、高血糖會損壞線粒體功能，引起氧化應激，產生大量活性氧簇[5]。有實驗證明，飼喂二甲雙胍的大鼠胰島素敏感性提高的同時，紅細胞抗氧化酶的活性也提高[6]。大鼠羥自由基水平及抗氧化酶水平與胰島素水平呈顯著的相關性，胰島素抵抗指數和過氧化氫酶呈負相關。推測，過氧化氫酶活性的變化與機體胰島素敏感性有關聯。如表3數據顯示，肥胖大鼠胰島素抵抗指數顯著高于對照組，而其過氧化氫酶顯著低于普通大鼠，推測肥胖可能首先導致機體抗氧化酶系紊亂，影響自由基清除，高自由基水平破壞細胞膜，從而影響胰島素分子信號介導，影響細胞攝取葡萄糖，導致胰島素敏感性下降，因此提高胰島素敏感性應首先降低機體體脂水平。

3 結論

長期高脂飲食能導致機體體質量、體脂上升。高住高練和低住高練有較好的減體質量、減脂、增肌的效果。單純低氧暴露能導致機體氧化應激水平上升，長期低氧暴露對抑制機體氧化應激具有良好的影響，且有利于機體胰島素敏感性的提高。羥自由基及抗氧化酶水平與胰島素水平呈顯著的相關性，胰島素抵抗指數和過氧化氫酶呈負相關。說明，抗氧化酶活性的降低可能與機體胰島素敏感性有一定的關系。