肥胖及有氧運動對雄性大鼠睪丸氧化應激程度的影響

摘要：本文通過施加高脂飲食及有氧運動，檢測不同組大鼠睪丸氧化及抗氧化指標的活性或含量以及它們的基因表達情況，探討肥胖及運動對雄性大鼠生殖功能的影響機制。將32只5周齡雄性SD大鼠隨機分成兩組，即正常飲食組和高脂飲食組，飼養12周。高脂飲食組肥胖鼠造模成功后，將兩組大鼠分別按照體重隨機分層抽樣分為4組，即正常對照組（CON）、正常運動組 （CON+ME ）、肥胖組（OB）、肥胖運動組 （OB+ME） 。兩個運動組進行中等負荷跑臺有氧運動干預，8周后采用測量法、分光光度法及RT-PCR 法分別檢測大鼠的體重、睪丸重量、血清睪酮、睪丸氧化—抗氧化指標。結果顯示：（1）與CON組相比，OB組大鼠睪丸系數、血清睪酮水平顯著下降 （plt;0.01，plt;0.05 ）;MDA、NO、HO2、NOS含量（或活性）顯著上升（2 （plt;0.01，plt;0.01，plt;0.01，plt;0.05） ;CAT活性顯著下降 （plt;0.05）;T-AOC/MDA，CAT/H₂O₂，GSH/MDA 比值顯著下降 （p_?⁵lt;0.01） ） ; Nrf2 mRNA、 SOD mRNA、 .CAT mRNA、Gpx mRNA 均顯著上升 （plt;0.01，plt; 0.01，plt;0.05，plt;0.05） 。（2）與CON組比， CON+ME 組大鼠睪丸系數、血清睪酮水平均顯著上升 （p_Hlt; 0.01）; MDA，H₂O₂ 含量顯著下降 （plt;0.05） ）， NO 顯著上升（ （plt;0.05） ）;SOD、CAT、GSH顯著上升 （plt;0.05，plt; （204號 _{0.05，plt;0.01} ）;T-AOC/MDA、SOD/MDA、CAT/HO2、GSH/MDA 比值均顯著上升 （plt;0.05，plt;0.01，plt; （204號0.0 1，plt;0.01 \" Nrf2 mRNA .CAT mRNA、Gpx mRNA 均顯著上升 （p_?+5lt;0.05） 。（3）同OB組比， OB+ME 組大鼠睪丸系數、血清睪酮水平均顯著上升 （p_H³lt;0.01）;MDA_?H₂O₂，NO_?NOS 含量（或活性）均顯著性降低（ plt;0.01 ， plt;0.01 ， plt;0.01 ， plt;0.05 ）;GSH含量、CAT活性顯著升高 （plt;0.01，plt;0.05 ）;T-AOC/MDA、GSH/MDA、CAT/MDA比值顯著升高 mRNA、GpxmRNA均顯著上升 。得出以下結論：（1）長期高脂飲食造成大鼠睪丸抗氧化酶的基因表達下降，伴隨部分抗氧化酶活性下降，氧化與抗氧化失衡，氧化應激增加，這可能是造成睪酮水平下降的重要原因。（2）通過8周有氧運動，正常和肥胖大鼠抗氧化酶的基因表達均有不同程度的增加，對抗氧化劑和抗氧化酶的影響總體趨勢向氧化一抗氧化平衡有利的一面發展，正常和肥胖大鼠生殖功能得到改善。

中圖分類號：G804.2 文獻標識碼：A 文章編號：1673-260X（2025）06-0058-07

肥胖由能量攝入和消耗不平衡所致，與許多代謝疾病的發生機制密切相關，當這些疾病同時發生時稱為“代謝綜合征”。肥胖誘導的代謝異常與辜丸功能障礙高度相關[12]。越來越多的證據表明肥胖會損害男性生殖健康，造成遲發性的男性性腺機能減退。這些癥狀將嚴重影響男性的生活質量。肥胖對男性生殖功能的影響的機制較為復雜，目前認為氧化應激起著重要的作用[45]。因此，如何改善肥胖誘導的氧化應激是提高男性生殖功能的重要途徑。

運動作為改善肥胖的最有效的非藥物干預手段之一，一直備受關注。然而，運動是否可以通過減輕體重改善辜丸氧化應激，從而提高男性生殖功能還鮮有報道。本研究采用高脂飲食誘導雄性大鼠肥胖，在此基礎上，通過對大鼠進行8周遞增負荷跑臺運動干預，從整體水平、器官水平和分子水平探討不同肥胖狀態下SD大鼠辜丸形態和睪丸內氧化和抗氧化指標的基因表達、組織中濃度以及酶活性變化，并重點研究長期有氧運動對正常和肥胖SD大鼠睪丸氧化一抗氧化平衡的影響，旨在為闡明有氧運動影響肥胖誘導的雄性生殖功能障礙機制提供實驗數據和理論支持。

1研究對象與方法

1.1 研究對象

選取5周齡的SD雄性大鼠，共計32只。隨機分成2組，即正常飲食組（正常飼料）和高脂飲食組（高脂飼料），12周后，剔除死亡和肥胖造模未成功的大鼠，剩余27只。高脂飼養大鼠體重均超過正常飼養大鼠體重的1.2倍以上，表明造模成功。隨后，將兩組大鼠按體重分層抽樣分成4組：正常對照組（CON，6只）正常運動組（ CON+ME，8 只）肥胖組（OB，6只）肥胖運動組（ _OB+ME，7 只）。為了保證數據整齊性，最后各組大鼠數量均為6只。

1.2分組運動干預

兩個運動組（正常運動組和肥胖運動組）共進行為期8周的跑臺運動。正式運動干預前進行為期一周的適應性訓練，起始時間為 20min ，跑臺速度設定為 以后每天增加 10min ，逐漸增加到 60min/d 為止，保持此負荷至第8周結束，每周休息1天。在運動干預過程中，各組的飲食方案不變。

1.3樣品的取材及處理

8周運動干預結束后，為去除急性運動帶來的影響，在末次運動后 36～40h 取材，取材前禁食 12h 。麻醉處死，迅速取兩側辜丸，用生理鹽水沖洗后用濾紙吸干，轉入液氮冷凍，以備實驗使用。

1.4測試指標及方法

1.4.1 辜丸重量、辜丸系數的測定

將大鼠的雙側辜丸從陰囊中分離提取出來，電子天平上稱量，睪丸系數見式1。

辜丸系數 （%）=（ 辜丸重量/體重 ）×100%

1.4.4Real-time PCR

通過組織提取和Real-timePCR分析檢測丸組織抗氧化指標 Nrf2 （核因子E2 相關因子2）、SOD、 GPx （谷胱甘肽過氧化物酶） CAT 的基因表達情況。

（1）睪丸RNA的提取。 ① 將睪丸樣品從 的冰箱中取出，即刻進行稱重。在正常室溫條件下放置 5min ，待其充分溶解（將實驗中所用的鑷子、剪刀、勻漿器均進行無菌消毒后用DEPC水處理）；② 分離RNA； ③ 低溫離心； ④RNA 沉淀； ⑤ 清洗RNA; ⑥ 干燥RNA; ⑦ 溶解RNA沉淀。

（2）使用微量分光光度計檢測樣品含量或活性。

（3）逆轉錄反應。依據 Hiscript II One Step q RT-PCRSYBRGreen試劑盒說明書進行。

（4）引物序列。驗中擴增引物序列，從PubMed數據庫中查詢，由上海生工生物技術有限公司合成提供，引物具體序列見表1。

1.4.2 血清睪酮測定

按照試劑盒說明采用酶聯免疫法進行檢測分析。

1.4.3 睪丸組織中指標的測定

睪丸組織中的T-AOC（總抗氧化能力）、SOD（超氧化物歧化酶）GSH（谷胱甘肽）CAT（過氧化氫酶） ?H₂O₂ （過氧化氫）、MDA（丙二醛）NO（一氧化氮）NOS（一氧化氮合酶）按照南京建成試劑盒說明進行測定。

1.5 統計分析

實驗結果以均數 ± 標準差（ 表示，利用SPSS17.0進行統計分析，采用單因素方差分析比較各組之間的數據差異。

2 研究結果

2.1大鼠體重、睪丸形態、血清睪酮水平的變化

由表2可見， CON+ME 組大鼠體重顯著低于CON組 （plt;0.01） ，OB組體重顯著高于CON組 ?plt; 0.01）。 0B+ME 體重高度顯著低于OB組 _（plt;0.01 ）各組睪丸重量組間無顯著差異。睪丸系數在 CON+ ME組與CON組間無顯著性差異，OB組顯著低于CON組 _plt;0.01） ！ _0B+ME 顯著高于OB組 （plt;0.01） 。對于血清睪酮， 組高度顯著高于CON組（plt;0.01） ，OB組顯著低于CON組（ _plt;0.01 ）’ OB+ ME 高度顯著高于OB組 （plt;0.01） 。

2.2肥胖及運動干預對過氧化系統的影響

由表3可見，對于MDA含量， _CON+ME 組顯著低于CON組 （plt;0.05） ，OB組顯著高于CON 組 （plt; 0.01）， _0B+ME 顯著低于OB組 （plt;0.01） 。對于 H₂O₂ 含量， 組顯著低于CON 組 （plt;0.05） ，OB組顯著高于CON組 （plt;0.05） _OB+ME 顯著低于OB組（plt;0.01） 。對于NO含量， CON+ME 組顯著高于CON組 （plt;0.05） ，OB組顯著高于CON組 （plt;0.01），OB+ ME顯著低于OB組 （plt;0.05） 。對于NOS含量， CON+ ME組較CON組高，但無顯著性差異，OB組顯著高于CON組 （plt;0.01） _0B+ME 顯著低于OB組 0.01）。

2.3肥胖及運動對抗氧化系統的影響

由表4可見，對于SOD活力， CON+ME 組顯著高于CON組（ plt;0.05 ），OB組較CON組高，但無顯著性差異， _OB+ME 較OB組低，但無顯著性差異。對于GSH活力， CON+ME 組顯著高于CON組（

0.01），OB組較CON組低，但無顯著性差異， OB+ ME顯著高于OB組 （plt;0.01） 。對于CAT活力， CON+ ME組顯著高于CON組（ _plt;0.05） ，OB組顯著低于CON組（ _plt;0.05） ） _0B+ME 顯著高于OB組 （plt;0.01） 。對于T-AOC，各組間無顯著差異。

由表5可見，對于Nrf2mRNA， CON+ME 組顯 著高于CON組 （plt;0.05） ，OB組顯著低于對照組 （plt; 0.01）， _0B+ME 顯著高于OB組 （plt;0.01） 。對于 SOD mRNA， CON+ME 組較CON組高，但無顯著性差 異，OB組顯著低于CON組 （plt;0.01），OB+ME 顯著 高于OB組 （plt;0.05） 對于 CAT mRNA， 組 顯著高于CON組 （plt;0.05） ，OB組顯著低于CON組 （plt;0.05） ， OB+ME 顯著高于OB組 （plt;0.01） ；對于 Gpx mRNA， 組顯著高于CON 組 （plt;0.05） OB組顯著低于CON組 （plt;0.05） ， _OB+ME 顯著高于OB組 （plt;0.05） 。

2.4肥胖及運動對氧化—抗氧化平衡的影響由表6可見，對于T-AOC/MDA的值， CON+

ME組顯著高于CON組（ _plt;0.05） ，OB組顯著低于 CON組（ _plt;0.05） ！ OB+ME 顯著高于OB組（ ?plt; 0.05）。對于SOD/MDA的值， 組顯著高于CON組 （plt;0.01） ，OB組較CON組低，但無顯著性差異， _0B+ME 較OB組高，但無顯著性差異。對于GSH/MDA 的值， 組顯著高于CON 組 （plt; 0.01），OB組顯著低于CON組 （plt;0.01），OB+ME 組顯著高于OB組 （plt;0.01） 。對于 CAT/H₂O₂ 的值， 組顯著高于CON組 （plt;0.01） ，OB組顯著低于CON組 （plt;0.05） ， _0B+ME 組顯著高于OB組（plt;0.01） 。

3分析與討論

3.1肥胖和有氧運動對大鼠生殖功能的影響

辜酮是體內主要的雄性激素，而雄性激素的分泌與男性生殖器官的發育、精子的合成以及男性第二性征的維持有著密切的關系。因此臨床上常用血清睪酮水平評判男性的生殖功能。辜丸質量、辜丸系數作為形態學指標，可從一定程度上反映雄性器官的發育水平，而睪丸系數作為相對值，更具有參考價值。本研究發現，高脂飲食組大鼠體重顯著高于對照組，血清辜酮、辜丸系數顯著低于正常對照組。通過8周中等負荷有氧運動，正常和肥胖大鼠體重顯著下降，同時血清睪酮、辜丸系數顯著上升，這與以往大多數的研究結果一致[2。需要注意的是，雄性在生殖發育期肥胖會造成辜丸發育不良，引起雄性激素分泌不足，影響雄性生殖潛能，通過有氧運動可改善正常和肥胖雄性大鼠的體重，提升雄性激素水平，但其作用機制尚未完全明晰，可能與運動改善了雄性大鼠辜丸氧化應激程度有關。

3.2肥胖和有氧運動對大鼠睪丸過氧化系統的影響

3.2.1 肥胖對大鼠辜丸過氧化系統的影響

肥胖誘導的代謝異常可引發男性生殖功能障礙，但誘導機制尚無統一結論，近年來有學者提出肥胖可以促進辜丸氧化應激，影響睪酮的合成和生精能力[7-13]。MDA是氧自由基與不飽和脂肪酸發生脂質過氧化的主要代謝產物，能間接反映氧化應激程度[14]。 H₂O₂ 是 0^2? 歧化后的產物，是反應氧化應激程度的重要指標[15]。本研究發現，肥胖組MDA ??H₂0₂ 含量均顯著高于正常對照組，進一步說明高脂飲食干預會導致大鼠辜丸過氧化程度加深，氧化產物增多。

人和動物辜丸、附睪和輸精管中均有NO和NOS表達，NO是一種自由基，它的合成受到NOS表達和活性的影響，NOS是合成NO的關鍵酶[7]。NO在睪丸內起到雙重作用，低濃度的NO可以刺激辜酮的分泌，對精子的生成和運動具有重要的調節作用[8]，但過量的NO則會提高細胞對活性氧的敏感性，增加抗氧化物的消耗，引起辜丸間質細胞的分泌功能下降從而導致低血清睪酮癥的產生，造成辜丸氧化損傷[1219]。本研究發現，肥胖大鼠睪丸NO濃度、NOS含量顯著高于對照組，進一步說明肥胖可以導致大鼠辜丸NO過度積累，提高辜丸間質細胞對活性氧的敏感性，可能對睪丸功能造成損害[12]。

3.2.2有氧運動對正常和肥胖大鼠睪丸過氧化系統的影響

運動作為一種應激因素，可以影響組織的氧化應激。關于有氧運動對睪丸過氧化系統的影響有過一些報道，多數研究支持有氧運動可降低過氧化指標蛋白（酶）表達[20-22]。本研究發現，正常和肥胖運動組大鼠睪丸MDA ，H₂O₂ 含量均顯著低于非運動組，導致此現象的具體原因可能是由于運動干預減輕了大鼠肥胖程度，致使組織中FFA（游離脂肪酸）減少，從而減弱了自由基對FFA中不飽和脂肪酸攻擊的程度，使氧化應激產物減少[23]。本研究進一步說明了長期中等負荷有氧運動可使正常和肥胖大鼠辜丸氧化應激產物減少，改善氧化應激程度。

運動干預對辜丸中NO、NOS的影響的研究也有過一些報道。田振軍等[研究發現8周跑臺有氧訓練組大鼠辜丸NOS活力較高于對照組，但無顯著性差異。吳琳等[1研究發現8周普通強度游泳訓練可使小鼠辜丸NO濃度增加，但與對照組相比無顯著性差異。本研究發現，正常運動組大鼠睪丸NO濃度顯著高于正常對照組，NOS活力只有輕微的增高趨勢，無顯著差異。另外，本研究發現，肥胖運動組大鼠辜丸NO濃度、NOS活力顯著低于肥胖對照組，氧化應激產物MDA和 H₂O₂ 含量均顯著低于非運動組，這說明通過長期有氧運動可適度降低NO濃度、NOS活力，抑制活性氧的釋放，減緩氧化應激程度。

3.3肥胖和有氧運動對大鼠睪丸抗氧化系統的影響

3.3.1 肥胖對大鼠辜丸抗氧化系統的影響

體內的抗氧化系統是保護機體避免氧化損傷的系統，由多種抗氧化劑和抗氧化酶構成。SOD是細胞內第一解毒酶，是最強大的抗氧化劑2。它可以將 0^2? 通過歧化作用生成 H₂O₂ ，而 H₂O₂ 可以通過CAT（過氧化氫酶）進一步分解生成 _H2O 和 O₂ ，可見CAT和SOD同樣作為抗氧化酶，具有協同作用[25]。GSH是最重要的抗氧化劑之一，可以發揮多種功能2，其最主要的功能是作為 GPx 的底物來清除 和有機過氧化物，它還可以保護非酶抗氧化成分，如維生素C、維生素E等處于還原狀態。以往有關肥胖對睪丸抗氧化系統影響的研究結果并不一致[，22.27]，本研究發現，肥胖組睪丸T-AOC、SOD活力較對照組有上升趨勢（無顯著性差異），而抗氧化劑（酶）GSH含量、CAT活力較對照組有下降的趨勢，這可能是由于不同的抗氧化酶對應激刺激的敏感性不同所造成的。Nrf2（核轉錄相關因子2）是控制抗氧化劑和解毒基因表達的中心調節物質28]，它可以通過與抗氧化元件ARE的相互作用來控制抗氧化酶轉錄，是重要的抗氧化酶的上游因子。本研究發現，肥胖組大鼠睪丸Nrf2mRNA表達較對照組下降，同時 mRNA表達也明顯低于對照組。需要注意的是肥胖對大鼠睪丸的抗氧化系統的抗氧化劑與抗氧化酶的影響雖然不盡相同，但會抑制大鼠睪丸抗氧化酶的基因表達，其作用的機制還有待進一步研究。

3.3.2有氧運動對正常和肥胖大鼠睪丸抗氧化系統的影響

多數研究支持適量有氧運動可有效提升大部分睪丸抗氧化指標蛋白（酶）和基因表達[20.21.29]，當然也有相反的結論，這可能與受試對象的差異及運動形式、運動強度、運動時間不同有關。本研究發現，通過8周中等負荷有氧運動干預，正常體脂大鼠辜丸抗氧化指標蛋白（酶）及基因表達均有上升趨勢；對肥胖大鼠而言，運動干預雖可提升GSH含量、CAT活力及各抗氧化指標基因表達，但SOD、T-AOC活性較肥胖組有下降趨勢（無顯著性差異），造成此現象的原因可能是由于高脂飲食和運動的雙重干預造成細胞中產生大量氧自由基，SOD作為最重要的抗氧化劑被消耗殆盡，此時細胞做出調節反應，提高 轉錄與表達，因此，胞內 SODmRNA 大量轉錄生成，經核糖體翻譯，代償性增加SOD蛋白合成，達到減少氧自由基損傷的目的，但并不足以達到初始水平。

3.4肥胖和有氧運動對大鼠睪丸過氧化—抗氧化平衡的影響

正常情況下，辜丸內活性氧的產生和清除是平衡的，一旦組織內活性氧的產生過多或抗氧化能力下降，活性氧代謝出現失衡，就會形成氧化應激反應。以往大多數的研究只發現氧化一抗氧化系統指標蛋白（酶）單純上升（或下降）就判斷氧化應激程度，沒有考慮兩者間的平衡，本實驗將酶與產物的比值進行統計分析，探討肥胖和運動對雄性大鼠辜丸氧化應激的影響。

3.4.1 肥胖對大鼠睪丸過氧化一抗氧化平衡的影響

本研究發現，雖然肥胖組辜丸T-AOC、SOD活性較正常對照組有上升的趨勢（無顯著性差異），但T-AOC/MDA、SOD/MDA的比值下降，平衡偏向不利的一面。也就是說，肥胖應激雖然可以使T-AOC、SOD 活性得到一定程度的提升，但增加的T-AOC、SOD活性并不足以平衡肥胖應激產生的氧化應激產物。另外，肥胖組睪丸GSH含量、CAT活性較正常對照組有下降的趨勢（GSH無顯著性差異），且GSH/MDA平衡、 CAT/H₂O₂ 平衡都趨向了不利的一面。綜上，肥胖會使辜丸脂質過氧化，造成睪丸細胞損傷，抑制某些抗氧劑（酶）的基因表達。而在肥胖應激的刺激下，某些抗氧化劑（酶）的活性不降反升，其原因可能是肥胖造成睪丸自由基的大量產生，刺激了抗氧化酶的活性和抗氧化劑的合成[22]，但增加的抗氧化劑（酶）活性并不足以清除肥胖應激產生的過多的自由基，氧化一抗氧化平衡趨向不利的一面發展。

3.4.2有氧運動對正常和肥胖大鼠睪丸過氧化—抗氧化平衡的影響

本研究發現，有氧運動可以使正常和肥胖大鼠睪丸SOD/MDA、GSH/MDA Ω，CAT/H₂O₂ T-AOC/MDA值的增加，平衡趨向有利的一面發展。也就是說，有氧運動即使不能單純增加抗氧化酶的活性，也可以使組織的氧化和抗氧化平衡趨向有利的一面。導致此類現象的機理可能是長期有氧運動使心肺功能加強，有效提高了機體的攝氧能力、血液運輸氧氣和細胞利用氧氣的能力，從而使機體能量代謝效率得到提高；有氧運動也能使機體抗氧化酶的活性產生適應性變化，從而使機體自由基防御體系加強。

4結論

（1）長期高脂飲食造成大鼠肥胖，下調抗氧化酶的基因表達，導致氧化與抗氧化失衡，引發氧化應激反應，可能是造成血清睪酮下降、睪丸發育受損的重要原因之一。

（2）8周有氧運動可有效改善正常和肥胖大鼠的身體成分，上調辜丸抗氧化酶的基因表達，提升抗氧化能力，使氧化一抗氧化平衡趨向有利的一面，改善了肥胖引起的睪酮水平下降和睪丸發育不良，對正常大鼠也有提升雄性激素水平的作用。

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