短期有氧運動對糖尿病大鼠腎功能的影響

陳　木,唐趙平

(巢湖學院 體育系，安徽省 巢湖市 238000)

前言

40%的I型或II型糖尿病患者受腎病的侵襲，是導(dǎo)致終末期腎病的原因[1]。腎病早期的臨床跡象是微白蛋白尿。如果沒有特意進行干預(yù)，微白蛋白尿可能促進明顯的腎病。高血糖使得血壓水平上升，遺傳易感性是糖尿病腎病發(fā)展的主要危險因素。高血糖能引起一系列復(fù)雜的病理生理過程。晚期糖基化終產(chǎn)物的蓄積和腎小球膜結(jié)構(gòu)的改變可能促進腎損傷。因此，血糖的調(diào)節(jié)可能改善糖尿病腎病的進程。糖尿病控制與并發(fā)癥試驗和英國前瞻性糖尿病研究明確指出漸進性控制血糖能顯著降低糖尿病患者微白蛋白尿和顯性腎病發(fā)生的危險[2]。幾十年來，運動、飲食和藥物被認為是糖尿病治療的基石。

眾所周知有氧運動改善糖尿病患者的血糖控制和降低心血管疾病的死亡率[3]。但是，運動導(dǎo)致腎血液動力學和蛋白質(zhì)分泌的完全改變，降低腎血流和腎小球濾過率。急性運動增加尿蛋白排泄[4]，運動對糖尿病腎病的全部影響存在爭議。運動通過影響腎血流量和減少腎小球毛細血管壁負電荷而增加腎小球通透性[5]，運動誘導(dǎo)氧化應(yīng)激也可能促進運動性蛋白尿的發(fā)生[6]。而且，對于沒有微白蛋白糖尿的病患者使用急性運動誘導(dǎo)的微白蛋白尿作為檢測早期糖尿病腎病的激發(fā)試驗[7，8]。雖然一些研究表明身體活動加速糖尿病腎病的進程[9]，幾項對蛋白尿的糖尿病動物隨機試驗顯示有氧運動降低尿蛋白排泄[10，11]。也有研究顯示糖尿病患者進行規(guī)律的有氧運動對微白蛋白尿的發(fā)生起到防治作用[12，13]，降低腎小球微細結(jié)構(gòu)損傷。較少的幾項研究顯示運動強度和持續(xù)時間似乎影響腎臟應(yīng)答[14，15]。因此，實驗的目的是通過測量鏈脲霉素誘導(dǎo)

的糖尿病大鼠模型的微白蛋白尿和肌酐清除率來研究規(guī)律的有氧運動對腎功能的影響。

1　方法

1.1　動物

Wistar白化雄性大鼠，體重為150～300g。依據(jù)實驗?zāi)康?，大鼠分為四組。坐式對照組(ZD；n=15)；運動對照組(YD；n=15)；坐式糖尿病組(ZT；n=15)和運動糖尿病組(YT；n=15)。分籠飼養(yǎng)。自由飲食。室溫為23±2°C，12小時光照循環(huán)。

1.2　實驗方案

1.2.1建立糖尿病大鼠模型

經(jīng)頸靜脈注射45 mg/kg鏈脲霉素建立糖尿病模型[16，17]。對照組大鼠注射同等劑量的0.1M檸檬酸緩沖液。注射鏈脲霉素后48～72小時，通過評估尿液中血糖檢驗建模是否成功。注射鏈脲霉素后，對動物盡享4周穩(wěn)定期的觀察。

1.2.2運動方案

穩(wěn)定期后，運動組大鼠在跑臺上進行為期8周的有氧運動。運動前，大鼠放置與跑臺上30分鐘以適應(yīng)跑臺運動，每天2次，共2天。運動實驗時，跑臺坡度為8°，每天2次，每周5天。運動方案安排如下：前兩周，跑速為12 m·min-1，共10分鐘，隨后的3周，跑速為22-23 m·min-1，共40分鐘，最后的3周，跑速為23-25 m·min-1，共60分鐘。相關(guān)的研究指出，這樣的強度是適當?shù)模喈斢诖笫?5%的運動能力[18，19]。運動在每天相同時間進行，兩次運動間有大約4小時的休息期。對照組大鼠籠中飼養(yǎng)直到實驗結(jié)束。

1.3　血糖測定

4周穩(wěn)定期末和最后的實驗前尾靜脈取血樣，測定對照組和運動組大鼠的血糖。用酶聯(lián)比色法測定血漿葡萄糖水平。

1.4　尿蛋白和肌酐水平

在訓練8周末，大鼠置于個體代謝籠中，最后一次運動后12～24小時收集24小時尿液，主要是消除運動的急性影響。所有樣本-70°C保存，用于分析。用Jaffé法測定尿肌酐水平[20]。艾司巴赫氏定量法測定尿蛋白。

1.5　血漿肌酐水平

實驗結(jié)束后24小時，對所有動物進行尿液收集。實驗結(jié)束，動物腹膜內(nèi)戊巴比妥(50-75 mg·kg-1)麻醉。氣管內(nèi)插管連接于通風機。頸動脈插管連接于壓力傳感器，記錄血壓。實驗結(jié)束從頸動脈收集血樣，-70℃儲存用于肌酐測定。用Jaffé法測定血漿肌酐水平[20]。

1.6　肌酐清除率

尿肌酐濃度(mg·ml-1)×尿量(ml·min-1)÷血漿肌酐濃度(mg·ml-1))=肌酐清除率

2　統(tǒng)計分析

使用SPSS18.0對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。單因素方差分析進行比較。用鄧肯檢驗評價組間差異。p<0.05具有統(tǒng)計學意義，選擇95%為可信度區(qū)間。數(shù)據(jù)表達為平均值±標準差。

3　結(jié)果

研究中，12周末ZD、YD和YT大鼠體重增加明顯(p<0.001)(表1)。但是，ZT組體重沒有顯著差異(開始體重：220.5±8.2g；最后體重：225.2±7.3g)。注射鏈脲霉素4周后，測定血糖水平。糖尿病大鼠血糖水平顯著高于對照組(p<0.05)。直到實驗結(jié)束前仍顯著高于對照組(p<0.05)。但是，隨著8周的訓練，運動糖尿病大鼠的血糖水平顯著低于坐式糖尿病大鼠的血糖((p<0.05)(見表2)。

表1　實驗前和12周試驗后體重變化(平均值±標準差)

**p<0.01,***p<0.001表示同組與初始值相比。#p<0.05 表示組間最后值相比。

表2　有氧運動前后血糖水平變化(平均值±標準差)

*p<0.05表示ZD組和YD組相比。#p<0.05表示ZT組運動前后值比較。

ZD(137.1±8.9 mmHg)、YD(117.7±7.5 mmHg)、ZT(108±9.05 mmHg)和YT(111.1±5.6 mmHg)四組的平均血壓沒有顯著差異。大鼠的所有血壓值與文獻中一致[21，22]。YT(301.1±45 μgr·day-1)、YD(131.7±21.3 μgr·day-1)和ZD(159.8±24.4 μgr·day-1)的微白蛋白尿沒有顯著差異。但是，ZT組微白蛋白尿(594.1±154.6 μgr·day-1)顯著高于其他組(p<0.01)(圖1)。

圖1　4組微白蛋白尿的值(平均值±標準差)。**p<0.01表示各組間的比較。

ZT組肌酸清除率(CCr)值(616.8±124.9 μl·min-1)顯著低于ZD組的值(1412±312 μl·min-1)(p<0.05)。YT組CCr值(926.5±147.8 μl·min-1)顯著高于ZT組的值(616.8±124.9 μl·min-1)，但兩組間沒有顯著差異。即使YD組CCr(814±111 μl·min-1)顯著低于ZD組(p<0.05)，但是，沒有發(fā)現(xiàn)YD組與糖尿病組之間存在顯著差異(圖2)。

圖2　4組肌酐清除率值(平均值±標準差)。*p<0.05各組間的比較。

實驗表明，運動糖尿病大鼠最后的血糖水平顯著低于初始值。坐式糖尿病組大鼠顯現(xiàn)相反的結(jié)果。而且，YT組、YD組和ZD組體重顯著增加，但ZT組體重沒有增加。這些結(jié)果表明規(guī)律的有氧運動改善糖尿病大鼠的血糖控制和代謝過程。

4　討論

很多實驗都研究了運動對糖尿病患者的血糖控制。Boule等[23]進行的meta分析顯示，運動對血糖控制有統(tǒng)計學和臨床的顯著有益效應(yīng)，這個效應(yīng)不受體重降低的影響。雖然已知急性運動對腎功能產(chǎn)生有害影響，規(guī)律運動對腎功能的影響是不同的[24]。雖然一些研究顯示身體活動加速糖尿病腎病的進程[9]。幾項研究報道運動顯著改善糖尿病大鼠代謝控制和降低微白蛋白尿[10，11]。相反，Albright等[25]報道跑臺運動對尿蛋白沒有產(chǎn)生任何改變。最近，Lazarevic等[13]也指出II糖尿病患者進行6個月的有氧運動后微白蛋白尿患病率傾向于降低。

實驗中，ZT組存在高水平微白蛋白尿是糖尿病腎病發(fā)生的證據(jù)。YT組、YD組和ZD組微白蛋白尿水平?jīng)]有顯著差異。糖尿病控制與并發(fā)癥試驗(DCCT)和英國前瞻性糖尿病研究(UKPDS)指出，嚴格的血糖控制顯著降低微白蛋白尿的危險[2]。研究結(jié)束時，ZT組CCr水平顯著低于ZD組(p<0.05)。這個結(jié)果與顯性糖尿病腎病一致。YD組CCr值顯著低于ZD組(p<0.05)，YD組CCr水平非預(yù)期的降低表明規(guī)律運動也可能對腎功能導(dǎo)致有害影響。這個結(jié)果可能是腎臟缺血再灌注損傷和/或運動誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激導(dǎo)致的。反復(fù)少量局部缺血可能是運動動物低水平的CCr引起的。同時，運動誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激可能促進YD組運動后CCr降低的發(fā)生[6，28]。另一方面，運動強度和持續(xù)時間的作用是腎臟對運動應(yīng)答的一個重要因素。Poortmans等[4]指出，不同持續(xù)時間和強度的運動對腎臟的影響不同，運動后蛋白尿與運動強度而不是持續(xù)時間直接相關(guān)。Melin等[31]研究指出糖尿病大鼠腎臟缺血損傷的易感性增加。但是，筆者的研究中，YT組CCr水平與YD組沒有差異。表明高血糖是在缺血性腎衰的發(fā)生中的最可能促進因素和腎缺血再灌注損傷前的代謝控制保護腎損傷[29]。

5　結(jié)論

運動與飲食和藥物是糖尿病治療的基石，但急性運動導(dǎo)致腎血液動力學和蛋白質(zhì)排泄的深刻變化，同時降低血流量和腎小球濾過率，增加尿蛋白排泄。因此，運動對糖尿病腎病的影響存在爭議。規(guī)律的有氧運動能有效控制血糖水平，盡管降低了肌酐清除，但可以對微白蛋白尿的發(fā)生有預(yù)防作用，需要進一步研究評價預(yù)防糖尿病腎病的最佳運動強度和持續(xù)時間。

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