有氧運動聯(lián)合KGM對高脂膳食大鼠胰島素抵抗形成中肝臟Adiponectin/PPARα通路的影響

高品操 徐廣艷 常永娜 金其貫

(懷化醫(yī)學高等?？茖W校，湖南 懷化 418000)

目前認為脂質(zhì)代謝紊亂可能是誘導(dǎo)胰島素抵抗(IR)的直接原因。研究表明高脂能競爭性抑制葡萄糖的轉(zhuǎn)運而迅速形成IR。游離脂肪酸(FFA)和甘油三酯(TG)、低密底脂蛋白膽固醇(LDL)等這些脂類水平在血漿中的升高，是導(dǎo)致IR的重要原因。通過肝臟Adiponectin/PPARα信號通路改變脂肪和糖代謝來預(yù)防和改善IR是當前研究新的熱點。研究表明有氧運動能夠增加脂聯(lián)素(APN)在血清及肝臟中含量，APN結(jié)合受體2(AdipoR2)激活過氧化物增殖物激活受體α(PPARα)，而PPARα能夠通過增加脂肪β氧化，同時運動訓練可刺激PPARα的主要配體——長鏈不飽和脂肪酸氧化的增加，直接刺激了PPARα蛋白的表達，另外長期的耐力訓練使得機體釋放的腎上腺素成為促進PPARα蛋白表達潛在因素，而有氧運動上調(diào)PPARα蛋白的表達改善IR已經(jīng)得到證實〔1～4〕。(KGM)能夠改善末梢組織對胰島素的敏感性，減少對胰島素的需要，降低血糖〔5〕，它對2型糖尿病的治療作用已在人和動物模型的實驗中得到證實〔6，7〕。本研究旨在觀察有氧運動和(或)補充KGM 對高脂高糖膳食大鼠IR 形成過程中肝臟Adiponectin/PPARα信號通路調(diào)節(jié)脂肪代謝的影響。

1 材料與方法

1.1動物 選用清潔級雄性SD大鼠(購于浙江省實驗動物中心)50只，6周齡，體重180～220 g，隨機分為五組：對照組(C組，普通飲食)、高脂飲食組(HF組)、高脂飲食+運動組(HE組)、高脂飲食+葡甘聚糖組(HK組)、高脂飲食+運動訓練+葡甘聚糖組(HEK組)，分籠飼養(yǎng)，飼養(yǎng)溫度(20±2)℃，光照時間12 h左右，每天更換1次墊料，保持籠內(nèi)干燥。除C組喂以普通飼料，其它四組喂高脂飼料，自由飲食。

1.2運動方案 C組、HF組不運動，HE、HK及HEK組采用無負重游泳，60 min/d，6次/w。第1周進行適應(yīng)性游泳鍛煉，第1次運動時間為20 min，以后每天遞增10 min，經(jīng)1 w增加至60 min，以后每周維持此運動量，共持續(xù)運動10 w。游泳池為100 cm×70 cm×60 cm長方體，水深50 cm，水溫(32±1)℃。

1.3材料制備 動物在末次運動鍛煉結(jié)束后，禁食12 h，第二天晨依次按50 mg/kg的劑量腹腔注射2%的戊巴比妥鈉進行腹腔麻醉，然后從腹主動脈取血5 ml，注入無菌玻璃試管中，4℃靜置1 h后，4 000 r/min離心10 min后，分離血清。在2 h內(nèi)測定空腹血糖、其余保存于-40℃冰箱中，以備測胰島素、APN等指標。在相同肝葉去適量肝組織，用錫箔紙包裹后立即放入液氮中保存，以制備組織勻漿，測定肝臟組織中APN、AdipoR2、PPARα、TG及總膽固醇(TC)的含量。

1.4主要指標及測試方法 采用全自動生化分析儀測試FPG，儀器為日立7150型全自動生化分析儀?？崭挂葝u素(FINS)、肝臟TC、TG、APN、AdipoR2、PPARα，均采用ELISA法測試，試劑盒均購自美國R﹠B(Rapidbio分裝)，測定儀器為美國產(chǎn)的ELX800型酶標儀。用考馬斯亮藍法測定肝組織蛋白含量，試劑盒購于南京建成生物研究所，測試儀器為上海產(chǎn)的722型紫外分光光度計，均嚴格按照試劑盒說明操作。

2 結(jié) 果

2.1各組大鼠FPG、FINS以及引申指數(shù)HOMA-IR的變化 經(jīng)過11 w的高脂高糖膳食喂養(yǎng)后，與C組相比，HF組大鼠FPG、FINS水平及HOMA-IR極其顯著升高(P均<0.05)；通過雙因素方差分析可知，有氧運動和補充KGM可以顯著降低高脂膳食大鼠FPG、FINS水平及HOMA-IR(均P<0.05)，有氧運動聯(lián)合KGM雖使高脂膳食大鼠FPG、FINS水平及HOMA-IR進一步降低(均P<0.05)，但是沒有顯著的交互作用。見表1。

表1 各組大鼠FPG、FINS水平以及HOMA-IR變化

2.2各組大鼠肝臟中TC和TG含量的變化 經(jīng)過11 w的高脂高糖膳食喂養(yǎng)后，與C組相比，HF組大鼠肝臟中TC、TG含量顯著性增加(均P<0.05)；通過雙因素方差分析可知，有氧運動可使高脂膳食大鼠肝臟中TC、TG含量顯著性降低(P<0.05)；補充KGM可使高脂膳食大鼠肝臟中TC含量降低，但無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，而補充KGM使高脂膳食大鼠肝臟中TG含量明顯降低(P<0.05)，有統(tǒng)計學意義。有氧運動聯(lián)合KGM對高脂膳食大鼠肝臟中TC、TG具有顯著的交互作用。見表2。

2.3各組大鼠肝臟APN、AdipoR2和PPARα含量的變化 與C組相比，HF組大鼠肝臟APN、PPARα含量顯著降低(P<0.05)，而HF組肝臟AdipoR2含量卻升高。通過雙因素方差分析可知，有氧運動可以顯著增加肝臟APN含量和PPARα含量，降低肝臟AdipoR2含量；補充KGM可以顯著增加肝臟APN和PPARα，肝臟AdipoR2含量雖然降低，但沒有統(tǒng)計學意義(P>0.05)；有氧運動聯(lián)合補充KGM可以進一步升高肝臟APN和PPARα含量，降低肝臟AdipoR2含量具有顯著的交互作用。見表3。

表2 各組大鼠肝臟中TC、TG含量變化

表3 各組大鼠肝臟中APN、AdipoR2、PPARα水平的變化

3 討 論

脂質(zhì)代謝紊亂可能是高脂飲食大鼠致IR形成的直接原因，而有氧運動可有效地改善機體的血脂代謝。本研究說明，長期的有氧運動訓練一方面能夠有效地減少高脂高糖膳食大鼠肝臟中TG和TC的合成，另一方面可能增加脂肪的氧化，從而有效地改善機體的血脂代謝，改善IR。

有氧運動中改善血脂代謝紊亂的機制可能是運動需要消耗大量的能量，促進骨骼肌對糖和脂肪的利用，糖原合成酶的活性提高，使糖原合成和儲備增加；同時運動能提高交感神經(jīng)興奮性，降低胰島素水平〔8〕；運動使脂蛋白酯酶的活性增加，致使體內(nèi)脂肪分解增加，合成TG脂肪大量減少，降低肝臟TG含量，血清TG分解代謝增強，同時也增加了TG的表面成分向LDL轉(zhuǎn)移，增加了LDL的分子量，從而形成HDL；另外，動物實驗中發(fā)現(xiàn)，小鼠肌肉中的基礎(chǔ)INSR酪氨酸激酶在運動后活力明顯增高，肌肉IS與肌肉LPL活力密切相關(guān)，不僅糖代謝在肌肉收縮過程中得到改善，脂肪代謝也得到了相應(yīng)的改善〔9〕，從而改善IR。

糖尿病的肝細胞存在嚴重的糖脂代謝紊亂，由于胰島素缺乏和(或)IR使肝細胞利用葡萄糖氧化來提供的能量減少，從利用葡萄糖和脂肪酸功能轉(zhuǎn)變?yōu)閹缀跞客ㄟ^脂肪酸的β氧化提供能量。而PPARα可以進一步誘導(dǎo)與編碼脂肪酸攝取及β氧化有關(guān)基因的表達，從而提高肝細胞對脂肪酸的攝取和利用。PPARα受體經(jīng)活化后，能夠增加HDL合成，降低TG、TC，調(diào)控脂肪酸過氧化物酶氧化和線粒體氧化，同時還能調(diào)節(jié)脂質(zhì)的攝取和貯存〔9〕。APN通過與AdipoR1和AdipoR2結(jié)合，激活PPARα、腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)和 p38絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)?；罨腜PARα能促使脂肪酸向肝臟轉(zhuǎn)移，促使肝臟細胞乙酰CoA羧化酶的磷酸化，增強肉酯酰轉(zhuǎn)移酶的活化，促進肝內(nèi)脂肪酸β-氧化，抑制糖異生；另外，PPARα也可以直接刺激肝及巨噬細胞中LPL 基因的表達，促進TG水解，繼而減少血漿中脂肪酸的產(chǎn)生和降低TG的濃度。p38MAPK也可以激活PPARα，并增強PPAR協(xié)同刺激因子(PGC-1α)的磷酸化，從而促進脂肪酸β-氧化，同時促進葡萄糖轉(zhuǎn)運，增加骨骼肌對葡萄糖攝取，改善IR。

關(guān)于有氧運動干預(yù)高糖高脂膳食大鼠IR中肝臟Adiponectin/PPARα信號通路的研究文獻還比較少。血液中低APN水平多伴有高FFA水平，提示高濃度的FFA可能抑制了APN的分泌。通過運動降低血液中FFA的濃度，從而提高APN的表達。同時，有氧運動促使FFA氧化增加導(dǎo)致PPARα配體大量增加，直接刺激了PPARα蛋白的表達；其激活可進一步調(diào)節(jié)其下游因子CPT-1的表達，增加脂肪酸的利用，降低TG和TC。黃彩華等〔10〕研究顯示經(jīng)過24 w每周3次規(guī)律的有氧運動顯著降低了2型糖尿病絕經(jīng)后婦女FBG和胰島素水平，改善了胰島素抵抗狀態(tài)，并使血清APN水平升高，運動改善胰島素抵抗狀態(tài)與APN的升高密切相關(guān)。本研究說明長期有氧運動能夠改善高糖高脂膳食大鼠APN的分泌，進而增加肝臟中PPARα蛋白含量。

KGM是一種天然的膳食纖維，其降低血清TC和TG的效果優(yōu)于其他膳食纖維〔11〕。在胃腸道中KGM能與膽固醇結(jié)合，并促進其排泄，從而降低血膽固醇水平〔12〕。當血脂未達正常水平時，還可起到調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、預(yù)防高脂血癥的作用。王小燕等〔13〕研究表明葡甘聚糖低、中、高3 個劑量均具有降低血糖、胰島素、血脂和減肥的療效，其安全性、耐受性良好。與中、低劑量的葡甘聚糖相比，高劑量葡甘聚糖對控制FBG及降低胰島素、血脂水平的療效更好。本研究說明可以通過提高高脂膳食大鼠APN的分泌，提高肝臟中PPARα含量來加強肝臟的脂肪代謝，從而有效地預(yù)防IR的形成。

有氧運動聯(lián)合KGM對于改善高脂膳食大鼠的脂肪代謝比單純有氧運動或補充KGM更加有效。有氧運動聯(lián)合KGM不僅顯著地增強Adiponectin/PPARα信號通路來改善脂肪代謝，改善高脂膳食大鼠的IR狀態(tài)，而且其效果比單純進行有氧運動鍛煉或補充KGM更加有效。有氧運動或補充KGM可有效改善血脂代謝，同時增強了肝臟中Adiponectin/PPARα信號通路來改善脂肪代謝，這種效果在有氧運動結(jié)合KGM組中尤為顯著。提示有氧運動或補充KGM可作為臨床預(yù)防和治療高脂血癥及IR的有效手段。

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