不同強(qiáng)度有氧運(yùn)動對糖尿病大鼠血糖及心肌氧自由基的影響

王瑜，于瑞雪，胡思博

糖尿病是胰島素分泌障礙和（或）作用障礙引起的慢性代謝性疾病，糖尿病心、腦、腎臟并發(fā)癥成為導(dǎo)致糖尿病人死亡的主要原因[1]。近年來研究證實，氧化應(yīng)激可引起心肌細(xì)胞凋亡、壞死，進(jìn)而導(dǎo)致糖尿病心肌病[2]。運(yùn)動療法是治療糖尿病安全、有效、簡便的方式，在臨床中得到廣泛應(yīng)用[3]。

有氧運(yùn)動可提高組織對葡萄糖的利用，增強(qiáng)胰島素敏感性，降低血糖[4]；同時運(yùn)動中產(chǎn)生的氧自由基可阻斷胰島素作用通路[5]。本研究通過高脂飲食飼喂聯(lián)合腹腔注射鏈脲佐菌素的方法建立糖尿病大鼠模型，探討不同強(qiáng)度有氧運(yùn)動對糖尿病大鼠的血糖以及心肌組織氧自由基的影響，為運(yùn)動療法在臨床實踐與應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1動物建模型建立與分組雄性健康成年SD大鼠，6周齡，體重（200±10）g，購于天津放射醫(yī)學(xué)研究所。65只大鼠以基礎(chǔ)飼料預(yù)飼1周。抽簽法隨機(jī)抽取10只為正常組（A組），普通飼料喂養(yǎng)。剩余55只大鼠，給予高脂飼料（普通飼料66.5%、白砂糖20%、豬油10%、膽固醇2.5%、膽酸鈉1%）喂養(yǎng)4周后，空腹12小時，一次性腹腔注射STZ40 mg/kg（溶于1 mmol/L，pH4.4枸櫞酸緩沖液）。A組注射等體積檸檬酸緩沖液。72小時后尾靜脈采血測空腹血糖?？崭寡恰?.0 mmol/L為造模成功[6]。選取糖尿病模型成功的大鼠，隨機(jī)分為四組，模型組（B組）、低強(qiáng)度運(yùn)動組（C組）、中強(qiáng)度運(yùn)動組（D組）、高強(qiáng)度運(yùn)動組（E組），每組10只。參考Fernando[7]方法采用跑臺運(yùn)動，適應(yīng)性訓(xùn)練3天，休息1天后正式訓(xùn)練。訓(xùn)練強(qiáng)度：低、中、高強(qiáng)度組跑速分別為10 m/min（相當(dāng)于30%VO2MAX）、15 m/min（相當(dāng)于50%VO2MAX）、20 m/min（相當(dāng)于70%VO2MAX），坡度均為0，每天運(yùn)動1小時，每周6天，連續(xù)6周。

1.2主要藥品和儀器鏈脲佐菌素（STZ，美國sigma公司）；Western及IP細(xì)胞裂解液（碧云天生物技術(shù)研究所）；大鼠血清胰島素ELISA檢測試劑盒（深圳晶美生物工程有限公司），超氧化物歧化酶（SOD）檢測試劑盒、丙二醛（MDA）檢測試劑盒、一氧化氮（NO）檢測試劑盒、總一氧化氮合酶（NOS）測試盒（南京建成生物工程研究所）。血糖儀（美國羅氏公司），血糖試紙（羅氏羅康全優(yōu)越型血糖試紙），紫外分光光度計（上海精密儀器有限公司）。

1.3觀測指標(biāo)和方法

1.3.1血清學(xué)檢測各組大鼠分別在造模前、注射后、運(yùn)動前、連續(xù)運(yùn)動6周后，空腹12 h，尾靜脈采血，檢測血糖。隨后取血5 ml，3000 r/min，4℃離心5 min分離血清，置于-80°C保存。使用Elisa法檢測大鼠血清胰島素含量。計算胰島素抵抗指數(shù)[HOMA-IR=（FBG×FINS）/22.5][8]。

1.3.2心肌組織SOD、MDA、NO、NOS檢測連續(xù)運(yùn)動6周后，各組大鼠取血后斷頭器處死，取心臟，冰冷生理鹽水清除血跡，每組取心肌組織200 mg剪碎，加入裂解液后組織勻漿器勻漿，后3000 r/min，4℃離心10 min，取上清，4℃保存。各指標(biāo)檢測按照試劑盒說明書操作，應(yīng)用分光光度計檢測。

1.4統(tǒng)計學(xué)處理所有數(shù)據(jù)使用SPSS16.0統(tǒng)計學(xué)軟件處理，計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（s）表示，多組間均數(shù)比較采用方差分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1各組大鼠造模前與造模后FBS、FINS、HOMA-IR變化情況與造模前比較，各組大鼠注射STZ后FBG、FINS、HOMA-IR均升高（P均＜0.05）（表1）。

2.2各組大鼠運(yùn)動前后FBG、FINS、HOMA-IR變化情況跑臺運(yùn)動6周后，與模型組比較，低強(qiáng)度運(yùn)動組、中強(qiáng)度運(yùn)動組、高強(qiáng)度運(yùn)動組FBG均下降（P均＜0.05），但仍未達(dá)到正常水平。低、中、高強(qiáng)度運(yùn)動組FINS、HOMA-IR較模型組均降低（P均＜0.05）。與低、中強(qiáng)度運(yùn)動組比較，高強(qiáng)度運(yùn)動組FBG、FINS、HOMA-IR均顯著升高（P均＜0.05）（表2）。

2.2各組大鼠心肌組織SOD，MDA，NO，NOS水平與正常組比較，模型組大鼠MDA和NO水平、NOS活性均升高（P均＜0.05），SOD活性明顯降低（P＜0.01）；與模型組比較，運(yùn)動組大鼠治療6周后，MDA和NO水平、NOS活性均顯著降低（P均＜0.01），SOD活性升高（P均＜0.05）。與低、中強(qiáng)度運(yùn)動組比較，高強(qiáng)度運(yùn)動組MDA和NO水平、NOS活性升高（P均＜0.05），SOD活性降低（P均＜0.05）（表3）。

3 討論

糖尿病作為嚴(yán)重危害人類健康的慢性代謝性疾病，其并發(fā)癥的防治及治療關(guān)鍵在于控制血糖。本研究證實，糖尿病大鼠運(yùn)動6周后，各運(yùn)動組空腹血糖較模型組下降，提示運(yùn)動可降低血糖。而低、中強(qiáng)度運(yùn)動組FBG及HOMA-IR較高強(qiáng)度運(yùn)動組明顯降低，表明低、中強(qiáng)度運(yùn)動降糖效果優(yōu)于高強(qiáng)度運(yùn)動，可增強(qiáng)胰島素敏感性，減輕胰島素抵抗，有利于糖代謝。已有研究證實，有氧運(yùn)動屬于高能耗刺激，提高骨骼肌中葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4（glucose transporter-4，GLUT4）的表達(dá)，增強(qiáng)GLUT4的活性，促進(jìn)細(xì)胞對葡萄糖的攝取和利用[3]。但運(yùn)動強(qiáng)度并非越高越好，低、中強(qiáng)度運(yùn)動可使骨骼肌細(xì)胞產(chǎn)生適應(yīng)性，激活胰島素信號通路向糖代謝方向傳遞的相關(guān)蛋白分子，使骨骼肌細(xì)胞中一些重要的信號蛋白參與運(yùn)動適應(yīng)，增強(qiáng)胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)[9]。

表1 各組大鼠造模前后FBG、FINS、HOMA-IR的比較（n=10）

表2 各組大鼠運(yùn)動前后FBG、FINS、HOMA-IR的比較（n=10）

表3 各組大鼠心肌組織SOD，MDA，NO，NOS的變化（n=10）

近年來，氧自由基在糖尿病心肌病發(fā)生發(fā)展中的作用越來越受到關(guān)注。高糖環(huán)境下，心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激產(chǎn)生的活性氧簇（ROS）增多，造成細(xì)胞膜脂質(zhì)、胞質(zhì)蛋白及核酸損傷[10]。MDA為脂質(zhì)過氧化的代表終產(chǎn)物之一，其含量降低表明體內(nèi)產(chǎn)生自由基減少，抗氧化能力增強(qiáng)。SOD是機(jī)體清除氧自由基的關(guān)鍵酶之一，可反映機(jī)體抗氧化能力[11]。內(nèi)源性NO可促進(jìn)血管舒張，抑制血管平滑肌增殖、促進(jìn)脂質(zhì)過氧化及氧自由基產(chǎn)生。NOS是NO合成的主要限速酶，隨著糖尿病進(jìn)展，NOS合酶活性升高，NO產(chǎn)生增多，后者又促進(jìn)氧化應(yīng)激反應(yīng)，增加氧自由基生成，導(dǎo)致細(xì)胞進(jìn)一步損傷[12]。本研究中，各運(yùn)動組NO水平及NOS活性較模型組降低，提示運(yùn)動療法可抑制NOS活性，減少NO產(chǎn)生。

本研究結(jié)果證實有氧運(yùn)動可降低血糖，降低心肌組織氧自由基水平，提高心肌組織的抗氧化能力，提示，適量有氧運(yùn)動可能對糖尿病心肌病治療發(fā)揮作用。

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