不同干預方式對大鼠脂代謝及肌肉收縮蛋白影響的實驗研究＊

西安體育學院健康科學系（西安710068） 杜新星

隨著生活水平的提高，肥胖已成為我國社會和家庭的嚴重負擔。研究表明，高能量膳食中的各種營養(yǎng)素是構成細胞組織的重要物質，可以促進人體肌肉蛋白的合成。但是，如果攝入的能量超出消耗，就會堆積在體內，進而轉化成脂肪，引發(fā)肥胖。為了達到減肥的目的，人們通常會采取運動和節(jié)制飲食的方法，卻忽略了高能量飲食對人體細胞組織代謝的積極作用。本文通過建立有氧運動下高脂飲食和正常飲食大鼠的實驗模型，觀察運動和營養(yǎng)兩種不同干預方式對大鼠脂代謝及肌肉收縮蛋白的影響，為進一步在人體展開肥胖預防和治療的研究工作提供借鑒。

對象與方法

1 研究對象及分組 離乳SD雄性大鼠40只，約3～4周齡大小，平均體重90～100g，由陜西省中醫(yī)藥研究院實驗動物中心提供。適應性喂養(yǎng)1周后將實驗動物隨機分成4組，每組10只，即正常對照組（NS）、高脂飲食組（HS）、正常飲食加運動組（NE）、高脂飲食加運動組（HE）。正常飲食組飼以普通飼料，高脂飲食組飼以高熱量飼料（根據孫志的方法進行配制［1］），飼養(yǎng)時間為8周。所有動物在飼養(yǎng)期間均自由攝食和飲水。

2 運動模式及程序 按Ploug等［2］報道的方法進行游泳訓練：采用無負重耐力游泳的運動方案，水溫35℃左右。每周游泳6d，連續(xù)8周，前2周每天游泳40min，以后每天游泳60min。

3 觀察指標 ①體重及體脂測定：大鼠處死后，準確稱量大鼠體重。取附睪和腹膜后脂肪墊稱重。采用間接測定法以附睪和腹膜后脂肪墊重及體重推測體脂含量［2］。②血脂測定：大鼠在8周實驗結束禁食12h后，以0．6ml／100g體重的20%烏拉坦腹腔注射麻醉，腹主動脈取血，分離血清后在Rayto200C全自動生化分析儀上測定甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）及高密度脂蛋白－膽固醇（HDL－C）的含量，試劑盒購于上海榮盛生物技術有限公司。③骨骼肌和心肌收縮蛋白濃度的測定：以牛血清蛋白作為標準液，用考馬斯亮蘭方法進行測定［3］。

4 統(tǒng)計學處理 運用SPSS 17．0對具體數據進行數理統(tǒng)計，結果以±s表示。組間比較采用單因素方差分析，以P＜0．05為差異有統(tǒng)計學意義。

結 果

1 不同干預方式對大鼠形態(tài)學指標及血脂的影響 見表1。實驗結束后，HE組大鼠體重增長最快，明顯高于其它組，且與NE組相比差異顯著（P＜0．05）。HS組大鼠的體脂含量明顯高于其它組。NE組大鼠的體脂含量明顯低于NS組，且差異顯著（P＜0．05）。HS組大鼠的TC、TG和TG／HDL的值均比其他各組高，HDL－C則低于其它組，且TC含量與NS組大鼠相比，差異極其顯著（P＜0．01）。而通過8周運動，HE組的TC、TG和TG／HDL的值均明顯低于HS組，HDL－C含量則高于HS組。

表1 不同干預方式下大鼠形態(tài)學指標及血脂變化

2 不同干預方式對大鼠骨骼肌和心肌收縮蛋白的影響 見表2。蛋白質是影響肌肉收縮和舒張功能的重要物質基礎，對人體的生長發(fā)育具有一定的促進作用。HS組大鼠的骨骼肌和心肌收縮蛋白濃度均高于NS組，且骨骼肌收縮蛋白濃度差異極其顯著（P＜0．01）。通過8周運動，NE組大鼠的骨骼肌和心肌收縮蛋白濃度均高于NS組，且心肌收縮蛋白濃度差異顯著（P＜0．05）。

表2 實驗末各組大鼠收縮蛋白水平變化（mg／g wt）（±s）

表2 實驗末各組大鼠收縮蛋白水平變化（mg／g wt）（±s）

注：與NS組相比＊P＜0．05；與NS組相比＊＊P＜0．01

NS組 NE組 HS組 HE組骨骼肌 71．11±6．47 82．50±11．87 86．51±9．45＊＊91．78±16．13 103．67±8．74 88．23±15．07心肌 88．97±11．03 101．96±8．94＊

討 論

1 不同干預條件對大鼠體重及體脂的影響 體重指標簡單易測，可以作為反映大鼠肥胖的輔助指標之一，而體脂含量是判斷動物肥胖的重要指標。動物體重增加的速度是受多種因素調節(jié)的，包括飲食，代謝，食物吸收及能量消耗等。本文主要是從飲食營養(yǎng)和運動消耗方面進行干預，研究大鼠身體形態(tài)的變化。實驗前各組大鼠隨機分組，各組間體重均無顯著性差異。但實驗后結果顯示，HE組大鼠在8周實驗末體重比HS組大鼠體重增長快，這與以往研究略有不同。其可能機理為：①經過一段時間的適應性訓練，運動特別是有氧耐力運動時機體代謝率加快，氧化了多余脂肪以供運動時所需能量；②運動訓練可以促進甲狀腺素、生長激素等促合成代謝激素的分泌，促進骨骼肌的生長發(fā)育，從而使運動組大鼠體重超過未運動組大鼠。

2 不同干預條件對大鼠脂質代謝的影響 甘油三酯主要存在于前β－脂蛋白和乳糜微粒中，是機體貯存能量的主要形式［4］。甘油三酯高容易造成“血稠”，即血液中脂質含量過高而導致的血液粘稠現象，在血管壁上沉積，漸漸形成小斑塊，也就是我們平時說的動脈粥樣硬化。而血管壁上的這些塊狀沉積也會逐漸擴大厚度和面積，使血管內徑變小、血流變慢，血流變慢又加速了堵塞血管的進程，嚴重時血流甚至被中斷。運動可直接或通過減少甘油三酯含量對抗高脂血癥引起的動脈粥樣硬化。袁志敏等報道：肥胖者在強度為60%VO2max的有氧訓練8周后，TG水平明顯下降。本實驗結果也證實，采用高脂飲食喂養(yǎng)大鼠八周后，HS組大鼠出現脂質代謝紊亂，血漿TG含量高于NS組。而在8周的游泳訓練后，HE組大鼠的TG含量明顯下降。高脂飲食喂養(yǎng)大鼠八周可使HS組大鼠的TC含量明顯增加（P＜0．01），易出現高膽固醇血癥，導致肥胖。而運動是機體基礎代謝率以外的主要耗能形式。本實驗結果顯示，高脂飲食結合八周的游泳訓練后，HE組大鼠血TC含量雖明顯低于HS組，但仍高于NS組，這與以往研究略有不同。其原因為：①可能與未限制飲食有關。高能量膳食可顯著提高血TC的含量，由于未限制飲食，可能不足以使經過運動的大鼠的血TC含量降至正常值。②可能與運動時間不足有關。8周的訓練時間不足以使升高的血膽固醇下降，隨著時間的延長可能會使血TC逐漸恢復至正常值。本實驗出現上述血脂異常的表現說明8周的高脂飲食可以導致大鼠出現脂質代謝紊亂，增加了肥胖的發(fā)生率，而持續(xù)規(guī)律的有氧運動可降低TC、TG水平，升高HDL－C水平，有效預防高脂血癥。

3 不同干預條件對大鼠收縮蛋白的影響 高能量膳食中的多種營養(yǎng)素可以促進骨骼肌和心肌收縮蛋白的合成，是維持人體細胞和組織正常生命活動必不可少的物質基礎。實驗結果顯示，HS組大鼠的骨骼肌和心肌收縮蛋白濃度均高于NS組，特別是骨骼肌收縮蛋白受營養(yǎng)調節(jié)的影響更為顯著（P＜0．01）。究其原因，可能與胰島素的作用機制有關。激素和營養(yǎng)素，尤其是胰島素和氨基酸在肌肉的局部水平對控制肌蛋白的合成起重要作用，可明顯的促進肌肉蛋白的合成。高脂飲食條件下，胰島素水平升高，增加了肌蛋白的合成速率，促進肌肉收縮蛋白的合成。骨骼肌在收縮過程中，主要是兩種蛋白質在起主要作用，即肌球蛋白和肌動蛋白，而本文依據Ebashi制備的收縮蛋白溶液則主要為天然肌動球蛋白（主要成分為肌球蛋白、肌動蛋白和少量的調節(jié)蛋白質）。研究報道，運動可以促進脂肪的分解供能，同時又可以刺激肌肉蛋白質的合成［5］。本文結果顯示，運動可以顯著提高骨骼肌收縮蛋白的含量，這與黃海的研究結果一致。其可能機制為：長期訓練可導致骨骼肌運動性肥大，運動性骨骼肌肥大時，肌纖維直徑增加，體積增大。實驗結果顯示，NE組大鼠的心肌收縮蛋白濃度高于NS組，且差異顯著（P＜0．05）。說明運動對于心肌收縮蛋白濃度的提高有幫助。其可能原因為：運動在很大程度上對身體器官的形態(tài)和生物化學有影響，可顯著增加心肌收縮力量，長期運動可以導致心肌運動性肥大，促進肌肉蛋白質的合成。而體育鍛煉可以使心肌收縮能力適應性增強，其根本原因在于心肌細胞的功能狀態(tài)發(fā)生了一定改變，心肌功能狀態(tài)主要決定于肌球蛋白ATP酶的活性、肌漿［Ca2＋］及能量供給情況［6］。通常，肌漿［Ca2＋］和能量供給發(fā)生的變化很小，而肌球蛋白ATP酶的活性會受到多種因素調節(jié)，極易發(fā)生改變，因而是影響心肌收縮性能的一個重要原因。

4 結 論 營養(yǎng)干預條件下，HS組大鼠與其它組相比，體脂含量增加，血TC、TG及TG／HDL水平升高，HDL－C水平下降。說明營養(yǎng)過剩造成的體脂過度堆積會導致機體發(fā)生脂質代謝紊亂。運動干預下，HE組大鼠的體脂含量、TC、TG、TG／HDL水平明顯低于HS組，而HDL－C水平卻明顯增高，說明適宜的運動可以降低脂質代謝紊亂，預防高脂血癥及動脈粥樣硬化的發(fā)生。HS組大鼠的骨骼肌和心肌收縮蛋白濃度明顯高于HE組大鼠，卻低于HE組大鼠，說明高脂膳食中多種營養(yǎng)物質的補充和適宜的體育鍛煉對骨骼肌和心肌收縮蛋白的合成具有促進作用。

［1］ 孫 志，張中成，劉志誠．營養(yǎng)性肥胖動物模型的實驗研究［J］．中國藥理學通報，2002，18（4）：64－65．

［2］ Ploug T，Stallknecht BN，Pedersen D，et al．Effect ofen durance training on glucose transport capacity and glucose trsansport erexpression in rat skeletal muscle［J］．Am Jphysiol，1990，259：778－786．

［3］ 蔣秉坤，范敏信．臨床生物化學及生物化學檢驗［M］．北京：人民衛(wèi)生出版社，1998：51－52．

［4］ 周立社，王桂云．生物化學［M］．北京：人民軍醫(yī)出版社，2013：63．

［5］ 申忠華，何軍鋒，羅 華．有氧運動與平肥方對DIO大鼠脂代謝和胰島素抵抗的影響［J］．湖南中醫(yī)藥大學學報2011，16（8）：32－34．

［6］ 李宏偉 ，王保平．運動預適應與心肌細胞的保護［J］．中國組織工程研究與臨床康復，2011，5（1）：8－10．