8周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)雄性肥胖大鼠生殖功能的影響*

常 波， 趙大林，康 媛，姚婷婷，劉冠琪，韓俊超，衣雪潔

(1．沈陽(yáng)體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110102；2. 沈陽(yáng)體育學(xué)院 研究生部,遼寧 沈陽(yáng) 110102)

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8周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)雄性肥胖大鼠生殖功能的影響*

常 波1， 趙大林1，康 媛2，姚婷婷2，劉冠琪2，韓俊超2，衣雪潔1

(1．沈陽(yáng)體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110102；2. 沈陽(yáng)體育學(xué)院 研究生部,遼寧 沈陽(yáng) 110102)

目的：本文旨在探討8周運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)肥胖雄性大鼠生殖功能影響，為運(yùn)動(dòng)改善由于肥胖引起的睪丸功能障礙提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。方法：以SD大鼠為研究對(duì)象，通過(guò)高脂飲食創(chuàng)建肥胖動(dòng)物模型，并施加8周的中等負(fù)荷的跑臺(tái)有氧訓(xùn)練干預(yù)，觀察大鼠的體重、腹腔脂肪、睪丸重量，大鼠的精子數(shù)量與活度，血清睪酮(T)、血清黃體生成素(LH)，卵泡刺激素(FSH)，雌二醇(E2)變化情況。結(jié)果：①與正常組相比，肥胖組大鼠體重、脂體比明顯提高，肥胖組體內(nèi)血清睪酮、黃體生成素與卵泡刺激素水平明顯降低，雌二醇明顯升高；睪丸系數(shù)、精子數(shù)目和精子活動(dòng)率顯著降低；②與肥胖組相比，肥胖運(yùn)動(dòng)組大鼠的體重、脂體比明顯下降，血清睪酮、黃體生成素與卵泡刺激素的含量有了顯著性地升高，雌二醇明顯下降；睪丸系數(shù)、精子數(shù)目和精子活動(dòng)率均顯著地上升。結(jié)論：①長(zhǎng)期高脂飲食不僅誘導(dǎo)肥胖，還會(huì)對(duì)雄性大鼠造成性激素紊亂，精子質(zhì)量參數(shù)下降等負(fù)面的影響；② 8周跑臺(tái)有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)能有效的降低肥胖雄性大鼠體重和脂體比，改善精子的質(zhì)量參數(shù)，緩解性激素紊亂，逆轉(zhuǎn)肥胖對(duì)雄性大鼠生殖功能的負(fù)面影響。

運(yùn)動(dòng)干預(yù)；肥胖；雄性大鼠；性激素；精子質(zhì)量；生殖功能

近些年，隨著人們生活水平的提高，生活方式的改變，肥胖的發(fā)生率逐年增加，已成為全球性的健康問(wèn)題，全球肥胖人數(shù)由1975年的1.05億上升至2014年的6.41億，其中男性肥胖率從3.2%升至10.8%，如果這種趨勢(shì)持續(xù)下去，到2025年，全球男性肥胖率將達(dá)到18%[1]，有趣的是，在過(guò)去50年不生育率與肥胖的的發(fā)生率平行增長(zhǎng)[2]。2010年全球有48.5萬(wàn)對(duì)新人不孕不育[3]，其中男性因素占到了40%，在尋求治療男性不育癥患者中，肥胖的患病率增加了三倍[4]，男性因素不育和肥胖之間的確切關(guān)系越來(lái)越引起人們的關(guān)注。

長(zhǎng)期的有氧運(yùn)動(dòng)能有效的改善肥胖，降低體脂，但對(duì)男性生殖功能的影響還存在很大的爭(zhēng)議，已有的研究中，運(yùn)動(dòng)對(duì)血清睪酮和精子質(zhì)量的影響升高[5, 6]、不變[8]和降低[9]均有報(bào)道，結(jié)果的不一致可能與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷和研究對(duì)象的體質(zhì)狀況有關(guān)[10]。為此我們通過(guò)高脂飲食誘導(dǎo)大鼠肥胖，并采用8周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖雄性大鼠進(jìn)行訓(xùn)練，觀察運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練降體重，改善性激素和精子質(zhì)量的效果，為尋找防治肥胖引起的雄性生殖機(jī)能低下的有效方法提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

選取5周齡雄性SD大鼠32只，隨機(jī)分成2組,即正常飲食組(普通飼料)和高脂飲食組(高脂飼料)，12周后，剔除死亡和肥胖造模未達(dá)標(biāo)大鼠，剩余27只(其中高脂組大鼠的體重均超過(guò)了正常組平均體重的120%以上，提示肥胖建模成功)。隨后，將兩組大鼠分為4組：正常組(6只)，正常運(yùn)動(dòng)組(8只)，肥胖組(6只)，肥胖運(yùn)動(dòng)組(7只)。為了保證數(shù)據(jù)整齊性，最后各組大鼠數(shù)量均為6只。

1.2 運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式

正常運(yùn)動(dòng)組和肥胖運(yùn)動(dòng)組進(jìn)行為期8周的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)。正式運(yùn)動(dòng)開(kāi)始前進(jìn)行為期一周的適應(yīng)性訓(xùn)練，起始時(shí)間為20分鐘，跑臺(tái)速度設(shè)定為26m/min，以后每天增加10分鐘，逐漸增加到60min/day為止，每周訓(xùn)練6天，休息一天，保持這一負(fù)荷至第8周結(jié)束。

2 實(shí)驗(yàn)方法

2.1 樣品的制備

8周的運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，自由攝水，禁食12h，在末次運(yùn)動(dòng)后36-40h取材。取材時(shí)要對(duì)大鼠進(jìn)行麻醉，心臟穿刺取血，取血后迅速將血液放入EP管，在4°C條件下，離心分離血清，在-80°C條件下保存，待測(cè)血清睪酮、血清黃體生成素、血清卵泡刺激素。取血后迅速取兩側(cè)睪丸，用生理鹽水沖洗后用濾紙吸干，將周?chē)竞徒Y(jié)締組織分離干凈后，立即稱(chēng)重后將組織立刻轉(zhuǎn)入液氮冷凍，以備使用。

2.2 測(cè)試指標(biāo)及方法

2.2.1 睪丸組織重量、睪丸系數(shù)

將大鼠的雙側(cè)睪丸從陰囊中分離提取出來(lái)，電子天平上稱(chēng)量：

睪丸系數(shù)(%)=(睪丸重量/體重)×100%。

2.2.2 精子活動(dòng)度檢測(cè)

(1)精子懸液的制備：

動(dòng)物處死后，迅速取一側(cè)附睪置于37°C生理鹽水2ml小燒杯中，用小剪刀剪碎，

再加入同等濃度并與生理鹽水以1比1的比例混合，放置5min，經(jīng)濾紙過(guò)濾后，提取濾液1ml，加入生理常溫下的生理鹽水9ml，混勻備用。

(2)精子活率測(cè)定：

取精子懸液中一滴放置于載玻片上，加蓋玻片后，光鏡觀察精子的活動(dòng)能力。依照世界衛(wèi)生組織，觀察精子的流動(dòng)狀態(tài)與形式，可把精子的活動(dòng)度大致分為4個(gè)級(jí)別：1級(jí)：精子可以保持直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)水平并且活動(dòng)踴躍，觀察到活動(dòng)性?xún)?yōu)良。2級(jí)：基本可以保持直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，但與1級(jí)比較活動(dòng)性略差。3級(jí)：精子保持直接向前運(yùn)動(dòng)的能力弱，只能在原處活動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。4級(jí)：精子無(wú)任何運(yùn)動(dòng)能力。實(shí)驗(yàn)的每只大鼠都需要檢查大概200個(gè)精子，然后計(jì)算精子的活率：

精子活率=(1+2+3級(jí)精子數(shù)/1+2+3+4級(jí)精子數(shù))×100%

2.2.3 血清睪酮、黃體生成素和卵泡刺激素測(cè)定

采用美國(guó)R&D公司ELISA試劑盒對(duì)大鼠血清睪酮、黃體生成素和卵泡刺激素進(jìn)行酶聯(lián)免疫法測(cè)定。

3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用用SPSS17.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)，采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示結(jié)果，組間的差異顯著程度分別用P<0.01和P<0.05表示。

4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

4.1 不同組別大鼠體重、脂體比、睪丸重量、睪丸系數(shù)的變化

見(jiàn)表1，與正常組相比，正常運(yùn)動(dòng)組的大鼠體重、脂體比顯著減少(P<0.01、P<0.05)，睪丸系數(shù)明顯升高(P<0.01)；肥胖組大鼠體重、脂體比明顯地提高(P<0.01、P<0.01)，睪丸系數(shù)降低(P<0.01)。同肥胖組相比，肥胖運(yùn)動(dòng)組大鼠的體重、脂體比明顯地減少(P<0.01)，睪丸系數(shù)顯著地上升(P<0.01)。與正常運(yùn)動(dòng)組相比較，肥胖運(yùn)動(dòng)組大鼠體重、脂體比顯著地升高(P<0.01、P<0.05)，睪丸系數(shù)明顯地降低(P<0.05)。

4.2 不同組別大鼠精子質(zhì)量參數(shù)的變化

見(jiàn)表2，與正常組相比較，正常運(yùn)動(dòng)組的精子數(shù)目和精子活動(dòng)率均顯著升高(P<0.05，P<0.01)；肥胖組大鼠的精子數(shù)目和精子活動(dòng)率顯著降低(P<0.01，P<0.01)。同肥胖組相比，肥胖運(yùn)動(dòng)組大鼠的精子數(shù)目和精子活動(dòng)率均明顯上升(P<0.01，P<0.05)。與正常運(yùn)動(dòng)組相比，肥胖運(yùn)動(dòng)組的大鼠的精子數(shù)目和精子活動(dòng)率均明顯地降低(P<0.01，P<0.01)。

表1 各組大鼠體重、睪丸重量、睪丸系數(shù)、脂體比情況±SD)

注：vs.正常組：*P < 0.05，**P < 0.01；vs.肥胖組：△P < 0.05，△△P < 0.01；vs.正常運(yùn)動(dòng)組：# P < 0.05，##P < 0.01。

表2 各組大鼠精子活動(dòng)率的變化情況±SD)

注：vs.正常組：*P < 0.05，**P < 0.01；vs.肥胖組：△P < 0.05，△△P < 0.01；vs.正常運(yùn)動(dòng)組：# P < 0.05，##P < 0.01

4.3 不同組別大鼠的血清睪酮、黃體生成素和卵泡刺激素的變化

見(jiàn)表3，與正常組相比，正常運(yùn)動(dòng)組的大鼠體內(nèi)血清睪酮、黃體生成素和卵泡刺激素的水平明顯地升高(P<0.05、P<0.05、P<0.01)；肥胖組的大鼠體內(nèi)血清睪酮、黃體生成素與卵泡刺激素水平明顯降低(P<0.01、P<0.05、P<0.05)，雌二醇明顯升高(P<0.01)。與肥胖組相比，肥胖運(yùn)動(dòng)組的大鼠體內(nèi)血清睪酮、黃體生成素與卵泡刺激素的含量有了顯著性地上升(P<0.01、P<0.05、P<0.05)，雌二醇明顯下降(P<0.01)。同正常運(yùn)動(dòng)組相比，肥胖運(yùn)動(dòng)組的大鼠血清睪酮、黃體生成素和卵泡刺激素的含量明顯降低(P<0.01、P<0.01、P<0.01)，雌二醇明顯下降(P<0.01)。

表3 各組大鼠血清T、LH、FSH的變化情況

注：vs.正常組：*P < 0.05，**P < 0.01；vs.肥胖組：△P < 0.05，△△P < 0.01；vs.正常運(yùn)動(dòng)組：# P < 0.05，##P < 0.01。

5 分析與討論

5.1 肥胖和運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)大鼠睪丸重量和睪丸系數(shù)的影響

近些年肥胖人群的數(shù)量急劇升高，由此引發(fā)的生殖功能障礙越來(lái)越受到大家關(guān)注。睪丸作為雄性動(dòng)物最重要的生殖器官，睪丸的發(fā)育狀況與成熟情況將直接影響雄性著生殖能力。我們從大鼠出生后第5周開(kāi)始給以高脂飲食，在第20周后發(fā)現(xiàn)：肥胖組大鼠體重和脂體比明顯高于正常組，睪丸重量沒(méi)有顯著性差異，但是睪丸系數(shù)有明顯的降低。睪丸系數(shù)是睪丸重量與體重的比值，用來(lái)作為評(píng)價(jià)睪丸發(fā)育情況和結(jié)構(gòu)功能的指標(biāo)。有關(guān)報(bào)道認(rèn)為，體重超重的男孩的性器官發(fā)育落后，其睪丸較同齡正常人偏小，在臨床檢查中，也常常遇到肥胖男孩陰莖短小的情況[11]。丁德剛等人在臨床上也發(fā)現(xiàn)肥胖男性的睪丸系數(shù)也明顯小于同齡正常人[12]。由此推測(cè)早期高脂飲食阻礙了雄性動(dòng)物生殖器官的發(fā)育，從而使睪丸系數(shù)下降。

運(yùn)動(dòng)不僅能通過(guò)增加能量消耗和基礎(chǔ)代謝來(lái)降低體重，但對(duì)睪丸發(fā)育的影響還不清楚。一些研究發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練不能明顯提高雄性睪丸的重量，但可有效提高睪丸系數(shù)。我們的實(shí)驗(yàn)也得到了類(lèi)此的結(jié)果，8周的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)明顯提高肥胖運(yùn)動(dòng)組和正常運(yùn)動(dòng)組的睪丸系數(shù)，提示通過(guò)長(zhǎng)期的有氧運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)正常和肥胖大鼠睪丸發(fā)育，緩解肥胖對(duì)睪丸發(fā)育的抑制程度。

5.2 肥胖和運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)大鼠精子質(zhì)量的影響

精子的質(zhì)量是生育能力的標(biāo)志，目前臨床上用于評(píng)價(jià)精子質(zhì)量的最主要的指標(biāo)是精子數(shù)量和精子活度。本實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果顯示，經(jīng)過(guò)高脂喂養(yǎng)的肥胖大鼠的精子質(zhì)量與普通飲食組大鼠相比，精子數(shù)量和精子活度顯著降低，提示肥胖對(duì)大鼠生精細(xì)胞造成了一定損害。李玲在前期研究中發(fā)現(xiàn)，肥胖大鼠的睪丸組織生精細(xì)胞排列紊亂，精子異常比率升高[13]。徐慶陽(yáng)研究發(fā)現(xiàn)，高脂大鼠精子數(shù)目與活動(dòng)力均明顯下降。在肥胖人群中也存在生精功能受損，精子數(shù)目和質(zhì)量下降的現(xiàn)象[14]。Jensen等針對(duì)千人不同運(yùn)動(dòng)形式的男性調(diào)查測(cè)試后發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常堅(jiān)持有氧運(yùn)動(dòng)的男性精子質(zhì)量較好。認(rèn)為積極參加運(yùn)動(dòng)鍛煉與精子質(zhì)量的提升有緊密聯(lián)系[15]。劉龍對(duì)SD大鼠實(shí)施有氧運(yùn)動(dòng)后發(fā)現(xiàn)，同安靜組比較，運(yùn)動(dòng)組的精子活度和數(shù)量較好[16]。但也有研究顯示，運(yùn)動(dòng)對(duì)精子質(zhì)量沒(méi)有影響[7]，另外還有一些研究顯示運(yùn)動(dòng)會(huì)降低精子質(zhì)量[8]，結(jié)果的不一致可能與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷、運(yùn)動(dòng)方式以及研究對(duì)象的體質(zhì)有關(guān)。我們采用了8周中等強(qiáng)度的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，發(fā)現(xiàn)正常運(yùn)動(dòng)組和肥胖運(yùn)動(dòng)組大鼠的精子數(shù)量和精子活度均有顯著高于其對(duì)照組，提示長(zhǎng)期的有氧運(yùn)動(dòng)可有效提高正常和肥胖大鼠的精子質(zhì)量。

5.3 肥胖和運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)大鼠LH、FSH、T、E2的影響

雄性生殖功能主要受下丘腦—垂體—性腺(HPG)軸作的調(diào)控，下丘腦釋放的促性腺激素釋放激素(GnRH)作用于垂體，促進(jìn)其釋放黃體生成素(LH)和卵泡刺激素(FSH)。LH和FSH通過(guò)血液循環(huán)作用于睪丸，促進(jìn)睪丸間質(zhì)細(xì)胞發(fā)育，并分泌睪酮(T)，睪酮于LH和FSH一起給生精細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)，促進(jìn)精子的成熟與釋放。我們的研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食引發(fā)了大鼠肥胖，肥胖組的大鼠體內(nèi)血清睪酮、黃體生成素與卵泡刺激素水平明顯降低，相反雌二醇水平明顯升高。翟玲玲等人研究發(fā)現(xiàn)小鼠高脂膳食喂養(yǎng)的第八周，黃體生成素和卵泡刺激素明顯下降，并認(rèn)為可能是長(zhǎng)期的高脂膳食打破了機(jī)體的能量平衡，造成性腺軸相關(guān)激素的分泌異常，出現(xiàn)性激素分泌障礙現(xiàn)象[17]。Villance等發(fā)現(xiàn)，成年肥胖男性體內(nèi)的FSH和LH水平要明顯低于正常男性。肥胖對(duì)HPG影響的機(jī)制還不太清楚[18]，但有研究顯示,脂肪組織能通過(guò)芳香化作用使雄性激素轉(zhuǎn)變成雌性激素，過(guò)量的脂肪堆積可以改變睪丸激素和雌激素的相對(duì)比例，使雌性激素水平升高，升高的雌性激素水平抑制了下丘腦和垂體促性激素的釋放，進(jìn)而抑制了睪丸雄性激素的生物合成與釋放[18]；另有研究顯示，肥胖引起的瘦素抵抗會(huì)下調(diào)丘腦Kiss的釋放，進(jìn)而降低了GnRH的釋放[19]，抑制了HPG的功能。

運(yùn)動(dòng)可以有效的降低體脂，但運(yùn)動(dòng)對(duì)HPG的影響還有很大的爭(zhēng)論，有研究顯示：中等負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)會(huì)減輕因年齡或肥胖對(duì)精子生成的不利影響[7]，增加雄性激素水平[20]，改善男性生殖能力[6]；也有研究提示，長(zhǎng)期高頻率的大負(fù)荷耐力訓(xùn)練會(huì)降低動(dòng)物和人的雄性激素水平，降低精子的濃度和活力[9]；還有一些研究認(rèn)為運(yùn)動(dòng)對(duì)雄性激素水平和精子生成的沒(méi)有影響[21]。結(jié)果的不一致除與運(yùn)動(dòng)負(fù)荷有關(guān)以外，還與研究對(duì)象的物種和身體條件等因素有關(guān)[9]。.我們的研究結(jié)果顯示，8周中等負(fù)荷的有氧運(yùn)動(dòng)不僅有效的降低了體脂，還提升肥胖大鼠血清FSH 、LH與T水平，但血清E2的水平明顯下降，推測(cè)運(yùn)動(dòng)增加了機(jī)體的能量消耗，降低了體脂，脂肪細(xì)胞的芳香化作用減弱，不僅抑制了睪酮向雌二醇轉(zhuǎn)化，也減弱了肥胖引起的高雌二醇對(duì)HPG軸的抑制作用，促進(jìn)了睪酮的生物合成，提升了精子質(zhì)量，緩解了因肥胖對(duì)雄性生殖功能的抑制作用。另外，我們的結(jié)果還顯示，正常運(yùn)動(dòng)組的血清FSH 、LH與T水平顯著提高，但E2水平變化不明顯，可能與其體脂含量的下降幅度小有關(guān)。

6 結(jié)論

6.1 長(zhǎng)期高脂飲食不僅誘導(dǎo)肥胖，還會(huì)對(duì)雄性大鼠造成性激素紊亂，精子質(zhì)量參數(shù)下降等負(fù)面的影響。

6.2 8周跑臺(tái)有氧運(yùn)動(dòng)干預(yù)能有效降低肥胖雄性大鼠體重和脂體比，改善精子的質(zhì)量參數(shù)，緩解性激素紊亂，逆轉(zhuǎn)肥胖對(duì)雄性大鼠生殖功能的負(fù)面影響。

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Effect of 8 weeks treadmill exercise intervention on reproductive function in obese male rats

CHANG Bo1, ZHAO Da-lin1, KANG Yuan2, YAO Ting-ting2, LIU Guan-qi2, HAN Jun-chao2, YI Xue-jie1

(1.College of Human Exercise Sciences, Shenyang Sport University, Shenyang 110102,China;2. Department of Graduate, Shenyang Sport University, Shenyang 110102,China)

Purpose:The aim of this research was to explore the effects of 8 weeks exercise intervention on the reproductive function of obese male rats, and to provide experimental evidence for the improvement of testicular dysfunction caused by obesity. Methods: The SD rats were used in this study. Create the obesity animal model with high fat diet, moderate load treadmill and imposed 8 weeks of aerobic exercise intervention. Then, body weight, weight of celiac fat tissue and testicular, sperm counts and activity, serum testosterone (T), serum luteinizing hormone (LH), follicle stimulating hormone (FSH) and Estradiol (E2) hormone were observed. Results: ① Compared with the normal group, the body weight and fat body ratio of the obese group were significantly increased, the levels of serum testosterone, luteinizing hormone and follicle stimulating hormone were significantly decreased in the obese group, the estradiol was significantly increased; the testis index, sperm count and sperm motility Rate was significantly reduced . ② Compared with the obese group, the body weight and fat body ratio of obese athletes decreased significantly, the levels of serum testosterone, luteinizing hormone and follicle stimulating hormone were significantly increased, estradiol decreased significantly; testis index, sperm count and sperm motility rate were evidently increased. Conclusion: ①The long-term high-fat diet not only induces obesity, but also causes the sex hormone disturbances and a decline in sperm quality parameters. ② 8 weeks of aerobic exercise intervention can effectively reduce the body weight and body fat ratio, improve the quality parameters of sperm, adjust sex hormone disorder and reduce the negative effects of obesity on reproductive function in male rats.

exercise intervention; obesity; male rats; sex hormone; sperm quality; reproductive function

2016-11-06

常波 (1964-)，男，博士、教授、博士生導(dǎo)師

國(guó)家自然科學(xué)基金(81273096)；遼寧省優(yōu)秀人才支持計(jì)劃項(xiàng)目(WR2013015)；沈陽(yáng)體育學(xué)院重點(diǎn)學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目(XKFX1511)

G804.2

A

1007-323X(2016)06-0089-04

研究方向：運(yùn)動(dòng)防治代謝性疾病的研究