8周游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)肥胖小鼠血管內(nèi)皮功能的改善及其炎癥機(jī)制

唐東輝，劉潤(rùn)芝，李 娟，衣雪潔

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8周游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)肥胖小鼠血管內(nèi)皮功能的改善及其炎癥機(jī)制

唐東輝1，劉潤(rùn)芝1，李 娟2，衣雪潔3

目的：通過研究運(yùn)動(dòng)干預(yù)后肥胖小鼠血液、血管內(nèi)皮致炎和抗炎相關(guān)細(xì)胞因子的水平及相關(guān)調(diào)控蛋白表達(dá)的變化，從運(yùn)動(dòng)抗炎癥的角度揭示運(yùn)動(dòng)改善肥胖相關(guān)血管內(nèi)皮功能障礙的機(jī)制。方法：SPF級(jí)雄性斷乳C57BL/6小鼠40只，隨機(jī)分為正常對(duì)照組(NC,n=10)、肥胖對(duì)照組(OC,n=10)和肥胖運(yùn)動(dòng)干預(yù)組(OE,n=11)，采用高脂飲食誘導(dǎo)肥胖模型后，對(duì)OE組小鼠進(jìn)行8周游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)(6次/周，60min/次)。運(yùn)動(dòng)干預(yù)后檢測(cè)小鼠血清網(wǎng)膜素(Omentin)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、胰島素(Insulin)、空腹血糖(GLU)；并采用免疫組化及RT-PCR技術(shù)檢測(cè)主動(dòng)脈內(nèi)皮AMPK、TNF-α、eNOS的蛋白及mRNA表達(dá)，透射電鏡觀察小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變。結(jié)果：1)與NC比較，OC小鼠血清Omentin水平顯著降低(P<0.01)；與OC比較，OE小鼠血清Omentin水平上升，差異顯著(P<0.01)；此外，與NC比較，OC小鼠血清TNF-α、GLU、Insulin顯著升高(P<0.01)，而與OC比較，OE小鼠上述指標(biāo)顯著降低(P<0.01)。2)血清Omentin水平與體重(r=-0.69,P<0.01)、血清TNF-α(r=-0.63,P<0.01)、胰島素抵抗指數(shù)(r=-0.64,P<0.01)均呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。3)與NC比較，OC小鼠主動(dòng)脈AMPK、eNOS表達(dá)降低(P<0.01)，TNF-α表達(dá)上調(diào)(P<0.01)；與OC相比，OE小鼠主動(dòng)脈AMPK、eNOS表達(dá)上調(diào)(P<0.01)，TNF-α表達(dá)下降(P<0.01)。4)OC小鼠存在主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞損傷，而OE小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞損傷得到緩解。結(jié)論：8周游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)可有效降低肥胖小鼠體重，減輕慢性炎癥反應(yīng)，緩解血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷；運(yùn)動(dòng)抑制炎癥反應(yīng)可能是其改善肥胖相關(guān)血管內(nèi)皮功能障礙的重要機(jī)制之一。

肥胖；血管內(nèi)皮功能；炎癥；網(wǎng)膜素；運(yùn)動(dòng)干預(yù)

伴隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的飛速發(fā)展，肥胖已經(jīng)成為困擾全球的主要流行病學(xué)問題，肥胖者通常處于一種慢性的低度炎癥狀態(tài)(low-grade inflammation)，這在一定程度上促進(jìn)了動(dòng)脈粥樣硬化、2型糖尿病、高血壓等代謝綜合癥疾病的發(fā)生和發(fā)展[15,25]。血管內(nèi)皮功能障礙(vascular endothelial dysfunction)被認(rèn)為是多種心血管疾病的啟動(dòng)環(huán)節(jié)。近年的研究提示，肥胖可通過炎癥途徑誘發(fā)血管內(nèi)皮功能障礙，增加心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)[5]。因此，采用抗炎癥的手段改善肥胖者血管內(nèi)皮功能對(duì)降低心血管病風(fēng)險(xiǎn)具有重要意義。研究認(rèn)為，體育鍛煉對(duì)心血管系統(tǒng)所產(chǎn)生的有益效應(yīng)在很大程度上歸咎于其抗炎癥作用[3,16]。前期研究也表明，運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)肥胖青少年血管內(nèi)皮功能的改善與運(yùn)動(dòng)的抗炎癥作用密切相關(guān)，但相關(guān)生物學(xué)機(jī)制尚待進(jìn)一步闡明[2]。網(wǎng)膜素(Omentin)是近年來新發(fā)現(xiàn)的一個(gè)脂肪因子，具有抵抗炎癥改善血管內(nèi)皮功能的重要作用[19]。近年的研究發(fā)現(xiàn)，Omentin可能通過作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞AMPK/eNOS/NO信號(hào)通路影響血管內(nèi)皮功能[12]。運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖誘導(dǎo)的血管內(nèi)皮功能障礙的改善是否與運(yùn)動(dòng)通過抑制炎癥信號(hào)促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞AMPK/eNOS/NO信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)，Omentin是否參與其中，目前鮮見報(bào)道。為此本研究以高脂飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠模型，8周游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)后檢測(cè)小鼠血清Omentin、TNF-α、Insulin、GLU；免疫組化及RT-PCR技術(shù)檢測(cè)主動(dòng)脈內(nèi)皮AMPK、TNF-α、eNOS表達(dá)，透射電鏡觀察小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的形態(tài)學(xué)改變，從內(nèi)皮炎癥的角度揭示運(yùn)動(dòng)改善肥胖相關(guān)血管內(nèi)皮功能障礙的機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選用SPF級(jí)雄性斷乳C57BL/6小鼠，共40只，購于北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司，許可證號(hào)SCXK(京)2012-0001。分籠飼養(yǎng)，動(dòng)物房溫度維持在22℃±5℃，相對(duì)濕度維持在50%±10%，明暗交替周期為12 h，自由進(jìn)食飲水。

1.2 肥胖模型的建立及實(shí)驗(yàn)分組

采用高脂飲食誘導(dǎo)肥胖模型，隨機(jī)選取小鼠10只為普通飼料組，進(jìn)食標(biāo)準(zhǔn)飼料；30只小鼠為高脂飲食組，進(jìn)食高脂飼料，所用飼料均由北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司提供。11周后小鼠體重超過NC組小鼠平均體重的20%，為肥胖模型成功標(biāo)準(zhǔn)。將肥胖模型小鼠隨機(jī)分為肥胖運(yùn)動(dòng)干預(yù)組(Obese Exercise,OE,n=11)與肥胖對(duì)照組(Obese Control,OC,n=10),其中，OE大鼠采用高脂飼料喂養(yǎng)，并實(shí)施8周的游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)(6次/周，60 min/次)；OC組小鼠進(jìn)食高脂飼料，不進(jìn)行游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)。

1.3 運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案

運(yùn)動(dòng)方式采用無負(fù)重游泳訓(xùn)練，水溫為32℃～35℃，水深50 cm。采用改進(jìn)的Ploug游泳訓(xùn)練方案[16]。小鼠首先進(jìn)行適應(yīng)性訓(xùn)練，第1天游泳時(shí)間為20 min，第2天為35 min，第3天為50 min，第4天為60 min；此后游泳訓(xùn)練時(shí)間均為60 min/天、6次/周，持續(xù)訓(xùn)練8周。

1.4 樣本采集

最后一次運(yùn)動(dòng)結(jié)束24 h后取材，取材前小鼠禁食12 h。采用20%戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉小鼠(7 ml/kg)，測(cè)其體重、體長(zhǎng)。眼眶靜脈取血，EP管收集全血，3 500 rp/min離心10 min后，分離血清；分離主動(dòng)脈，剝?nèi)ケ砻娼Y(jié)締組織，在生理鹽水中漂凈，剪取適度長(zhǎng)度的主動(dòng)脈，濾紙吸干后分別放入戊二醛和4%的多聚甲醛固定液進(jìn)行固定；剩余的組織迅速放入液氮罐中。樣本采集結(jié)束后，從液氮罐中取出組織分裝并轉(zhuǎn)移到-80℃保存。

1.5 檢測(cè)指標(biāo)

1.5.1 血液生化指標(biāo)

采用美國強(qiáng)生公司的穩(wěn)豪倍易型血糖儀測(cè)定空腹血糖(GLU)；血清Omentin、TNF-α、Insulin的檢測(cè)采用ELISA法，操作步驟嚴(yán)格按試劑盒(美國R&D)說明書進(jìn)行。并計(jì)算胰島素抵抗指數(shù)：HOMA-IR=GLU×FINS/22.5。

1.5.2 血管內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)學(xué)觀察

所取主動(dòng)脈組織在戊二醛固定后，再放入1%鋨酸固定1 h；采用丙酮逐級(jí)脫水；環(huán)氧樹脂EPON812包埋劑進(jìn)行包埋，包埋后再置入烤箱中進(jìn)行干燥；完成聚合后進(jìn)行超薄切片，以醋酸鈾和枸櫞酸鉛進(jìn)行雙染色，然后在JEM-1200EX透射電鏡下觀察并攝片。

1.5.3 血管內(nèi)皮AMPK、TNF-α、eNOS表達(dá)的檢測(cè)

免疫組織化學(xué)檢測(cè)：小鼠主動(dòng)脈甲醛固定后，進(jìn)行石蠟包埋，蠟塊休整后固定于切片機(jī)上進(jìn)行切片，抗原修復(fù)后染色，采用Image ProPlus 6.0圖像分析軟件對(duì)蛋白的表達(dá)進(jìn)行半定量分析，棕黃色為陽性表達(dá)，每片隨機(jī)觀察5個(gè)高倍鏡視野，并取其平均值，平均光密度表示蛋白的相對(duì)表達(dá)含量。

RT-PCR檢測(cè)：采用實(shí)時(shí)定量PCR技術(shù)對(duì)小鼠主動(dòng)脈相應(yīng)蛋白mRNA的表達(dá)進(jìn)行檢測(cè)，Tirzol法抽提總RNA，反轉(zhuǎn)錄為cDNA，進(jìn)行擴(kuò)增，反應(yīng)結(jié)束后，以GAPDH為內(nèi)參，根據(jù)公式2-ΔΔCT計(jì)算基因的相對(duì)表達(dá)量。

表 1 基因表達(dá)分析的引物序列Table 1 Primer Sequences for Gene Expression Analysis

1.6 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析采用SPSS 18.0軟件，數(shù)據(jù)的正態(tài)分布檢驗(yàn)采用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)，肥胖模型建立階段小鼠體重的組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后小鼠體重的差異采用配對(duì)樣本t檢驗(yàn)，運(yùn)動(dòng)干預(yù)后組間比較采用單因素方差分析，相關(guān)分析采用皮爾遜相關(guān)分析，P<0.05作為差異顯著性的判定依據(jù)。

2 結(jié)果

2.1 各組小鼠體重的變化

建模初始，普通飼料組平均體重為20.43±0.73 g，高脂飼料組平均體重為20.71±0.90 g，兩組小鼠體重差異不具有顯著性(P>0.05)。飼養(yǎng)過程中，意外死亡3只(普通組1只，高脂組2只)、高脂組剔除肥胖抵抗鼠6只。故肥胖建模成功22只，普通組9只，11周喂養(yǎng)后，高脂組小鼠體重高于普通組小鼠(36.92±1.53 g VS 27.76±1.86 g)，差異顯著(P<0.01)，并符合肥胖模型建立的標(biāo)準(zhǔn)。

運(yùn)動(dòng)干預(yù)前，與NC(32.22±2.22 g)比較，OC(47.11±2.15 g)小鼠體重增加了46.21%，差異顯著(P<0.01)。運(yùn)動(dòng)干預(yù)過程中，小鼠死亡4只(OE3只，OC1只)。運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，與OC小鼠比較，OE小鼠體重較下降了35.14%，差異顯著(P<0.01)，但仍然顯著高于NC(P<0.05)。

表 2 肥胖模型建立前后各組小鼠體重變化情況Table 2 Change of Mice Weight in before and after Obesity Model ±S)

注：與普通組比較，**P<0.05。

表 3 運(yùn)動(dòng)干預(yù)前、后各組小鼠體重比較Table 3 Comparison of Mice Weight in before and after Swimming Exercise ±S)

注：與NC相比，*P<0.05，**P<0.01；與OC相比，#P<0.05，##P<0.01；運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后相比，ΔP<0.05，ΔΔP<0.01。

圖 1 肥胖模型建立及運(yùn)動(dòng)干預(yù)前后各組小鼠體重變化情況Figure 1. Change of Mice Weight in before and after Exercise Intervention and Obesity Model Established

2.2 各組小鼠血液指標(biāo)的比較及相關(guān)性

結(jié)果顯示，與NC比較，OC小鼠血清Omentin水平降低，而TNF-α、GLU、Insulin水平升高，差異均具有非常顯著性(P<0.01)；與OC比較，OE小鼠血清Omentin水平升高、而TNF-α、GLU、Insulin水平降低，差異同樣均具有非常顯著性(P<0.01)。

表 4 各組小鼠血液生化指標(biāo)比較Table 4 Comparison of Mice Blood Biochemical ±S)

注：與NC相比，*P<0.05，**P<0.01；與OC相比，#P<0.05，##P<0.01。

本研究結(jié)果顯示，小鼠血清Omentin水平與小鼠體重、血清TNF-α、HOMA-HR均為線性的負(fù)相關(guān)關(guān)系。Omentin與體重、血清TNF-α、胰島素抵抗指數(shù)相關(guān)程度中等，相關(guān)系數(shù)r分別為-0.69(P<0.01)、-0.63(P<0.01)、-0.64(P<0.01)，TNF-α與體重呈中等程度的線性正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)r為0.63(P<0.01)。

圖 2 小鼠血清指標(biāo)間的相關(guān)性示意圖Figure 2. Correlation of the Serum Variables of Mice

2.3 各組小鼠血管形態(tài)學(xué)觀察

透射電子顯微鏡結(jié)果顯示，NC小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞連續(xù)，內(nèi)皮間見緊密連接，可見明顯的內(nèi)、中和外膜3層，中膜內(nèi)有較多的平滑肌細(xì)胞，外膜內(nèi)有較多的膠原纖維，彈力板清晰。OC小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的核形不規(guī)則、多切跡，胞膜局部破損，部分胞體突向管腔，基膜模糊，內(nèi)皮下間隙增寬。此外，OE小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞連續(xù)，內(nèi)皮間見緊密連接，中和外膜分界清楚，內(nèi)皮下間隙增寬，可見彈力板，中膜內(nèi)平滑肌細(xì)胞和外膜內(nèi)較多的膠原纖維。

圖 3 各組小鼠主動(dòng)脈血管電鏡圖(×3000)Figure 3. Electron Microscope Photograph of Mice Aorta Vessel(×3000)

2.4 各組小鼠血管內(nèi)皮AMPK、eNOS、TNF-α表達(dá)水平

免疫組化染結(jié)果顯示，與NC組相比，OC小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮AMPK、eNOS表達(dá)下調(diào)(P<0.01)，TNF-α表達(dá)上調(diào)(P<0.01)；與OC相比，OE小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮AMPK、eNOS表達(dá)上調(diào)(P<0.01)，TNF-α表達(dá)下調(diào)(P<0.01)。

圖 4 各組小鼠主動(dòng)脈AMPK相對(duì)表達(dá)量Figure 4. Relative Expression of AMPK Protein in Aorta of Mice

注：與NC相比，*P<0.05，**P<0.01；與OC相比，#P<0.05，##P<0.01，圖5至圖7同。

圖 5 各組小鼠主動(dòng)脈e NOS相對(duì)表達(dá)量Figure 5. Relative Expression of eNOS Protein in Aorta of Mice

圖 6 各組小鼠主動(dòng)脈TNF-α相對(duì)表達(dá)量Figure 6. Relative Expression of TNF-α Protein in Aorta of Mice

2.5 各組小鼠血管AMPK、eNOS、TNF-α mRNA表達(dá)

本研究結(jié)果顯示，與NC比較，OC小鼠主動(dòng)脈AMPK mRNA表達(dá)量顯著降低(P<0.01)，與OC比較，OE小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮AMPK mRNA表達(dá)量顯著增加(P<0.05)；與NC比較，OC組小鼠主動(dòng)脈eNOS mRNA表達(dá)顯著降低(P<0.01)，與OC比較，OE組小鼠主動(dòng)脈eNOS mRNA表達(dá)顯著提高(P<0.05)；此外，與NC比較，OC組小鼠主動(dòng)脈TNF-α mRNA表達(dá)顯著升高(P<0.01)，與OC比較，OE組小鼠主動(dòng)脈TNF-α mRNA表達(dá)顯著下降(P<0.05)。

圖 7 各組小鼠主動(dòng)脈AMPK、eNOS、TNF-α mRNA表達(dá)水平Figure 7. Expression of AMPK,eNOS,TNF-α mRNA in Aorta of Mice

3 討論

3.1 運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)肥胖小鼠體重及全身炎癥水平的影響

運(yùn)動(dòng)干預(yù)是一種有效的體重控制手段，已有研究表明，運(yùn)動(dòng)干預(yù)能夠通過降低體脂改善體成分并降低體重，同時(shí)還可對(duì)肥胖者糖脂代謝發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用[2,3,13]。肥胖是多種心血管疾病的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，因此，規(guī)律的運(yùn)動(dòng)鍛煉有助于降低肥胖人群心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)[1,14]。本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，8周的游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)可有效降低高脂膳食誘導(dǎo)的肥胖小鼠體重，同時(shí)胰島素抵抗也得到明顯改善。肥胖狀態(tài)下，隨著脂肪的不斷堆積，炎癥因子在脂肪組織中的表達(dá)增加，起初是一種自我保護(hù)式的代償反應(yīng)，但由于持續(xù)的能量正平衡，脂肪組織的慢性炎癥逐漸形成[22]。本研究結(jié)果也發(fā)現(xiàn)，肥胖小鼠血清抗炎性因子Omentin水平下調(diào)，而炎癥因子TNF-α水平上調(diào)。Omentin是近年來發(fā)現(xiàn)的一種抗炎癥因子，而TNF-α是公認(rèn)的炎癥因子[12,24]。因此，本研究結(jié)果提示，肥胖小鼠存在一定程度的炎癥反應(yīng)。研究表明，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練所產(chǎn)生的有益效應(yīng)在很大程度上歸咎于抗炎癥作用，也有研究發(fā)現(xiàn)，8周的游泳運(yùn)動(dòng)和負(fù)重訓(xùn)練均可減輕大鼠體重和體脂肪，下調(diào)脂肪組織的TNF-α[18]。另有研究顯示，6周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練在不改變肥胖女性體重變化的情況下，仍然可使血液omentin-1水平明顯增加[21]。本研究結(jié)果也顯示，8周游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，肥胖小鼠血清Omentin水平升高，TNF-α水平降低，提示運(yùn)動(dòng)干預(yù)有效降低了肥胖小鼠的炎癥反應(yīng)。

3.2 運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)肥胖小鼠血管內(nèi)皮功能的影響

血管內(nèi)皮功能障礙是指血管內(nèi)皮細(xì)胞源性舒張因子與收縮因子表達(dá)失衡而誘發(fā)的血管舒縮功能障礙，幾乎與所有心血管疾病均存在重要關(guān)系[5]。肥胖誘發(fā)的血管內(nèi)皮功能障礙主要表現(xiàn)為血管內(nèi)皮細(xì)胞NO釋放減少[10]。NO對(duì)維持血管張力的恒定和調(diào)節(jié)血壓的穩(wěn)定性具有重要作用，NO是在內(nèi)皮型一氧化氮合酶(eNOS)的作用下在內(nèi)皮細(xì)胞合成并釋放[8,10]。本研究結(jié)果顯示，肥胖小鼠血管形態(tài)學(xué)發(fā)生改變，出現(xiàn)內(nèi)皮剝脫，內(nèi)膜的平滑性、完整性遭到破壞，彈性膜不明顯等現(xiàn)象，提示肥胖導(dǎo)致肥胖小鼠的血管內(nèi)皮損傷。此外，肥胖小鼠血管eNOS蛋白和mRNA表達(dá)均低于正常小鼠，表明存在血管內(nèi)皮功能障礙。已有研究指出，肥胖者普遍存在血管內(nèi)皮功能下降的現(xiàn)象[10]。Deng的研究也發(fā)現(xiàn)，6周高脂飼料喂養(yǎng)的SD大鼠腹主動(dòng)脈環(huán)NO生成總量明顯降低，且乙酰膽堿誘發(fā)的血管舒張明顯減少[8]，提示6周高脂飲食即可導(dǎo)致肥胖大鼠血管內(nèi)皮功能降低。研究表明，運(yùn)動(dòng)干預(yù)可有效改善肥胖者血管內(nèi)皮功能。16周有氧運(yùn)動(dòng)、抗阻訓(xùn)練結(jié)合飲食控制干預(yù)，使肥胖女性的體重減輕、血流介導(dǎo)的血管舒張功能(Flow-mediated diameter,FMD)水平明顯提高[7]；8周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，肥胖兒童的體重、皮下脂肪量雖然沒有發(fā)生明顯的變化，但其FMD顯著提高，表明血管功能異常得到了改善[20]。本研究結(jié)果還顯示，8周運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，肥胖小鼠主動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)損傷得到明顯改善，血管內(nèi)皮eNOS及其mRNA的表達(dá)水平均提高，提示運(yùn)動(dòng)干預(yù)可明顯改善肥胖小鼠血管內(nèi)皮功能障礙。

3.3 運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)肥胖小鼠血管內(nèi)皮炎癥的影響

研究表明，炎癥在肥胖相關(guān)血管內(nèi)皮功能障礙的發(fā)生與發(fā)展中扮演了重要角色[5]。血管內(nèi)皮細(xì)胞膜上表達(dá)有TNF-α受體，血液中的TNF-α可通過其受體啟動(dòng)胞內(nèi)炎癥信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，釋放多種炎癥因子，進(jìn)一步放大TNF-α促炎性作用[6]。AMPK被激活后通過降低血管內(nèi)皮細(xì)胞中NF-κB活性，下調(diào)黏附分子的表達(dá)，發(fā)揮抗炎作用[11]。本研究結(jié)果顯示，肥胖小鼠血管內(nèi)皮細(xì)胞TNF-α表達(dá)以及血管壁TNF-α mRNA表達(dá)水平顯著增加，而AMPK表達(dá)以及血管壁AMPK mRNA表達(dá)水平顯著降低，表明肥胖小鼠血管內(nèi)皮炎癥反應(yīng)增強(qiáng)。肥胖狀態(tài)下，血液中的TNF-α水平提高，通過與內(nèi)皮細(xì)胞膜上的特異性受體作用，通過激活NF-κB炎癥信號(hào)通路，誘發(fā)并進(jìn)一步促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[4]。8周運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，肥胖小鼠血管內(nèi)皮細(xì)胞TNF-α表達(dá)和血管壁TNF-α mRNA表達(dá)均顯著降低，而血管內(nèi)皮AMPK表達(dá)和血管壁AMPK mRNA表達(dá)均顯著升高。提示運(yùn)動(dòng)干預(yù)除了降低肥胖小鼠血液炎癥因子水平外，還能夠降低血管內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)，而運(yùn)動(dòng)的抗炎作用可能是通過上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞AMPK表達(dá)，并下調(diào)TNF-α表達(dá)而實(shí)現(xiàn)的。

3.4 運(yùn)動(dòng)干預(yù)通過抑制肥胖小鼠血管內(nèi)皮炎癥改善血管內(nèi)皮功能的可能機(jī)制

本研究顯示，8周游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)可有效抑制肥胖小鼠體重增長(zhǎng)，降低外周血TNF-α水平，上調(diào)omentin水平，同時(shí)還可以上調(diào)血管內(nèi)皮AMPK及eNOS表達(dá)，并減少TNF-α表達(dá)。已有研究認(rèn)為，在胞內(nèi)AMPK既可抑制NF-κB炎癥信號(hào)通路減少TNF-α合成降低炎癥反應(yīng)，又可激活A(yù)MPK/eNOS/NO信號(hào)通路增加NO合成，改善血管內(nèi)皮功能[9,17]。Omentin在這一過程中可能也發(fā)揮了一定作用。雖然目前尚未闡明Omentin進(jìn)入內(nèi)皮細(xì)胞的相關(guān)機(jī)制，但有研究表明外周血的Omentin可通過提高血管內(nèi)皮細(xì)胞AMPK激活程度，對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。采用Omentin預(yù)處理20 min后，人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞AMPK和eNOS的磷酸化水平可得到明顯提高[23]。因此，本研究結(jié)果提示，運(yùn)動(dòng)干預(yù)可上調(diào)肥胖小鼠血液Omentin水平，Omentin作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞后，一方面抑制NF-κB炎癥信號(hào)通路減少TNF-α合成降低炎癥反應(yīng)，另一方面增加AMPK激活上調(diào)血管內(nèi)皮細(xì)胞eNOS表達(dá)促進(jìn)NO釋放，發(fā)揮抗炎癥和增強(qiáng)血管內(nèi)皮功能的作用。

4 結(jié)論

8周游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)可有效降低肥胖小鼠體重，減輕慢性炎癥反應(yīng)，緩解血管內(nèi)皮細(xì)胞的損傷；運(yùn)動(dòng)抑制血管內(nèi)皮炎癥通路及促進(jìn)AMPK/eNOS/NO信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)可能是其改善肥胖相關(guān)血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙的重要機(jī)制之一。Omentin可能參與了運(yùn)動(dòng)抑制炎癥反應(yīng)及改善肥胖相關(guān)血管內(nèi)皮功能障礙的過程。

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The Effect of 8-Week Swimming Exercise on Vascular Endothelial Function in Obese Mice and the Mechanism Related to Inflammation

TANG Dong-hui1,LIU Run-zhi1,LI Juan2,YI Xue-jie3

Objective:To examine the changes of regulatory proteins related to inflammation in serum and endothelial cell in obese mice after exercise training and investigate the mechanism of exercise training to improve vascular endothelial function.Methods:Forty SPF C57BL/6 mice were divided randomly into the following three groups:Normal Control group(NC,n=10),sedentary chow diet,Obese Control group(OC,n=10),high-fat diet,Obese Exercise group(OE,n=11),high-fat diet,OE consisted of 8 weeks of 60-min swimming sessions,6 days/week.At the end of the training protocol,Omentin,TNF-α,insulin,GLU in serum were assayed and the expression of TNF-α,AMPK,eNOS in endothelial cell was observed both at the mRNA level and the protein level by the methods of RT-PCR and immunohistochemistry,respectively.Meanwhile,the structure of aortic endothelial cells was observed by transmission electron microscopy.Results:1) The serum Omentin in OC was significantly lower than NC(P<0.01);as well as the OE group significantly increased the serum Omentin,compared with OC(P<0.01);the serum TNF-α,GLU,Insulin levels in OC group were significantly higher than OE group(P<0.01).However,they are lower in OE than in OC.2) Serum Omentin levels are negatively correlated with abdominal fat weight(r=0.72,P<0.01),serum TNF-α(r=-0.63,P<0.01),index of insulin resistance(r=-0.64,P<0.01).3) Compared with the NC group,the expression of thoracic aorta AMPK,eNOS in OC were significantly lower(P<0.01);Compared with the OC group,OE mice thoracic aorta AMPK,eNOS expression increased(P<0.01);4) The endothelial cells and the sub endothelial structure of aortic endothelium in OC group showed pathologic changes.8-week swimming exercise makes the thoracic aorta morphology improved in OE group mice.Conclusion:8-week swimming exercise can effectively reduce weight,decrease chronic inflammation and alleviate injury of vascular endothelial cell in obese mice,inhibition of inflammation may be one of the important mechanisms of exercise improving endothelial dysfunction related to obesity.

obesity;vascularendothelialfunction;inflammation;omentin;exerciseintervention

1002-9826(2016)06-0086-06

10.16470/j.csst.201606014

2015-11-12；

2016-08-12

國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81472992)。

唐東輝(1964-)，女，湖南寧鄉(xiāng)人，教授，碩士，博士研究生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)轶w質(zhì)與健康、青少年體重控制，Tel：(010)58805205，E-mail：tdh1964@bnu.edu.cn；劉潤(rùn)芝(1988-)，女，山東黃島人，助教，碩士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)康復(fù)治療慢性疾病的機(jī)制研究，Tel：(0538)6237765，E-mail：rzliu@tsmc.edu.cn；李娟(1982-)，女，河北灤縣人，實(shí)驗(yàn)師，碩士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)防治肥胖的分子生物學(xué)機(jī)制，Tel：(0335)8057020，E-mail：lijuanbcg@163.com。

1.北京師范大學(xué) 體育與運(yùn)動(dòng)學(xué)院，北京 100875；2.燕山大學(xué) 體育學(xué)院，河北 秦皇島 066004；3.沈陽體育學(xué)院 運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)學(xué)院，遼寧 沈陽 110102 1.Beijing Normal University,Beijing 100875,China；2.Yanshan University,Qinhuangdao 066004,China；3.Shenyang Sport University,Shenyang 110102,China.

G804.7

A