跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖大鼠腹側(cè)紋狀體多巴胺水平及胰島素信號(hào)的調(diào)控作用

王海軍 尚寧寧 趙華恩 陳巍

1 河北科技師范學(xué)院體育與健康學(xué)院（秦皇島066004）

2 河北師范大學(xué)體育學(xué)院（石家莊050024）

高脂飲食是一種天然獎(jiǎng)賞源，與其它營養(yǎng)素比較，可誘發(fā)更高的獎(jiǎng)賞效應(yīng)[1]。最新的研究還發(fā)現(xiàn)，食物中的脂肪含量是導(dǎo)致嚙齒動(dòng)物體重增加的重要因素[2]。此外，長(zhǎng)期高脂飲食還會(huì)降低獎(jiǎng)賞系統(tǒng)（reward system）對(duì)進(jìn)食的反應(yīng)，個(gè)體需要增加進(jìn)食量才可以產(chǎn)生預(yù)期的食物獎(jiǎng)賞效應(yīng)，由此引發(fā)的過度進(jìn)食（overeating）在很大程度上促進(jìn)了肥胖（obesity）的發(fā)生[3]。多巴胺（dopamine，DA）是腦內(nèi)一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，中腦黑質(zhì)致密部的DA 神經(jīng)元投射至背側(cè)紋狀體調(diào)控軀體運(yùn)動(dòng)，中腦腹側(cè)被蓋區(qū)（ventral tegmental area，VTA）DA 神經(jīng)元投射至腹側(cè)紋狀體，參與情緒、動(dòng)機(jī)及獎(jiǎng)賞行為的調(diào)節(jié)。受到食物相關(guān)信息刺激時(shí)，VTA-DA 神經(jīng)元由單放電轉(zhuǎn)變?yōu)楸l(fā)式放電，放電模式的變化使腹側(cè)紋狀體DA水平明顯增加，促使個(gè)體出現(xiàn)覓食動(dòng)機(jī)并觸發(fā)進(jìn)食后的獎(jiǎng)賞效應(yīng)[4]。由于胰島素受體廣泛分布于VTA-DA神經(jīng)元，因此胰島素信號(hào)對(duì)DA神經(jīng)元的功能活動(dòng)的調(diào)控有重要影響[5]。在進(jìn)食過程中胰島素被釋放至循環(huán)中，經(jīng)主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)穿越血腦屏障進(jìn)入腦內(nèi)。一方面通過作用于腹側(cè)被蓋區(qū)，降低DA神經(jīng)元興奮性減少進(jìn)食動(dòng)機(jī)[6]；另一方面通過作用于腹側(cè)紋狀體促進(jìn)DA在軸突終末的釋放提高獎(jiǎng)賞效應(yīng)[7]。食物獎(jiǎng)賞不足被認(rèn)為是肥胖者產(chǎn)生過度進(jìn)食的重要原因?？梢姡档蚔TA-DA 神經(jīng)元胰島素抵抗對(duì)緩解肥胖者過度進(jìn)食行為可能具有積極影響。在過去的幾十年，運(yùn)動(dòng)鍛煉可顯著改善肥胖相關(guān)胰島素抵抗已經(jīng)取得共識(shí)[8-9]。近年來，關(guān)于運(yùn)動(dòng)是否能夠通過獎(jiǎng)賞機(jī)制調(diào)控進(jìn)食行為及能量攝入防治肥胖備受關(guān)注[10]。前期研究顯示，運(yùn)動(dòng)干預(yù)可改善高脂飲食誘導(dǎo)的小鼠腹側(cè)紋狀體胰島素信號(hào)障礙，并降低其體重與高脂飲食偏愛[11]。這是否與運(yùn)動(dòng)提高DA神經(jīng)元胰島素敏感度調(diào)節(jié)DA釋放有關(guān)尚需要進(jìn)一步闡明。本研究以高脂飲食方案建立肥胖大鼠模型，采用中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖大鼠進(jìn)行干預(yù)，觀察腹側(cè)紋狀體胰島素信號(hào)相關(guān)蛋白表達(dá)、DA水平及進(jìn)食行為的影響，探討運(yùn)動(dòng)鍛煉防治肥胖的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對(duì)象及分組

實(shí)驗(yàn)對(duì)象為清潔級(jí)雄性SD 大鼠（5 周齡，體重170～190 g）60只，購買于北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司，動(dòng)物分籠飼養(yǎng)，自由飲水進(jìn)食，動(dòng)物房明暗交替周期為12小時(shí)，溫度控制在（25 ± 2）℃，相對(duì)濕度為（50 ± 5）%，保持動(dòng)物的生活環(huán)境通風(fēng)與衛(wèi)生。大鼠在動(dòng)物房?jī)?nèi)適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后隨機(jī)分為普通飼料組（RG組，n=24）和高脂飼料組（HG組，n=36）。12周后將高脂組中的肥胖大鼠隨機(jī)分為肥胖組（OG組，n=12）與肥胖運(yùn)動(dòng)組（OEG 組，n=12）。普通組隨機(jī)分為對(duì)照組（CG組，n=12）與運(yùn)動(dòng)對(duì)照組（CEG組，n=12）。

1.2 肥胖大鼠模型的建立

RG組大鼠給予普通飼料（2.90 kcal/g，13%脂肪，64% 糖，23% 蛋白質(zhì)）；HG 組大鼠給予高脂飼料（4.20 kcal/g，51%脂肪，33%糖，16%蛋白質(zhì)）。飼養(yǎng)12周后，以體重超過RG組大鼠平均體重20%作為肥胖模型成功的標(biāo)準(zhǔn)[12]，肥胖成模率為66.6 %。在保持原有飲食習(xí)慣的基礎(chǔ)上，CEG 組與OEG 組大鼠進(jìn)行8 周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)干預(yù)，運(yùn)動(dòng)干預(yù)采用電動(dòng)跑臺(tái)進(jìn)行訓(xùn)練，坡度設(shè)置為0度，正式訓(xùn)練的前10 min跑速為10 m/min，然后以15 m/min 運(yùn)動(dòng)30 min，最后10 min 調(diào)整為18 m/min。此運(yùn)動(dòng)干預(yù)強(qiáng)度約相當(dāng)于50%～70%最大攝氧量的強(qiáng)度[13]。周一至周五每日訓(xùn)練1 次，持續(xù)進(jìn)行8周。在運(yùn)動(dòng)干預(yù)同時(shí)將CG組與OG組大鼠置安靜跑臺(tái)內(nèi)同樣時(shí)間。

1.3 食物偏愛測(cè)試

食物偏愛測(cè)試（food preference test）于運(yùn)動(dòng)干預(yù)最后的一周進(jìn)行，共進(jìn)行3次測(cè)試，每次測(cè)試之間的間隔48 h，測(cè)試時(shí)各組大鼠保持原有飼養(yǎng)習(xí)慣，同時(shí)給予15%的蔗糖溶液與含5%脂肪的純牛奶，大鼠可自由進(jìn)食飲水。計(jì)算24小時(shí)內(nèi)蔗糖溶液、牛奶與不同飼料的消耗量及能量攝入。第3 次實(shí)驗(yàn)前大鼠禁水禁食24 h，計(jì)算每日單位體重不同食物的能量消耗與總能量消耗的比例。大鼠對(duì)不同食物的偏愛=（24小時(shí)單位體重?cái)z入該食物的能量/24 小時(shí)單位體重總能量攝入）×100%。

1.4 樣品采集及處理

最后一次運(yùn)動(dòng)結(jié)束后48小時(shí)，每組各取6只大鼠，在大鼠腹腔注射（0.35 ml/100 g）10 %的水合氯醛溶液進(jìn)行麻醉大鼠，打開胸腔后用注射針頭插入左心室灌注生理鹽水，同時(shí)剪開右心耳流出液體變澄清時(shí)，迅速取出腦組織，置-80℃保存待測(cè)。將附睪周、腎周、腹股溝及網(wǎng)膜周等部位的內(nèi)臟脂肪完整分離，精確稱重后以公式“內(nèi)臟脂肪率=四部位脂肪含量/體重×100 %”來計(jì)算其內(nèi)臟脂肪率。

1.5 腹側(cè)紋狀體DA水平檢測(cè)

在第12周肥胖建模成功后，每組取6只大鼠，采用腹腔注射10 %水合氯醛（0.35 ml/100 g）將大鼠麻醉后，固定于腦立體定位儀上，使顱骨前囟與后囟保持在同一個(gè)平面上。按大鼠腦立體定位圖譜[14]在腹側(cè)紋狀體（AP：+1.60 mm，ML：2.5 mm，DV：7.0 mm）處植入導(dǎo)軌，并采用螺絲釘和牙科水泥將其固定，采用生物硅膠將暴露的腦組織封住，大鼠蘇醒24 小時(shí)后，恢復(fù)常規(guī)飼養(yǎng)。最后一次運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)束48 h后，開始進(jìn)行透析，透析前先將大鼠禁食12 小時(shí)，將探針插入導(dǎo)軌并與微透析泵相連，將人工腦脊液以2 μl/min 的速度持續(xù)灌入，棄掉前30 min 的流出液，然后每30 min 收集一個(gè)樣品，60 min 后將0.5 μg 生理鹽水溶于10 %DMSO隨人工腦脊液灌入腹側(cè)紋狀體，150 min后讓大鼠進(jìn)食含5%脂肪的牛奶，間隔15 min 后將0.5 μg 胰島素溶于10 % DMSO隨人工腦脊液灌入腦內(nèi)，將透析采集到的樣品置-80 ℃保存待測(cè)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后測(cè)定探針回收率，尼氏染色確定腦組織切片微透析探針導(dǎo)軌位置。采用高效液相色譜-電化學(xué)技術(shù)測(cè)定透析液中DA 含量。色譜柱為2.1 mm×150 mm，將柱溫設(shè)置為30 ℃，流速設(shè)置為0.2 ml/min，工作電壓設(shè)置為0.52 V。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)品所對(duì)應(yīng)的峰面積繪制濃度-峰面積標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算DA的濃度。

1.6 紋狀體胰島素信號(hào)蛋白表達(dá)檢測(cè)

采用western blot 檢測(cè)紋狀體胰島素受體（insulin receptor，InsR）、蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）及其磷酸化（p-Akt-Thr308）蛋白的表達(dá)。腹腔注射10 %水合氯醛（0.35 ml/100 g）麻醉，迅速斷頭取全腦，在冰盒上分離左腦，置于液氮-80 ℃中保存。待檢測(cè)時(shí)取出保存的腦組織，將腦組織放置冰面上，在冰面上快速分離出紋狀體，剪碎后置RIPA 裂解液中裂解30 min，勻漿后超聲粉碎，靜置30 min 后，經(jīng)12000 r/min 離心10 min 后取上清液進(jìn)行分裝，采用BCA 法對(duì)上清液的蛋白濃度進(jìn)行測(cè)定，然后煮沸樣品。在待測(cè)樣品中加入10% β-巰基乙醇，每孔上樣30 μg，采用恒壓電泳，4% 濃縮膠加以80 V恒壓電約20～30 min；進(jìn)入分離膠時(shí)改用100 V 恒壓電約60 min。濕轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)膜（PVDF），5%脫脂奶粉37℃恒溫封閉60 min。加入稀釋的單克隆抗體（abcam，InsR：1/1000；Akt：1/5000；p-Akt-Thr308：1/1000），室溫下孵育過夜后，TBST洗膜5×5 min，加入辣根過氧化物酶標(biāo)記的二抗（1∶5000，中杉金橋，ZB-2301），室溫孵育2 h，曝光后顯影，同一PVDF 膜檢測(cè)內(nèi)參蛋白，顯影完畢后，采用QuantityOne軟件分析光密度值。

采用免疫組織化學(xué)技術(shù)對(duì)腹側(cè)紋狀體InsR、Akt及其磷酸化p-Akt-Thr308 蛋白定位進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)腦組織進(jìn)行石蠟包埋，切片，常規(guī)脫蠟、脫水、PBS 緩沖液洗、孵育、正常羊血清37℃封閉；去除血清后PBS緩沖液洗3×10 min；一抗4℃孵育12 h（InsR：1/200，Akt：1/200，p-Akt-Thr308：1/500）；PBS 緩沖液洗3×10 min；二抗室溫孵育2 h；PBS 緩沖液洗3×10 min；辣根酶標(biāo)記鏈霉卵白素工作液室溫孵育2 h；DAB顯色，貼片，蘇木素復(fù)染，梯度乙醇脫水，透明，封片，拍照，對(duì)每個(gè)腦組織蠟塊連續(xù)切片，每隔5 張選取1 張切片，每個(gè)樣本選取3 張切片，每張切片選3 個(gè)不同的視野，使用Image-Pro Plus 6.0 軟件測(cè)量腹側(cè)紋狀體目標(biāo)蛋白的平均光密度值。

1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)學(xué)處理，所有的計(jì)量資料均以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示。 RG組與HG 組大鼠體重及能量攝入的比較采用獨(dú)立樣本T 檢驗(yàn)（Independent Samples T Test），不同組別大鼠腹側(cè)紋狀體DA 水平的變化情況比較采用雙因素方差分析（Two Way ANOVA），其余變量組間均數(shù)比較均采用單因素方差分析（One Way ANOVA），采用事后檢驗(yàn)多重比較LSD 分析組間差異，均采用P＜0.05 為差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 大鼠體重、體成分及能量攝入的變化

經(jīng)過12 周高脂飲食飼養(yǎng)，HG 組大鼠體重顯著高于RG 組（P＜0.01）。經(jīng)過8周的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)干預(yù)，OEG 組大鼠體重較OG 組顯著降低（P＜0.01）（圖1A）。與CG組比較，CEG 組大鼠體重變化率降低（P＜0.01），與OG組比較，OEG 組大鼠體重變化率亦降低（P＜0.01）（圖1B）。與CG 組比較，OG 組大鼠內(nèi)臟脂肪率顯著增加（P＜0.01），而與OG 組比較，OEG 組大鼠內(nèi)臟脂肪率出現(xiàn)顯著下降（P＜0.05）（圖1C）。此外，與RG組比較，HG組大鼠每日能量攝入量顯著增加（P＜0.01）；CEG 組與OEG組大鼠分別與CG組和OG組比較能量攝入量未見顯著變化（P＞0.05）（圖1D）。

圖1 大鼠體重、體成分及能量攝入的變化

2.2 大鼠食物偏愛變化

圖2A食物偏愛試驗(yàn)結(jié)果顯示，與CG 組比較，OG組大鼠對(duì)蔗糖溶液與牛奶的偏愛度顯著降低（P＜0.01，P＜0.01），而對(duì)高脂飼料的偏愛度卻明顯增加（P＜0.01）。然而，OEG 組大鼠對(duì)蔗糖溶液與牛奶的偏愛度較OG組大鼠明顯增加（P＜0.01，P＜0.01），對(duì)高脂飼料的偏愛度顯著減少（P＜0.01）。如圖2B-D所示，禁食24 h后，記錄24 h大鼠對(duì)不同食物的攝取量，OG組大鼠在前3 h對(duì)高脂飼料和牛奶所攝取的比例均顯著高于CG 組大鼠（P＜0.01，P＜0.01），而對(duì)蔗糖溶液的攝取量顯著低于CG 組大鼠（P＜0.01）；此外，與OG 組比較，OEG 組大鼠在前3 h 對(duì)蔗糖溶液的攝取比例顯著升高（P＜0.01），而對(duì)高脂飼料與牛奶的攝取比例顯著減少（P＜0.01，P＜0.01）。

2.3 大鼠腹側(cè)紋狀體DA水平的動(dòng)態(tài)變化

如圖3A所示，與CG 組比較，OG 組大鼠腹側(cè)紋狀體DA基礎(chǔ)水平顯著下降（P＜0.01），與OG組比較，OEG組大鼠腹側(cè)紋狀體DA 基礎(chǔ)水平顯著增加（P＜0.05）。如圖3B 所示，雙因素方差分析顯示，本研究中組別與不同時(shí)間點(diǎn)對(duì)大鼠腹側(cè)紋狀體DA 水平均存在顯著主效應(yīng)，F(xiàn)（3，100）=129.003，P＜0.01；F（4，100）=16.170，P＜0.01；組別與不同時(shí)間點(diǎn)兩個(gè)因素?zé)o顯著交互項(xiàng)效應(yīng)，F(xiàn)（12，100）=0.588，P＞0.05。進(jìn)食牛奶接受胰島素刺激30 min 后，各組大鼠腹側(cè)紋狀體DA 水平與胰島素干預(yù)前比較均顯著上升，但是胰島素誘導(dǎo)的腹側(cè)紋狀體DA 增加比例存在顯著的組間差異（P＜0.01），與CG組比較，OG組大鼠腹側(cè)紋狀體DA變化率顯著降低（P＜0.01），而OEG 組大鼠較OG 組大鼠腹側(cè)紋狀體DA水平變化率顯著增加（P＜0.01）。

圖2 大鼠食物偏愛變化

圖3 大鼠腹側(cè)紋狀體DA水平變化比較

2.4 大鼠紋狀體胰島素信號(hào)蛋白表達(dá)變化

如圖4A-B 所示，與CG 組比較，OG 組大鼠紋狀體胰島素受體的表達(dá)與蛋白激酶磷酸化水平分別下降了21.65%和53.28%，差異顯著（P＜0.01，P＜0.01）；此外，OEG大鼠紋狀體胰島素受體表達(dá)與蛋白激酶磷酸化水平分別增加12.87%和48.87%，且差異顯著（P＜0.01，P＜0.01）。

圖4 大鼠紋狀體胰島素信號(hào)蛋白表達(dá)變化

2.5 大鼠腹側(cè)紋狀體胰島素信號(hào)蛋白定位表達(dá)變化

如圖5所示，大鼠腹側(cè)紋狀體胰島素受體與蛋白激酶磷酸化的陽性表達(dá)呈棕黃色染色，與CG 組比較，OG 組大鼠腹側(cè)紋狀體胰島素受體與蛋白激酶磷酸化的陽性表達(dá)均出現(xiàn)下降，差異顯著（P＜0.01，P＜0.01）；此外，與OG 組相比，OEG 組大鼠腹側(cè)紋狀體胰島素受體與蛋白激酶磷酸化蛋白的陽性表達(dá)均明顯增加，且差異顯著（P＜0.05，P＜0.05）。

圖5 大鼠腹側(cè)紋狀體胰島素信號(hào)蛋白定位表達(dá)比較

3 討論

人類的攝食行為受能量穩(wěn)態(tài)及獎(jiǎng)賞機(jī)制的雙重調(diào)節(jié)，中腦腹側(cè)被蓋區(qū)所發(fā)出的DA能神經(jīng)元投射至伏隔核作為大腦獎(jiǎng)賞系統(tǒng)的核心環(huán)路，其受到適口性食物及其相關(guān)信息的刺激時(shí)，通過釋放DA 到伏隔核，可促進(jìn)覓食動(dòng)機(jī)出現(xiàn)并觸發(fā)食物獎(jiǎng)賞[3-4]。進(jìn)食過程中伴隨著血糖升高，外周胰島素也迅速達(dá)到峰值，并且可通過血腦屏障轉(zhuǎn)運(yùn)體進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，作為飽食信號(hào)激活下丘腦的腹內(nèi)側(cè)核和弓狀核神經(jīng)元抑制進(jìn)食行為[15]。除此之外，胰島素還可以通過調(diào)節(jié)腹側(cè)被蓋區(qū)DA神經(jīng)元的功能，降低其對(duì)適口性食物及相關(guān)信息的反應(yīng)減少進(jìn)食行為[6，7，16]。眾所周知，過量攝入高脂飲食可使動(dòng)物體重迅速增加進(jìn)而導(dǎo)致肥胖，同時(shí)誘發(fā)胰島素抵抗，外周胰島素抵抗通常伴隨著中樞胰島素抵抗，這可能會(huì)改變胰島素對(duì)腹側(cè)被蓋區(qū)-腹側(cè)紋狀體DA神經(jīng)傳遞的調(diào)節(jié)，進(jìn)而誘發(fā)進(jìn)食行為異常[17]。越來越多的研究認(rèn)為，肥胖與DA系統(tǒng)功能障礙導(dǎo)致的過度進(jìn)食（overeating）有關(guān)[10，18]。雖然，規(guī)律的運(yùn)動(dòng)鍛煉可通過多途徑對(duì)肥胖者健康產(chǎn)生有益的影響已被充分認(rèn)識(shí)，然而對(duì)于運(yùn)動(dòng)防治肥胖的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制卻未闡明[10]。前期研究顯示，跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可通過上調(diào)腹側(cè)被蓋區(qū)-腹側(cè)紋狀體酪氨酸羥化酶與DA 受體的表達(dá)降低肥胖小鼠高脂飲食偏愛[19，20]。由此推測(cè)，運(yùn)動(dòng)鍛煉防治肥胖的機(jī)制可能與其改變飲食結(jié)構(gòu)有關(guān)。

本研究所采用的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案為跑臺(tái)訓(xùn)練，但所采取的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度較小，屬于有氧運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間適當(dāng)，訓(xùn)練過程中也未采取聲、光、電等形式的刺激，因此，大鼠在訓(xùn)練過程中表現(xiàn)出較好的自主性。本研究發(fā)現(xiàn)，8 周有氧跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)明顯抑制了肥胖大鼠體重增長(zhǎng)，降低了內(nèi)臟脂肪的含量，而且并未明顯增加能量攝入，表明本研究所采用的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方案可有效控制肥胖大鼠體重的增長(zhǎng)，并改善其內(nèi)臟脂肪率。本研究還發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期高脂飲食攝入可降低大鼠的蔗糖偏愛，并提高了其對(duì)脂肪的偏愛度，同時(shí)發(fā)現(xiàn)空腹后肥胖大鼠再次攝食初期的脂肪攝入量明顯增加。而運(yùn)動(dòng)干預(yù)可緩解這一現(xiàn)象。脂肪與糖和蛋白質(zhì)比較，其能量密度高，具有更強(qiáng)的適口性，對(duì)大腦獎(jiǎng)賞系統(tǒng)也可以產(chǎn)生更強(qiáng)烈的刺激作用[21，22]。某些條件下，富含脂肪的適口性食物激活大腦獎(jiǎng)賞系統(tǒng)所產(chǎn)生的進(jìn)食動(dòng)機(jī)可能會(huì)抵消機(jī)體的能量平衡信號(hào)，增加進(jìn)食行為[23]。蔗糖偏愛試驗(yàn)被廣泛用于評(píng)價(jià)動(dòng)物對(duì)天然獎(jiǎng)賞物的攝取程度，蔗糖偏愛度降低通常與肥胖相關(guān)的食物獎(jiǎng)賞不足有關(guān)[24]。這提示高脂飲食導(dǎo)致肥胖后可引起獎(jiǎng)賞系統(tǒng)敏感性下降，導(dǎo)致食物獎(jiǎng)賞不足，而運(yùn)動(dòng)干預(yù)在一定程度上調(diào)節(jié)了高脂飲食的偏愛程度，這可能與獎(jiǎng)賞系統(tǒng)敏感性的提高有關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)，12 周高強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)可明顯降低肥胖青少年能量攝入[25]。Fearnbach 等的研究也證實(shí)，一次45 分鐘65%VO2max 的踏車運(yùn)動(dòng)可降低肥胖青少年神經(jīng)系統(tǒng)對(duì)食物相關(guān)刺激的反應(yīng)程度，但對(duì)體重正常者未產(chǎn)生影響[26]。Moody 等認(rèn)為運(yùn)動(dòng)能夠減少動(dòng)物高脂飲食偏愛并降低體重的原因是運(yùn)動(dòng)獎(jiǎng)賞代償了食物獎(jiǎng)賞[27]。由于運(yùn)動(dòng)鍛煉可促進(jìn)中腦DA 神經(jīng)元釋放神經(jīng)遞質(zhì)，因此推測(cè)運(yùn)動(dòng)降低食欲可能與紋狀體DA釋放增加有關(guān)，但是其調(diào)控機(jī)制并未闡明。

長(zhǎng)期攝入高脂飲食引起肥胖，并誘發(fā)“胰島素抵抗”，使外周血胰島素水平升高，外周胰島素可通過其轉(zhuǎn)運(yùn)體穿過血腦屏障進(jìn)入中樞，神經(jīng)細(xì)胞也可對(duì)胰島素產(chǎn)生抵抗[17，28]。運(yùn)動(dòng)提高肥胖大鼠獎(jiǎng)賞系統(tǒng)敏感性，并降低高脂飲食偏愛，是否與運(yùn)動(dòng)改善中樞胰島素敏感度有關(guān)？為了證實(shí)這一推測(cè)，本研究采用微透析-高效液相色譜-電化學(xué)技術(shù)檢測(cè)了胰島素對(duì)腹側(cè)紋狀體DA水平調(diào)節(jié)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期高脂飲食的肥胖大鼠腹側(cè)紋狀體DA水平顯著降低，接受胰島素刺激后所有組大鼠腹側(cè)紋狀體DA水平均顯著增加，但肥胖大鼠腹側(cè)紋狀體對(duì)胰島素的反應(yīng)程度卻顯著降低，提示可能存在中樞“胰島素抵抗”。胰島素對(duì)中腦-紋狀體系統(tǒng)DA 神經(jīng)傳遞具有重要的調(diào)節(jié)作用。胰島素進(jìn)入腦內(nèi)后作用于腹側(cè)被蓋區(qū)DA 神經(jīng)元可激活多巴胺轉(zhuǎn)運(yùn)體（DAT）促進(jìn)DA重?cái)z取，減少進(jìn)食動(dòng)機(jī)[6-7]。而胰島素在腹側(cè)紋狀體可通過激活膽堿能的中間神經(jīng)元促進(jìn)DA 釋放，進(jìn)而提高獎(jiǎng)賞效應(yīng)，這些效應(yīng)均依賴于磷脂酰肌醇3-激酶（PI3K）-蛋白激酶B（Akt）途徑[6-7]?？梢?，胰島素?zé)o論是作用于腹側(cè)被蓋區(qū)，還是作用于腹側(cè)紋狀體，雖然其調(diào)節(jié)機(jī)制不同，但其最終效應(yīng)均是抑制進(jìn)食行為。前期研究證實(shí)，長(zhǎng)期高脂飲食可引起中腦DA 合成降低，導(dǎo)致腹側(cè)紋狀體DA 水平下降及食物獎(jiǎng)賞不足，在進(jìn)食過程中為了產(chǎn)生預(yù)期的食物獎(jiǎng)賞，個(gè)體通常需要增加攝食量以代償伏隔核DA水平[7]。值得注意的是，運(yùn)動(dòng)干預(yù)可提高肥胖大鼠胰島素介導(dǎo)的腹側(cè)紋狀體DA的釋放，這可能正是運(yùn)動(dòng)降低肥胖大鼠高脂飲食偏愛的重要原因。同時(shí)也提示，運(yùn)動(dòng)可能提高了腹側(cè)紋狀體神經(jīng)元對(duì)胰島素的敏感度。

為了檢驗(yàn)運(yùn)動(dòng)干預(yù)對(duì)肥胖大鼠腹側(cè)紋狀體胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的影響，本研究采用分子生物學(xué)技術(shù)對(duì)大鼠腹側(cè)紋狀體胰島素受體與Akt 磷酸化水平進(jìn)行了定量與定位檢驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，肥胖大鼠腹側(cè)紋狀體胰島素受體與Akt磷酸化表達(dá)水平顯著降低，表明高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖會(huì)抑制胰島素在腹側(cè)紋狀體處的信號(hào)傳導(dǎo)，進(jìn)而引起胰島素對(duì)腹側(cè)紋狀體DA 釋放的調(diào)節(jié)功能減弱。Nicole等的研究也發(fā)現(xiàn)，高脂飲食可抑制大鼠黑質(zhì)與紋狀體Akt 磷酸化水平，影響DA 代謝，進(jìn)而增加攝食行為[29]。這提示高脂飲食同樣誘導(dǎo)了大鼠中樞胰島素抵抗，可見肥胖導(dǎo)致的外周胰島素抵抗與中樞胰島素抵抗具有一致性。運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)肥胖相關(guān)胰島素抵抗的改善已得到充分驗(yàn)證，本研究不僅發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)干預(yù)可有效改善肥胖大鼠胰島素抵抗及胰島素敏感度，而且還發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)干預(yù)可提高肥胖大鼠腹側(cè)紋狀體胰島素受體及Akt磷酸化水平。這些研究結(jié)果提示，運(yùn)動(dòng)干預(yù)可以通過提高胰島素敏感度促進(jìn)腹側(cè)紋狀體DA 的釋放，進(jìn)而改善肥胖大鼠食物獎(jiǎng)賞不足減少高脂膳食的攝入。

4 結(jié)論

跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可通過提高腹側(cè)紋狀體胰島素信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，促進(jìn)腹側(cè)紋狀體DA 釋放，增加腹側(cè)紋狀體DA 水平，促進(jìn)獎(jiǎng)賞系統(tǒng)功能恢復(fù)，改善肥胖大鼠對(duì)高脂飲食的偏愛及過度進(jìn)食現(xiàn)象，進(jìn)而有助于控制肥胖大鼠體重增長(zhǎng)。其相關(guān)分子機(jī)制可能與運(yùn)動(dòng)干預(yù)調(diào)節(jié)腹側(cè)紋狀體胰島素PI3K/Akt信號(hào)途徑有關(guān)。