抗阻运动训练对衰老大鼠胰岛素抵抗及糖代谢的影响

李高祥，翁锡全，杜亚，杨晓红

(1.罗定职业技术学院，广东 罗定 527200;2.广州体育学院，广东广州 510500)

抗阻运动训练对衰老大鼠胰岛素抵抗及糖代谢的影响

李高祥1，翁锡全2，杜亚2，杨晓红1

(1.罗定职业技术学院，广东 罗定 527200;2.广州体育学院，广东广州 510500)

目的:探讨抗阻运动训练对衰老大鼠胰岛素抵抗及糖代谢的影响。方法:以雄性SD大鼠为研究对象，饲养至18月龄后通过8周抗阻运动训练干预，分别以0%、30%、50%、70%最大负重进行间歇跑台运动，坡度为35°，跑速15m/min，隔天一次。8周末检测血糖、糖化血清蛋白与胰岛素及肌糖原、肝糖原等相关糖代谢指标，并与衰老安静组比较。结果:抗阻运动训练均能促使衰老大鼠糖化血清蛋白、胰岛素水平和胰岛素指数下降，其中以30%、50%最大负重运动训练2组下降具有显著性或极显著性意义(P＜0.05，P＜0.01)，同时，30%、50%最大负重运动训练2组大鼠胰岛素敏感指数极显著升高(P＜0.01);而肌糖原含量则以50%、70%最大负重训练2组出现显著或极显著性升高(P＜0.05，P＜0.01)，但空腹血糖未见显著性变化(P＞0.05)。结论:低、中等强度抗阻运动训练提高衰老进程中机体胰岛素敏感性，改善体内糖代谢调节，从而预防、延迟胰岛素抵抗的产生。

抗阻运动训练;衰老;胰岛素抵抗;糖代谢调节

胰岛素抵抗(IR)是指机体组织或靶细胞对内源性或外源性胰岛素的敏感性和或反应性降低，因而正常量的胰岛素会产生低于正常的生理效应，或需要超正常量的胰岛素才能达到正常的生理效应，当这种代偿性分泌能力最终衰竭时便不足以控制血糖，从而引起一系列与代谢相关的疾病［1］。随着人体的衰老，机体物质代谢调节机能出现下降或(和)紊乱，特别是糖代谢障碍的出现率也随之升高，老年人的耐糖量明显低于中、青年［2］。由于衰老因素通过各种机制干扰胰岛素的信号传导途径及细胞代谢，从而导致胰岛素抵抗的发生，并且这种现象随着年龄而增加［3］。同时，由于衰老肌肉出现萎缩或肌减少现象，故而认为骨骼肌是导致外周胰岛素抵抗的重要组织［4，5］。研究表明［6］，抗阻运动训练是一种实用、有效增加老年人肌肉质量和力量的干预方法，可以保护肌肉老化，从而促使肌肉功能得到极大的改善。迄今已有大量关于抗阻运动训练对衰老过程中骨骼肌运动适应研究的报道［7－9］，但有关抗阻运动训练对衰老机体胰岛素抵抗和糖代谢影响的研究则鲜有报道。本研究以18月龄雄性SD大鼠为研究对象，观察8周抗阻运动训练后糖衰老大鼠糖化血清蛋白、胰岛素、胰岛素抵抗指数、敏感指数及血糖、肌糖原、肝糖原的变化，探讨抗阻运动训练对衰老大鼠胰岛素抵抗及糖代谢的影响。

1 材料与方法

1.1 实验材料

11月龄健康雄性SD大鼠45只，体重600－1000克。购于广东生物医学动物实验中心(许可证号:SCXK(粤)2008－0002)，分笼饲养，每笼3只，自由饮水，适量控制量饮食(每笼每日90g)，室温23±2℃。湿度40% －60%，自然昼夜节律变化光照，保持通风。实验过程中对动物处置符合动物伦理学要求。所有大鼠经喂养7个月后进行实验。

1.2 实验方法

大鼠适应性喂养7个月，随机分为衰老安静组、0%最大负重训练组、30%最大负重训练组、50%最大负重训练组和70%最大负重训练组，每组8只。抗阻训练方式为尾部负重跑台运动，坡度为35°，跑速15m/min。训练时，开启跑台使其往上爬，每次跑15s，间歇休息30s，循环四次后休息3min，此为一组，跑三组为一个循环，每天跑2个循环，两个循环间歇10分钟。适应性运动一周后开始正式训练，隔天进行一次，为期8周。

1.3 样品采集

运动8周末，所有大鼠禁食12h左右后，称体重，经10%水合氯醛300mg/kg.wt腹腔注射麻醉后，剖腹，腹主动脉取血，即刻测空腹血糖，并按以下方法对标本进行处理:大鼠血清的制备与保存:腹主动脉采血后，以3500r/min离心10min以分离血清，转放于－70℃冰箱保存。同时，解剖大鼠后取出股四头肌组织和肝脏，冷生理盐水漂洗去血液，滤纸吸干，用锡箔纸包裹，立即置于液氮中速冻，转放于－70℃冰箱保存。

1.4 评价指标

空腹血糖(FBG)采用GT－1640超级血糖仪测试;胰岛素(FINS)、采用ELISA法测试，仪器为RT－2100C型多功能酶标仪，试剂盒购自美国ADL公司;糖化血清蛋白(GSP)采用果糖胺法测试，肌糖原和肝糖原采用蒽酮法测试，试剂均购自南京建成生物工程研究所，比色仪器为721型分光光度计。所有指标均专人测试，操作步骤依据试剂盒要求严格进行。

胰岛素敏感指数(ISI)及胰岛素抵抗指数(IRI)通过以下公式计算获得［10］:

1.5 统计学分析

采用SPSS15.0统计软件包进行统计，实验数据以平均值±标准差表示。显著性差异采用one－way ANOVA检验，显著性水平为P＜0.05，极显著性水平为 P ＜0.01。

2 研究结果

2.1 8周抗阻运动训练对衰老大鼠胰岛素抵抗的影响

由表1可见，经过8周抗阻训练干预后，与衰老安静组相比，各抗阻训练组大鼠糖化血清蛋白均出现不同程度降低，其中以30%和50%最大负重训练两个组为极明显下降(P＜0.01);与0%最大负重训练组比较，30%和50%最大负重训练两个组出现极显著或显著下降(P ＜0.01，P ＜0.05)，70%最大负重训练组虽有下降，但无显著性变化(P＞0.05);而30%、50%、70%最大负重训练组间的差异未见统计学意义(P＞0.05)。与衰老安静组相比，各抗阻训练组大鼠血清胰岛素、抵抗指数也出现了不同程度的下降，而胰岛素敏感指数升高，且以30%、50%最大负重训练两个组具有极显著或显著意义(P＜0.01，P＜0.05)，说明抗阻运动训练可以不同程度改善衰老大鼠胰岛素抵抗，并以中、低强度抗阻训练的效果较好。

表1 衰老安静组与各抗阻训练组大鼠糖化血清蛋白(GSP)、胰岛素(FINS)及胰岛素抵敏感指数(ISI)、敏感指数(IRI)比较

2.2 8周抗阻运动训练对衰老大鼠糖代谢的影响

由表2可见，经过8周抗阻训练干预后，衰老安静组和各抗阻训练组间大鼠空腹血糖浓度未见显著变化(P＞0.05);与衰老安静组相比，0%和30%最大负重抗阻训练组大鼠肌糖原含量稍有下降，但无显著性变化(P＞0.05)，而50%和70%最大负重训练组却出现显著和极显著增加(P ＜0.05，P ＜0.01);而肝糖原虽以50%最大负重训练组含量最高，但安静对照组与各抗阻训练组间没有明显差异(P＞0.05)。

表2 衰老安静组与各抗阻训练组大鼠血糖(FBG)、肌糖原(MGN)及肝糖原(HGN)含量比较

3 分析与讨论

骨骼肌在许多生理功能比如运动和新陈代谢等起着重要的作用，骨骼肌质量和组分的变化将会显著地影响健康和疾病［11］。而衰老过程中，人体出现肌肉质量减少现象，也就是众所周知的“肌减少症”。肌减少症可导致机体功能障碍，影响老年人身体活动能力，从而影响生活质量［12］。最近的研究还发现［13］，由于衰老过程中出现的骨骼肌减少可促进胰岛素抵抗的产生，由此反过来促进代谢综合症和肥胖;此外，脂肪量增加进一步促进胰岛素抵抗以及潜在肌肉的降解，产生恶性循环，从而加剧了骨骼肌减少和肥胖症状，最终导致高血压和糖尿病的产生［14］。因此，包括骨骼肌减少症在内各种衰老性疾病及其防治的研究，日益成为世界关注的问题［15］。目前，业已证明［6］，抗阻运动训练是一种实用、有效增加衰老过程中肌肉质量和力量的非药物干预方法。本研究采用跑台负重跑步方法作为抗阻运动训练研究其对衰老大鼠胰岛素抵抗及糖代谢的影响。

空腹血糖是反映血糖平衡的直接指标，糖化血清蛋白是血清中的葡萄糖与白蛋白及其它蛋白质分子末端的氨基上发生非酶促反应，形成的一种酮胺类化合物，在血中浓度稳定，因此，能有效地反映过去1－2周内平均血糖水平，而不受临床血糖波动的影响。本实验结果显示，与衰老安静组相比，持续8周四种强度抗阻运动训练各组衰老大鼠空腹血糖虽未出现显著性变化(P ＞0.05)，但糖化血清蛋白在30%、50%最大负荷抗阻运动训练干预下，衰老大鼠出现极显著性下降(P＜0.01)，而0%和70%最大负荷抗阻运动训练干预衰老大鼠的糖化血清蛋白变化尽管没有统计学意义，但也出现下降趋势，并且30%、50%最大负荷抗阻运动训练组相比0%最大负荷抗阻运动训练组大鼠下降显著或极显著(P ＜0.05，P ＜0.01)，说明适宜强度抗阻运动训练能改善高血糖症状，对抑制胰岛素抵抗的发生和发展。本实验对胰岛素的测试结果也印证了这一理论。因为在本实验中各抗阻训练组大鼠血清胰岛素、抵抗指数也出现了不同程度的下降，而胰岛素敏感指数升高，且以30%、50%最大负重运动训练两个组具有极显著或显著意义(P＜0.01，P＜0.05)。说明在经过8周抗阻运动训练后，30%、50%最大负重运动训练组大鼠胰岛素抵抗程度减轻，胰岛素的敏感性得到提高，提示抗阻运动训练可以使衰老机体胰岛素抵抗得到一定程度纠正和改善，且其效果与运动强度有关。研究发现［16］，衰老进程中骨骼肌质量减少，从而降低了胰岛素作用靶组织的有效性，导致骨骼肌对葡萄糖摄取利用能力减弱;另外，由于脂肪含量增加，引起骨骼肌毛细血管密度和血流量的减少，促进胰岛素抵抗［17］。而抗阻运动训练一方面可促进肌肉蛋白质的合成［18－20］，而蛋白质合成对胰岛素合成代谢有抵抗作用［21］;同时，抗阻运动训练可减少脂肪，增加骨骼肌血流量，使肌肉组织摄取利用葡萄糖增加［22］。当然，另一方面运动训练也能促使胰岛β细胞功能得到改善，胰岛素的敏感性提高，少剂量的胰岛素便可起到降糖的作用，故血清胰岛素出现下降［23］。

衰老过程中机体产生胰岛素抵抗的结果势必引起糖代谢的紊乱。为验证抗阻运动训练对改善胰岛素抵抗的效果，本研究除了测试空腹血糖变化外，观察了8周抗阻运动训练后肌糖原和肝糖原含量的变化，发现经过8周的抗阻运动训练后，0%和30%最大负重组大鼠肌糖原和肝糖原含量与衰老安静组相比均没有显著变化(p＞0.05)，而50%和30%最大负重组大鼠肌糖原含量则比衰老安静组和0%最大负重组显著或极显著增加(p ＜0.05，p ＜0.01)，肝糖原含量也有增加趋势(p＞0.05)。表明适宜强度抗阻运动训练可增强机体糖原储备，改善机体糖代谢调节。以往的研究表明，运动训练可以提高肌糖原和肝糖原的含量。如Ebeling的研究发现［24］，经训练的受试者体内葡萄糖总利用和葡萄糖的非氧化利用均比对照组高，同时，肌糖原增加39%。其实，运动训练对机体糖代谢的影响与肌组织血流量和最大摄氧量有关。如上所述，抗阻运动训练可以增加血流量，而血流量的增加和最大摄氧量均与机体总的葡萄糖利用成正相关，另外，研究表明［25］，骨骼肌中糖原合成酶的活性也与血流量成正相关。因此，可以中等以上负荷抗阻运动训练可以增加衰老大鼠糖原储备，其机制可以是推测中等以上负荷抗阻运动训练促使骨骼肌血流量、葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)浓度和糖原合成酶活性的增加，从而使葡萄糖以糖原形式储存，促进了体内糖的转化和利用。

4 小结

4.1 8周不同强度抗阻运动训练均不同程度降低衰老大鼠糖化血清蛋白、血清胰岛素和胰岛素抵抗指数，使胰岛素敏感指数上升，说明抗阻运动训练可以有效改善衰老过程中胰岛素抵抗现象。

4.2 8周不同强度抗阻运动训练可以增加肌糖原和肝糖原，说明抗阻运动训练可增强衰老机体糖原储备，改善机体糖代谢调节。

4.3 从本实验测试的胰岛素抵抗和糖代谢生化指标分析，低、中等强度抗阻运动训练更有利于改善衰老过程中胰岛素抵抗，从而预防和抑制与胰岛素抵抗相关疾病的产生和发展。

［1］Stern M P.Diabetes and cardiovascular disease the common soil hypothesis.Diabetes，1995，44(4):369 －374

［2］许豪文.运动生物化学概论［M］.北京:高等教育出版社，2001

［3］衣雪洁.运动对胰岛素相关疾病的影响［J］.沈阳体育学院学报，2005，2(2):8 －11

［4］Guillet C.Boirie Y.Insulin resistance:a contributing factor to age－related muscle mass loss?Diabetes＆ Metabolism，2005，30(s1):5s20 －5s26

［5］Beaufrère B，Morio B.Fat and protein redistribution with aging:metabolic considerations，Eur J Clin Nutr.2000，54(3):S48－53

［6］Kostek MC ，Delmonico MJ，Reichel JB ，et al.Muscle strength response to strength t raining is influenced by insulin－like growth factor 1 genotype in older adults.J Appl Physiol，2005，98:2147 － 2154

［7］Fiatarone MA，Neill EF，Ryan ND，et al.Exercise training and nutritional supplementation for physical frailty in very elderly people.N.Engl.J.Med.，1994，330，1769 －1775

［8］Roth，S.M.，Martel，G.F.，Ivey，F.M.，et al.Skeletal muscle satellite cell characteristics in young and older men and women after heavy resistance strength training.J.Gerontol.A Biol.Sci.Med.Sci.，2001，56，B240 －247

［9］Martel，G.F.，Roth，S.M.，Ivey，F.M.，et al.Age and sex affect human muscle fibre adaptations to heavy－resistance strength training.Exp.Physiol.，2006，91，457 －464

［10］Haffner SM，Gonzaler C，Stern MP，et al.A prospective analysis of the HOMA model.The Mexico city Diabetes Study.Diabetes Care，1996，(109):1138 －1141

［11］Janssen I，Ross R.Linking age－related changes in skeletal muscle mass and composition with metabolism and disease，The Journal of nutrition，health＆ aging，2005，9(6):408－419

［12］Baumgartner RN.Body composition in healthy aging.Annals of the New York Academy of Sciences，2000，904:437－448

［13］Roubenoff R.Sarcopenic Obesity:The Confluence of Two Epidemics.Obesity Research，2004，12(6):887 －888

［14］William JE，Wayne WC.Sarcopenia and Age－ Related Changes in Body Composition and Functional Capacity.J.Nutr，1993，123:465 －468

［15］温煦，王梅，许世全.骨骼肌减少症研究进展［J］.中国运动医学杂志，2008，27(5):670 －673

［16］Coon PJ，Rogus EM，Drinkwater D，et al.Role of body fat distribution in the decline in insulin sensitivity and glucose tolerance with age.J Clin Endocrinol Metab，1992，75:1125－1132

［17］Lillioja S，Young AA，Culter CL，et al.Skelet al muscle capillary density and fiber type are possible determinants of in vivo insulin resistance in man.J Clin Invest，1987，80(2):415－24

［18］Lexell，J.，Taylor，C.C.，Sjostrom，M.What is the cause of the ageing atrophy?Total number，size and proportion of different fiber types studied in whole vastus lateralis muscle from 15 － to 83 － year－ old men.J.Neurol.Sci.，1988，84，275－294

［19］Charette，S.L.，McEvoy，L.，Pyka，G.et al.Muscle hypertrophy response to resistance training in older women.J.Appl.Physiol.，1991，70，1912 －1916

［20］Dreyer，H.C.，Blanco，C.E.，Sattler，F.R.，et al.Satellite cell numbers in young and older men 24 hours after eccentric exercise.Muscle Nerve，2006，33，242－253

［21］Blake B.Rasmussen，Satoshi Fujita，Robert R.Wolfe，et al.Insulin resistance of muscle protein metabolism in aging.The FASEB Journal express article 10.1096/fj.05 － 4607fje.Published online February 7，2006

［22］Anton MM，Cortez－Cooper MY，DeVan AE，et al.Resistance training increases basal limb blood flow and vascular conductance in aging humans.J Appl Physiol.2006;101(5):1351－1355

［23］Kevin R.Short，1 Janet L.Vittone，2 Maureen L.Bigelow，et al.Impact of Aerobic Exercise Training on Age － Related Changes in Insulin Sensitivity and Muscle Oxidative Capacity.Diabetes，2003，52:1888 －1896

［24］Ebeling，P.，R.Bourey，L.Koranyi，et al.Mechanism of enhanced insulin sensitivity in athletes.J.Clin.Invest.1993;92:1623－1631

［25］刘奇刚，衣雪洁.运动影响胰岛素抵抗的机制［J］.北京体育大学学报，2007，30(4):519－521

Effects of Resistance Exercise Training on the Aging Rats of Insulin Resistance and Glycometabolism

Li Gao－xiang1，Weng Xi－quan2，Lin Wen－tao2，Du Ya2，Yang Xiao－hong1

(1.Luoding Polytechnic College，Luoding，527200，China;
2.Guangzhou Sport University，Guangzhou，510500，China)

Objective:To study the effects of resistance training on the aging rats of insulin resistance and glycometabolism.Method:The male SD rats as the research object，after feed to 18 months，they were assigned as 0%，30%，50%，70%maximum weight resistance exercise training intervention.The serum levels of fasting blood glucose(FBG)，glycosylated serum protein(GSP)，fasting insulin(FINS)，muscle glycogen(MGn)and hepatic glycogen(HGn)were tested after a period of quote of the day for 8 weeks treadmill training with the speed of 15m/min，slope as 35 °.Results:Compared with the aging control group，the serum levels of GSP，FINS and IRI in the resistance exercise training groups decreased，among them with 30%，50%maximum weight resistance exercise training groups decreased significantly or extremely significance(P ＜ 0.05，P ＜ 0.01)，and their insulin sensitivity index increased extremely significantly(P ＜0.01)and MGn increased significant or extremely significant increased in 50%，70%maximum weight resistance exercise training groups(P ＜ 0.05，P ＜ 0.01)，but there has no significant differences in FBG，HGn(P ＞ 0.05).Conclusion:Low and moderate intensity resistance exercise training may be improve insulin sensitiity，improve glycometabolic control during aging，thereby preventing and delaying insulin resistance.

resistance exercise training;aging;insulin resistance;glycometabolic control

G804.7

A

1007－323X(2011)04－0114－05

2011－05－18

李高祥(1965－)，男，河南南阳人，讲师

研究方向:体育教育与训练