不同强度的耐力运动对STZ介导的糖尿病大鼠血清NO、eNOS与肾脏PAI－1表达的影响*

孟 艳，林文弢，翁锡全，徐国琴，王仁纲

(广州体育学院 运动生化省重点实验室，广东广州 510500)

近年来研究发现，在肾纤维化发生和发展的过程中细胞外基质(ECM)产生增加和(或)降解减少具有重要作用［33］。而纤溶酶原激活抑制物－1(PAI－1)是ECM的降解酶系的纤溶酶原激活物、纤维酶系统的特异性抑制剂，具有调节纤溶活性、促进组织纤维化、增加胰岛素抵抗等作用。有研究发现［3，21－23］糖尿病发展为并发症肾病时出现ECM增多、基底膜增厚可能与NO，eNOS含量的减少及PAI－1表达异常有直接关系。运动作为辅助预防糖尿病的发生、发展已经得到广泛关注;但也存在不同的研究结果。本研究以高脂高糖膳食的糖尿病大鼠为模型，糖尿病大鼠血清NO、eNOS及肾脏PAI－1为切入点探讨不同运动强度的耐力运动对其的影响，从而为找到一个较合适的运动处方预防糖尿病肾病的发生提供理论依据。

1 实验材料与方法

1.1 实验动物材料

选用购自广东省医学实验动物中心的8周龄健康SD雄性大鼠87只(粤监证字2007A003)，体重175－205g。常规鼠类饲料饲养，自由饮食，自由饮水。

1.2 动物模型的建立与分组

糖尿病模型及运动方案建立同翁锡全等［27］。大鼠适应环境1周后给予高糖高脂饲料，6周末，禁食12h，期间自由饮水，腹腔注射20%mg/ml链脲佐菌素(strep tozotocin，STZ)(30mg/kg，ip)，7 日后，测定大鼠随机血糖，81只血糖高于16.7mmol/L，提示造模成功。

挑选43只糖尿病大鼠随机分为糖尿病安静对照组10只，糖尿病运动1组、2组和3组，每组11只。安静对照组每天自由活动，运动组跑速分别为:运动1组跑速为10m/min，运动2组为15m/min，运动3为20m/min，每天1h，每周5d，持续6w。(由于高血糖、运动等原因造成实验中大鼠少量死亡，最终采样时各组大鼠数量DMC为10只、DME1为10只、DME2为9只、DME3为10只。)

1.3 样品采集

各组SD大鼠在第6周末次干预结束后禁食12h左右，称重，尾部静脉测试血糖，然后即刻用10%水合氯醛溶液腹腔注射麻醉实验大鼠，腹主动脉取血，制备血清，然后立即分离出左右侧肾脏，右肾留取约200mg放入5mL烧杯内，按照1∶9的比例加入生理盐水置匀浆机上匀浆，制备10%匀浆，在4℃以下以2 000 r/min，离心10 min，取上清液测试肾脏 PAI－1含量。

1.4 测试指标与方法

利用GT－1640 Glucometer即刻测出血糖，血清NO，eNOS，肾脏PAI－1采用RT－2100C型多功能酶标仪ELISA法测试，试剂盒由美国ADL公司提供。所有测试指标的操作步骤严格按试剂盒要求进行。

1.5 统计学处理

运用肖维勒准则对原始数据进行异常数值筛选。各数据均用平均数±标准差来表示，并利用SPSS11.0软件进行One－way ANOVA分析，差异显著性标准为P＜0.05，极显著性水平为P＜0.01。

2 结果

从下表可见，实验6周后，与安静对照组相比，运动组血糖、血清NO、eNOS、肾PAI－1含量差异均呈现显著或极显著(P＜0.05，P＜0.01);其中运动组大鼠血糖、肾脏PAI－1的含量均显著下降，而血清NO、eNOS含量显著上升，且运动3组血清eNOS的组内差异较大。

表1 不同运动强度对大鼠血糖、血清NO、eNOS、肾脏PAI－1的影响

3 讨论

3.1 不同强度的运动对糖尿病大鼠血清NO、eNOS的影响

随着糖尿病的病情持续易出现肾血流动力学紊乱，是造成尿病肾病的发生、发展的直接原因［3，16］。研究表明［3，29］糖尿病早期 NO合成增加，但随着高血糖状态的持续发现NO合成减少。2型糖尿病所致血管病变主要是使血管内皮的NO合成系统受损，损害血管内皮细胞产生的一氧化氮合酶(eNOS)，使NO的减少，内皮细胞失去正常的生理状态，导致血管内皮功能障碍的发生，出现功能障碍［21－22，26，30］。

目前国内外多数研究认为单次运动和多次运动都会导致NO合成增加，其原因主要有以下几个观点:(1)运动可提高eNOS活性，而引起NO合成增加;(2)提运动可以增加机体抗氧化能力，造成SOD的大量释放，也促进了 NO 的产生［3，6，19－20］。而运动对糖尿病患者血清NO，eNOS的影响国内外也有研究，如林文弢［12］等通过8周运动和补充芦荟都能有效降低糖尿病大鼠血清、肝脏NO含量和NOS的活性。Vona［24］研究发现三个月的中等强度负重训练可明显提高血清NO的释放，增加血管内皮和平滑肌细胞NOS活性与上调，改善内皮依赖性血管舒张，然而停训一个月后NO，eNOS水平又恢复至训练前水平。一些研究者［5，7－10，13－15］对高血压，心血管疾病，肥胖等患者进行运动训练，结果也发现运动后血清NO含量增加，并上调NOSmRNA的表达。尽管多数报道均显示该结果，但仍有研究与之相悖［17－18］，如 Nazar Labinskyy［17］进行研究发现运动训练，可提高体内NO，eNOS含量，但eNOSmRNA水平却下降。

本研究发现6周不同强度耐力训练后，运动组血清NO，eNOS均显著升高，并且运动强度在10m/min，15m/min的跑速下效果更理想，然而其上升机制实验中未进行探讨。从目前文献报道中总结其原因［3，5－6，20］(1)运动对血管、肾脏组织等的机械牵拉，可激活肾脏、心血管系统内皮细胞表面的机械性感受器，使细胞内Ca2+增多，Ca2+通过钙调素激活eNOS，使内皮细胞NO分泌增加，而造成血液NO增加;(2)运动可以降低糖尿病患者的血糖和糖基血红蛋白等代谢终产物，使NO灭活减少;(3)长期运动可以增加机体抗氧化活动，可使机体NO水平保持在高的水平。综上，无论在人体实验还是动物实验，从提高NO含量及利用率，运动对eNOS含量等方面的研究都证实运动对控制糖尿病有良好的作用，从而防止糖尿病进一步恶化成糖尿病肾病或糖尿病心血管疾病。

3.2 不同强度运动对糖尿病大鼠肾脏PAI－1含量的影响

从糖尿病肾病的整个病理改变过程中，ECM的质和量的变化起了决定性的作用。PAI－1作为促进组织纤维化的重要因子，其变化对ECM的改变显得尤为关键。目前研究发现，2型糖尿病体内PAI－1水平主要受体内激素、血糖、血脂代谢、胰岛素抵抗等多种因素的调节，并参与2型糖尿病心血管疾病、肾病等代谢综合症的发生、发展［23］。

运动对PAI－1的影响观点不一致。COOPER［4］进行了一次最大强度的急性运动，观察运动后血液组织型纤溶酶激活物(t－PA)，PAI－1的变化情况发现，运动后1－2mint－PA含量变化不大，而在4min时显著下降，而PAI－1比运动前下降，但运动后10min监控中未发现明显变化。Mark J.Dekker［14］针对久坐较瘦的、肥胖的及肥胖并伴随糖尿病的3组中年男性进行12周有氧锻炼，每周5次每次运动60min，发现运动前后瘦人群血清PAI－1显著低于另外两组，而进行自身比较时，运动对血清PAI－1的影响不大。BODARY，P.F［2］针对50－70岁年龄的人群进行短期运动训练后，发现血清PAI－1变化不明显，并与体脂含量变化无统计学相关性。但Maria Eriksson［15］针对平均年龄36岁健康男性进行14天大强度滑雪运动研究却发现，血清PAI－1显著下降，并与体内瘦素、脂联素的含量呈线性相关性。国内也有相关研究，如张炜炜等［32］对高脂膳食大鼠进行4周游泳运动实验，发现运动组血清PAI－1显著下降，而非运动组显著上升。袁艳等［28］通过3个月的有氧运动观察糖尿病患者血浆PAI－1的变化，发现1型糖尿病患者在实验后比实验前PAI－1有明显增加;2型糖尿病患者在实验前后PAI－1无显著性差异。王谷丰等［25］研究表明，经过8周不同强度游泳运动训练后，大强度游泳组t－PA活性几乎没有变化，而中小强度运动组t－PA活性有显著性升高。大强度游泳组的PAI－1活性有所升高，而中小游泳组PAI－1活性有所下降。李宁川等［11］研究表明中等强度的运动训练可提高血浆t－PA的活性，并降低PAI－1的活性，改善血浆纤溶功能。因此运动对血清PAI－1的影响可能会受到研究对象的年龄、身体状况、运动强度及运动方式等多方面影响。

本研究结果表明不同强度的6周耐力运动后大鼠肾脏PAI－1均有显著下降，推测其原因可能由于运动增加了糖代谢，有效地控制血糖，并改善了NO的正常功能，同时运动增加了肾脏的血流量，从而使肾脏PAI－1的含量下降，降低了糖尿病大鼠肾脏进一步纤维化的风险，然而实验中指标之间具体的调控机制并未探讨，因此仅从本实验中几个关键指标的变化，认为中小强度的运动对糖尿病大鼠血糖起到较好的控制，同时可提高eNOS的活性，从而造成NO的含量升高，这样可有效地降低肾脏PAI－1的活性，从而防止糖尿病病情进一步发展。

4 结论

4.1 不同强度耐力训练能使糖尿病大鼠的血糖有较好的调控作用，同时血清NO、eNOS活性的提高，改善了糖尿病的代谢紊乱状态。

4.2 不同强度耐力训练有利于降低肾脏PAI－1的活性，从而预防肾脏纤维化而导致更严重的肾病的发生。

4.3 对比三种强度的耐力运动，发现跑速为10m/min，15m/min的运动强度对于糖尿病的进一步发展有较好的预防作用。

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