不同干预方式对大鼠脂代谢及肌肉收缩蛋白影响的实验研究＊

西安体育学院健康科学系（西安710068） 杜新星

随着生活水平的提高，肥胖已成为我国社会和家庭的严重负担。研究表明，高能量膳食中的各种营养素是构成细胞组织的重要物质，可以促进人体肌肉蛋白的合成。但是，如果摄入的能量超出消耗，就会堆积在体内，进而转化成脂肪，引发肥胖。为了达到减肥的目的，人们通常会采取运动和节制饮食的方法，却忽略了高能量饮食对人体细胞组织代谢的积极作用。本文通过建立有氧运动下高脂饮食和正常饮食大鼠的实验模型，观察运动和营养两种不同干预方式对大鼠脂代谢及肌肉收缩蛋白的影响，为进一步在人体展开肥胖预防和治疗的研究工作提供借鉴。

对象与方法

1 研究对象及分组 离乳SD雄性大鼠40只，约3～4周龄大小，平均体重90～100g，由陕西省中医药研究院实验动物中心提供。适应性喂养1周后将实验动物随机分成4组，每组10只，即正常对照组（NS）、高脂饮食组（HS）、正常饮食加运动组（NE）、高脂饮食加运动组（HE）。正常饮食组饲以普通饲料，高脂饮食组饲以高热量饲料（根据孙志的方法进行配制［1］），饲养时间为8周。所有动物在饲养期间均自由摄食和饮水。

2 运动模式及程序 按Ploug等［2］报道的方法进行游泳训练：采用无负重耐力游泳的运动方案，水温35℃左右。每周游泳6d，连续8周，前2周每天游泳40min，以后每天游泳60min。

3 观察指标 ①体重及体脂测定：大鼠处死后，准确称量大鼠体重。取附睾和腹膜后脂肪垫称重。采用间接测定法以附睾和腹膜后脂肪垫重及体重推测体脂含量［2］。②血脂测定：大鼠在8周实验结束禁食12h后，以0．6ml／100g体重的20%乌拉坦腹腔注射麻醉，腹主动脉取血，分离血清后在Rayto200C全自动生化分析仪上测定甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）及高密度脂蛋白－胆固醇（HDL－C）的含量，试剂盒购于上海荣盛生物技术有限公司。③骨骼肌和心肌收缩蛋白浓度的测定：以牛血清蛋白作为标准液，用考马斯亮兰方法进行测定［3］。

4 统计学处理 运用SPSS 17．0对具体数据进行数理统计，结果以±s表示。组间比较采用单因素方差分析，以P＜0．05为差异有统计学意义。

结 果

1 不同干预方式对大鼠形态学指标及血脂的影响 见表1。实验结束后，HE组大鼠体重增长最快，明显高于其它组，且与NE组相比差异显著（P＜0．05）。HS组大鼠的体脂含量明显高于其它组。NE组大鼠的体脂含量明显低于NS组，且差异显著（P＜0．05）。HS组大鼠的TC、TG和TG／HDL的值均比其他各组高，HDL－C则低于其它组，且TC含量与NS组大鼠相比，差异极其显著（P＜0．01）。而通过8周运动，HE组的TC、TG和TG／HDL的值均明显低于HS组，HDL－C含量则高于HS组。

表1 不同干预方式下大鼠形态学指标及血脂变化

2 不同干预方式对大鼠骨骼肌和心肌收缩蛋白的影响 见表2。蛋白质是影响肌肉收缩和舒张功能的重要物质基础，对人体的生长发育具有一定的促进作用。HS组大鼠的骨骼肌和心肌收缩蛋白浓度均高于NS组，且骨骼肌收缩蛋白浓度差异极其显著（P＜0．01）。通过8周运动，NE组大鼠的骨骼肌和心肌收缩蛋白浓度均高于NS组，且心肌收缩蛋白浓度差异显著（P＜0．05）。

表2 实验末各组大鼠收缩蛋白水平变化（mg／g wt）（±s）

表2 实验末各组大鼠收缩蛋白水平变化（mg／g wt）（±s）

注：与NS组相比＊P＜0．05；与NS组相比＊＊P＜0．01

NS组 NE组 HS组 HE组骨骼肌 71．11±6．47 82．50±11．87 86．51±9．45＊＊91．78±16．13 103．67±8．74 88．23±15．07心肌 88．97±11．03 101．96±8．94＊

讨 论

1 不同干预条件对大鼠体重及体脂的影响 体重指标简单易测，可以作为反映大鼠肥胖的辅助指标之一，而体脂含量是判断动物肥胖的重要指标。动物体重增加的速度是受多种因素调节的，包括饮食，代谢，食物吸收及能量消耗等。本文主要是从饮食营养和运动消耗方面进行干预，研究大鼠身体形态的变化。实验前各组大鼠随机分组，各组间体重均无显著性差异。但实验后结果显示，HE组大鼠在8周实验末体重比HS组大鼠体重增长快，这与以往研究略有不同。其可能机理为：①经过一段时间的适应性训练，运动特别是有氧耐力运动时机体代谢率加快，氧化了多余脂肪以供运动时所需能量；②运动训练可以促进甲状腺素、生长激素等促合成代谢激素的分泌，促进骨骼肌的生长发育，从而使运动组大鼠体重超过未运动组大鼠。

2 不同干预条件对大鼠脂质代谢的影响 甘油三酯主要存在于前β－脂蛋白和乳糜微粒中，是机体贮存能量的主要形式［4］。甘油三酯高容易造成“血稠”，即血液中脂质含量过高而导致的血液粘稠现象，在血管壁上沉积，渐渐形成小斑块，也就是我们平时说的动脉粥样硬化。而血管壁上的这些块状沉积也会逐渐扩大厚度和面积，使血管内径变小、血流变慢，血流变慢又加速了堵塞血管的进程，严重时血流甚至被中断。运动可直接或通过减少甘油三酯含量对抗高脂血症引起的动脉粥样硬化。袁志敏等报道：肥胖者在强度为60%VO2max的有氧训练8周后，TG水平明显下降。本实验结果也证实，采用高脂饮食喂养大鼠八周后，HS组大鼠出现脂质代谢紊乱，血浆TG含量高于NS组。而在8周的游泳训练后，HE组大鼠的TG含量明显下降。高脂饮食喂养大鼠八周可使HS组大鼠的TC含量明显增加（P＜0．01），易出现高胆固醇血症，导致肥胖。而运动是机体基础代谢率以外的主要耗能形式。本实验结果显示，高脂饮食结合八周的游泳训练后，HE组大鼠血TC含量虽明显低于HS组，但仍高于NS组，这与以往研究略有不同。其原因为：①可能与未限制饮食有关。高能量膳食可显著提高血TC的含量，由于未限制饮食，可能不足以使经过运动的大鼠的血TC含量降至正常值。②可能与运动时间不足有关。8周的训练时间不足以使升高的血胆固醇下降，随着时间的延长可能会使血TC逐渐恢复至正常值。本实验出现上述血脂异常的表现说明8周的高脂饮食可以导致大鼠出现脂质代谢紊乱，增加了肥胖的发生率，而持续规律的有氧运动可降低TC、TG水平，升高HDL－C水平，有效预防高脂血症。

3 不同干预条件对大鼠收缩蛋白的影响 高能量膳食中的多种营养素可以促进骨骼肌和心肌收缩蛋白的合成，是维持人体细胞和组织正常生命活动必不可少的物质基础。实验结果显示，HS组大鼠的骨骼肌和心肌收缩蛋白浓度均高于NS组，特别是骨骼肌收缩蛋白受营养调节的影响更为显著（P＜0．01）。究其原因，可能与胰岛素的作用机制有关。激素和营养素，尤其是胰岛素和氨基酸在肌肉的局部水平对控制肌蛋白的合成起重要作用，可明显的促进肌肉蛋白的合成。高脂饮食条件下，胰岛素水平升高，增加了肌蛋白的合成速率，促进肌肉收缩蛋白的合成。骨骼肌在收缩过程中，主要是两种蛋白质在起主要作用，即肌球蛋白和肌动蛋白，而本文依据Ebashi制备的收缩蛋白溶液则主要为天然肌动球蛋白（主要成分为肌球蛋白、肌动蛋白和少量的调节蛋白质）。研究报道，运动可以促进脂肪的分解供能，同时又可以刺激肌肉蛋白质的合成［5］。本文结果显示，运动可以显著提高骨骼肌收缩蛋白的含量，这与黄海的研究结果一致。其可能机制为：长期训练可导致骨骼肌运动性肥大，运动性骨骼肌肥大时，肌纤维直径增加，体积增大。实验结果显示，NE组大鼠的心肌收缩蛋白浓度高于NS组，且差异显著（P＜0．05）。说明运动对于心肌收缩蛋白浓度的提高有帮助。其可能原因为：运动在很大程度上对身体器官的形态和生物化学有影响，可显著增加心肌收缩力量，长期运动可以导致心肌运动性肥大，促进肌肉蛋白质的合成。而体育锻炼可以使心肌收缩能力适应性增强，其根本原因在于心肌细胞的功能状态发生了一定改变，心肌功能状态主要决定于肌球蛋白ATP酶的活性、肌浆［Ca2＋］及能量供给情况［6］。通常，肌浆［Ca2＋］和能量供给发生的变化很小，而肌球蛋白ATP酶的活性会受到多种因素调节，极易发生改变，因而是影响心肌收缩性能的一个重要原因。

4 结 论 营养干预条件下，HS组大鼠与其它组相比，体脂含量增加，血TC、TG及TG／HDL水平升高，HDL－C水平下降。说明营养过剩造成的体脂过度堆积会导致机体发生脂质代谢紊乱。运动干预下，HE组大鼠的体脂含量、TC、TG、TG／HDL水平明显低于HS组，而HDL－C水平却明显增高，说明适宜的运动可以降低脂质代谢紊乱，预防高脂血症及动脉粥样硬化的发生。HS组大鼠的骨骼肌和心肌收缩蛋白浓度明显高于HE组大鼠，却低于HE组大鼠，说明高脂膳食中多种营养物质的补充和适宜的体育锻炼对骨骼肌和心肌收缩蛋白的合成具有促进作用。

［1］ 孙 志，张中成，刘志诚．营养性肥胖动物模型的实验研究［J］．中国药理学通报，2002，18（4）：64－65．

［2］ Ploug T，Stallknecht BN，Pedersen D，et al．Effect ofen durance training on glucose transport capacity and glucose trsansport erexpression in rat skeletal muscle［J］．Am Jphysiol，1990，259：778－786．

［3］ 蒋秉坤，范敏信．临床生物化学及生物化学检验［M］．北京：人民卫生出版社，1998：51－52．

［4］ 周立社，王桂云．生物化学［M］．北京：人民军医出版社，2013：63．

［5］ 申忠华，何军锋，罗 华．有氧运动与平肥方对DIO大鼠脂代谢和胰岛素抵抗的影响［J］．湖南中医药大学学报2011，16（8）：32－34．

［6］ 李宏伟 ，王保平．运动预适应与心肌细胞的保护［J］．中国组织工程研究与临床康复，2011，5（1）：8－10．