有氧运动对胰岛素抵抗形成过程中大鼠睾酮分泌的影响

李宁川 李兴燕 李铃 仝珏娟 胡玉龙

1 扬州大学体育学院（江苏扬州225009）

2 南京市觅秀街中学

胰岛素抵抗（INSulin resistance，IR）是指靶细胞对胰岛素（INSulin，INS）介导的生理作用敏感性减弱，越来越多的资料证实IR与性激素密切相关，IR的常见病基本都存在性激素水平的改变， 而性激素的异常也会影响INS敏感性，二者互为因果。 但有关IR患者性激素为何发生变化，性激素又如何影响INS敏感性等方面的研究甚少。本研究以高脂膳食喂养大鼠10周，形成IR模型，同时进行60min/次/天的无负重游泳运动，探讨有氧运动对IR大鼠睾酮分泌的影响及相关机理。

1 材料和方法

1.1 实验对象及实施方案

5周龄雄性SD大鼠35只（南京青山实验动物研究中心提供），体重140～160g，随机分为普通饮食的对照组（C组，10只）、高脂膳食组（HF组，12只）、高脂膳食+运动训练组（HE组，13只）。 高脂膳食配方：80%的基础膳食，14%的猪油，2%的胆固醇，0.5%的胆盐，3%的麻油，由南通立默生物科技有限公司加工。

运动训练方案：无负重游泳运动，第一天运动时间为15 min，以后每天递增10～20 min，经1周适应训练后增至60 min。 之后维持此运动量，进行60 min/次/天、每周6天、共10周的无负重游泳运动。

1.2 取材

为避免急性运动的影响， 大鼠运动结束24小时后取样，取样前，大鼠均禁食12小时，自由饮水。 用2%的戊巴比妥钠50 mg/kg腹腔注射麻醉，然后腹主动脉取血4 ml制血清，于-20℃保存，以备测相关指标。 取肾周脂肪和双侧睾丸周围脂肪块，用滤纸吸去表面的组织液，然后称重，得肾周脂重、睾周脂重。

1.3 指标测定

实验过程中每天观察大鼠的饮食、 饮水、 精神状态、排尿量以及毛色等情况；取材前空腹称量大鼠体重并记录。

全自动生化分析仪测定空腹血糖 （fasting blood glucose，FBG）、甘油三酯（triglyceride，TG）、胆固醇（total cholesterol，TC），比色法测定游离脂肪酸（free fatty acid，FFA），试剂盒均购于南京建成生物研究所；酶免法测定空腹胰岛素 （fasting insulin，FINS）、 睾酮（testosterone，T）、卵胞刺激素（follicle-stimulating hormone，FSH）、促黄体生成素 （luteinizing hormone，LH） 和瘦素（leptin，LP），试剂盒购自北京鼎国生物科技有限公司。

IR的评价采用稳态模式评估法（homeostasis model assessment，HOMA） 计算：HOMA-IR= Ln （FBG×FINS/22.5）[1]；用李氏法计算胰岛素敏感指数（ISI）：ISI=Ln（1/FBG×FINS）[2]。

1.4 统计学分析

结果采用平均值±标准差表示，并运用SPSS17.0统计软件进行方差分析和组间t检验，P<0.05为显著性差异，P<0.01为非常显著性差异。

2 实验结果

2.1 实验大鼠外观表现及体重、肾脂重、睾脂重（表1）

在10周干预过程中，C组大鼠体毛洁白有光泽，体重逐渐增大且较为活泼。 从第6周开始，HF组大鼠体毛发黄、稀疏且蓬乱无光泽，精神萎靡、嗜睡、体重增速减小；而HE组大鼠体毛比较洁净，体重增速正常，精神状态较好、活泼。

至10周实验结束时， HF组大鼠体重略低于C组，HE组大鼠体重略低于HF组，均无显著性差异。与C组相比，HF组肾周脂重及睾周脂重显著增加 （P<0.05）；与HF组相比，HE组大鼠肾周脂重及睾周脂重非常显著下降（P<0.01）。

表1 实验大鼠体重、肾周脂重、睾周脂重（g）

2.2 实验大鼠血清TG、TC、FBG、FFA 、T、FSH、LH、LP、FINS含量及ISI和HOMA-IR（表2）

与C组相比，HF组大鼠血清FFA水平显著升高 （P<0.05），血清TG、TC、FBG水平非常显著升高（P<0.01）；HE组大鼠TC、TG、FBG略有降低，FFA略有升高， 均无统计学意义。与HF组相比，HE组大鼠血清TC、TG、FFA、FBG水平非常显著性下降（P<0.01）。

与C组相比，HF组大鼠血清T、FSH、LH水平显著降低，血清LP水平显著升高（P<0.05）；HE组大鼠血清指标无明显变化。 与HF组相比，HE组血清T非常显著升高（P<0.01），FSH、LH显著升高（P<0.05），LP显著降低（P<0.05）。

与C 组 相 比，HF 组 大 鼠ISI 显 著 下 降 （P<0.05），FINS、HOMA-IR非常显著升高 （P<0.01）；HE组大鼠血清FINS、ISI、HOMA-IR无统计学差异。与HF组相比，HE组大鼠ISI显著升高（P<0.05）， FINS和HOMA-IR非常显著下降（P<0.01）。

表2 各组大鼠TG、TC、FBG、FFA、T、LP、FSH、LH、FINS的含量及ISI、HOMA-IR

2.3 FFA、FIN、T、LP、FSH、LH、HOMA-IR、ISI相关性分析（表3）

HOMA-IR与FFA、FINS、LP显著正相关 （P<0.05），与ISI显著负相关 （P<0.05）；T与FINS、LP、HOMA-IR显著负相关（P<0.05），与ISI显著正相关（P<0.05）；LP与FINS显著正相关（P<0.05）。

表3 FFA、FIN、T、FSH、LH、LP、HOMA-IR、ISI相关性分析

3 讨论

本研究中，与对照组相比，HF组大鼠睾周脂重及肾周脂重增加， 血清FBG、TG、TC、FFA和FINS水平升高，HOMA-IR升高、ISI下降，这与Fraulob[3]、Hoeks[4]等研究的结果一致。作为评判IR的指标[5]，FINS、HOMA-IR、ISI的变化提示经10周的高脂膳食诱导建立大鼠IR模型。同时，大鼠体重略有下降，本课题组前期亦有相同的研究结果[6]， 原因可能是高脂膳食引起大鼠肝脏脂肪沉积，进而脂代谢紊乱，出现肥胖抵抗[7]。

本研究中，10周高脂膳食干预后大鼠FBG显著升高，T、FSH、LH水平显著降低， 且T与HOMA-IR显著负相关、与ISI具有显著的正相关。有研究推测[8]，长期高血糖状态， 可激活机体的过氧化应激， 损伤血管内皮细胞，造成睾丸结构异常，或高血糖能影响下丘脑-垂体-性腺（HPG）轴调节功能，使垂体FSH 和LH分泌减少，引起睾丸Leydig 细胞形态结构变异及数量减少，降低T合成能力。

IR大鼠LP显著升高， 高浓度LP可以通过引发中枢神经系统神经肽Y （NPY）升高，间接抑制促性腺激素释放素分泌，干扰生殖内分泌功能；还可以直接作用于垂体组织调节FSH、LH的释放[9]，或作用于外周质膜受体直接调控男性性腺功能[10]。 因此，我们推测长期高脂膳食诱导大鼠LP升高是高脂膳食引起IR并诱发性激素分泌下降的另一原因。

组织中的性激素和胰岛素存在相互作用[11，12]，本研究中T与FINS显著负相关。在INS相对不足的情况下，性激素是其拮抗剂，加重原先存在的糖代谢紊乱，干扰性腺代谢。 这可能是IR引发T分泌下降的另一诱因，而机体T不足进一步加重IR的发生。

本研究中，HE组大鼠血清TG、TC、FFA的含量比HF组显著降低，FBG、FINS的含量以及HOMA-IR降低，ISI升高，提示60 min的有氧运动可以影响IR形成。 Konishi等[13]发现有氧运动可以通过降低血清中LP水平而改善IR、降低体重。 金其贯等[14]通过实验证实10周的有氧运动可以降低高脂大鼠FINS、HOMA-IR，升高ISI，改善血脂代谢水平， 提示有氧运动可以通过改善血脂代谢水平预防IR。

本研究中，HE组与HF组相比大鼠血清T显著升高。可能由于有氧运动使大鼠血清TG、TC、FFA及睾周脂重、肾周脂重显著下降，男性体内总睾酮及游离睾酮均与体脂、腹脂及皮下脂肪呈负相关[15]，因而有氧运动在降脂的同时对大鼠血清T起到调节作用。 此外，本研究结果还显示，有氧运动可以显著降低血清LP水平，这与谈艳等[16]对高脂膳食大鼠进行8周中低强度跑台运动干预的研究结果一致， 提示运动可以通过降低血清LP水平改善中枢LP抵抗， 降低LP水平来减少对睾酮分泌的抑制。因此有氧运动可通过调节LP，改善IR大鼠睾酮代谢紊乱状态。

4 结论

长期高脂膳食可以诱导大鼠形成胰岛素抵抗，导致睾酮分泌下降。有氧运动可增强胰岛素敏感性，改善高脂饮食诱导的糖脂代谢异常，调节睾酮分泌。

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