不同强度跑台运动对高脂饮食大鼠脂肪组织PPARγ／脂联素／TNF－αmRNA的影响

夏书宇

不同强度跑台运动对高脂饮食大鼠脂肪组织PPARγ／脂联素／TNF－αmRNA的影响

夏书宇

目的：观察不同强度跑台运动训练对高脂饮食大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素、TNF－αmRNA表达的影响，探讨不同强度跑台运动通过PPARγ／脂联素／TNF－α发挥防治高脂饮食危害的可能机制。方法：SD雄性大鼠40只随机分为高脂饮食对照组（C）、高脂饮食小强度运动组（SE）、高脂饮食中等强度运动组（ME）和高脂饮食大强度运动组（HE）。C组不运动，SE组、ME组和HE组大鼠进行10周，每周6次，每次60分钟的运动训练。10周末取材，比较四组大鼠体重、脂体比、血清TG、TC、HDL－C水平、脂肪组织PPARγ、脂联素、TNF－αmRNA表达以及它们的血清水平。结果：C组大鼠体重和脂体比显著高于SE、ME、HE三组进行不同强度跑台运动的大鼠（P＜0.01），SE、ME两组大鼠体重和脂体比显著高于HE组大鼠（P＜0.05）；C组大鼠血清TG、TC水平均显著高于SE、ME、HE三组进行不同强度跑台运动的大鼠（P＜0.01），SE组大鼠血清TG、TC水平均显著高于ME、HE两组（P＜0.05），ME组大鼠血清TG水平显著高于HE组（P＜0.05），ME组大鼠血清HDL－C水平显著高于其它三组（P＜0.05）；C组大鼠PPARγ、脂联素mRNA及其血清水平均显著低于SE、ME、HE三组进行不同强度跑台运动的大鼠（P＜0.01），ME组大鼠PPARγ、脂联素mRNA及其血清水平显著高于SE、HE两组大鼠（P＜0.01）。C组大鼠TNF－αmRNA及其血清水平均显著高于SE、ME、HE三组进行不同强度运动的大鼠（P＜0.05），ME组大鼠TNF－αmRNA及其血清水平显著低于SE、HE两组大鼠（P＜0.05）。结论：中等强度的跑台运动可显著提高高脂饮食大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素mRNA的表达水平，降低脂肪组织TNF－αmRNA的表达，提示跑台运动可能通过PPARγ／脂联素／TNF－α发挥了防治高脂饮食大鼠脂肪积累的作用。

运动；脂肪组织；PPARγ；脂联素；TNF－α

高脂饮食会导致肥胖、糖尿病、胰腺炎、脂肪肝及心血管方面的疾病，甚至可以增加癌症的发病率［1－2］。运动不仅可以有效促进机体的脂肪代谢，而且可以影响神经内分泌系统，但是这些影响主要体现在脂肪组织以外的器官或组织，运动对脂肪组织自分泌和旁分泌的影响及其机制尚不十分清楚。

脂联素作为脂肪细胞特异性分泌的蛋白质，是一种鲜见的由脂肪组织分泌、在肥胖时产生负性调节的蛋白，它与肥胖、2型糖尿病、胰岛素抵抗、心血管疾病的发生有关［3－4］。过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）主要在脂肪组织表达，是一种调控脂肪细胞分化的转录因子［5］。肿瘤坏死因子 α（TNF－α）是一种重要的致炎因子和免疫调节因子，其主要功能是激活其它细胞因子和调节细胞的分化、增殖、坏死和凋亡，它在高脂饮食导致的肥胖过程中发挥着重要的作用［6－7］。本研究通过观察不同强度跑台运动对高脂饮食大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素、TNF－αmRNA表达的影响，探讨不同强度跑台运动对高脂饮食大鼠脂肪组织能量代谢调节的可能机制。

1 研究对象与方法

1.1 实验动物分组及运动方案

SD雄性大鼠40只，体质量160±10g，适应性饲养1周后随机分为高脂饮食对照组10只（C）、低强度运动训练组10只（SE）、中等强度运动训练组10只（ME）和高强度运动训练组10只（HE）。对照组和运动组均喂食高脂饲料（胆固醇2%，胆酸钠0.5%，丙硫氧嘧啶0.2%，蔗糖5%，猪油10%，基础饲料82.3%）。

对照组大鼠不做任何干预，笼中饲养，自由活动。运动组大鼠每日上午进行运动训练，每周6次，共10周，具体运动方案见表1。

表1 大鼠跑台运动方案

1.2 取材与指标检测

第10周末，停止运动训练48h，禁食12h，处死所有大鼠取材。称取大鼠体重，心脏采血，制备血清，取肾周和附睾脂肪称重，速冻于液氮中备用。

脂体比：［附睾脂肪垫重量（g）＋肾周脂肪垫重量（g）］／体重（g）×100%。

血脂三项测定：总胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL－C）均采用常规生化检测法。

血清中PPARγ、脂联素、TNF－α蛋白的测定：采用双抗夹心酶联免疫（ABC－ELISA）的方法。

脂肪组织PPARγ、脂联素、TNF－αmRNA测定：采用Trizol一步法提取总RNA，测总RNA浓度，反转录合成cDNA，RT－PCR扩增，反应条件94℃，预变性5min，94℃变性1min，适当温度退火1min，扩增30个循环。β－actin引物序列：上游引物5′－CCATCTACGAGGGCTATGCT－3′，下游引物5′－CAAGAAGGAAGGCTGGAAAA－3′，扩增引物长度511bp。PPARγ引物序列：上游5′－ACAGACCTCAGGCAGATCGT－3′，下游引物：5′－GGGTGAAGGCTCATGTCTGT－3′，扩增引物长度267bp；脂联素引物序列：上游引物：5′－AATCATTATGACGGCAGCAC－3′，下游引物：5′－CCAGATGGAGGAGCACAGAG－3′，扩增引物长度196bp；TNF－α引物序列：上游引物：5′－GTCGTAGCAAACCACCAAG－3′，下游引物：5′－GGTATGAAGTGGCAAATCG－3′，扩增引物长度214bp。

1.3 统计方法

实验数据用SPSS 11.5数据软件包处理，实验结果以“平均数±标准差”表示，同一指标不同组间采用单因素方差分析，P＜0.05为差异具有显著性，P＜0.01为差异具有非常显著性。

2 结果

2.1 各组大鼠体重和脂体比的变化

由图1可以看出，经过10周实验后，C组大鼠体重显著高于SE、ME、HE三组进行不同强度运动的大鼠（P＜0.01），SE、ME两组大鼠体重显著高于HE组大鼠（P＜0.05），SE与ME组大鼠体重差异不显著。C组大鼠脂体比显著高于SE、ME、HE三组进行不同强度运动的大鼠（P＜0.01），HE组大鼠脂体比显著低于SE、ME两组大鼠（P＜0.05），ME组大鼠脂体比显著低于SE组（P＜0.05）。

2.2 各组大鼠血脂的变化

由表2可以看出，经过10周实验后，C组大鼠血清TG、TC水平均显著高于SE、ME、HE三组进行不同强度运动的大鼠（P＜0.01），SE组大鼠血清TG、TC水平均显著高于ME、HE两组（P＜0.05），ME组大鼠血清 TG水平显著高于 HE组（P＜0.05），ME组大鼠血清TC水平和HE组无明显差别，ME组大鼠血清HDL－C水平显著高于其它三组（P＜0.05），其它三组血清HDL－C水平无明显差别。

表2 各组大鼠血脂的变化

2.3 各组大鼠血清PPARγ、脂联素、TNF－α水平的变化

由表3可以看出，经过10周实验后，C组大鼠血清脂PPARγ、联素水平均显著低于SE、ME、HE三组进行不同强度运动的大鼠（P＜0.01），ME组大鼠血清PPARγ、脂联素水平显著高于SE、HE两组大鼠（P＜0.01），SE、HE两组大鼠血清PPARγ、脂联素水平无明显差异。C组大鼠血清TNF－α水平均显著高于SE、ME、HE三组进行不同强度运动的大鼠（P＜0.05），ME组大鼠血清TNF－α水平显著低于SE、HE两组大鼠（P＜0.05），SE、HE两组大鼠血清TNF－α水平无明显差异。

表3 各组大鼠血清PPARγ、脂联素、TNF－α的水平的变化

2.4 各组大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素、TNF－αmRNA表达水平的变化

由表4可以看出，经过10周实验后，C组大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素mRNA表达水平均显著低于SE、ME、HE三组进行不同强度运动的大鼠（P＜0.01），ME组大鼠PPARγ、脂联素mRNA表达水平显著高于SE、HE两组大鼠（P＜0.05），HE组大鼠PPARγ、脂联素mRNA表达水平显著高于SE组大鼠（P＜0.01）。C组大鼠TNF－αmRNA表达水平均显著高于SE、ME、HE三组进行不同强度运动的大鼠（P＜0.05），ME组大鼠TNF－αmRNA表达水平显著低于SE、HE两组大鼠（P＜0.01），HE组大鼠TNF－αmRNA表达水平显著低于 SE（P＜0.05）。

表4 各组大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素、TNF－αmRNA表达水平的变化

3 分析讨论

3.1 不同强度跑台运动对高脂饮食大鼠体重、体成分及血脂的影响

从实验结束后各组大鼠的体重和脂体比来看，SE、ME、HE三组进行不同强度运动的大鼠的体重和脂体比均显著低于C组大鼠，提示三种不同强度的运动都能有效抑制高脂饮食大鼠体内的脂肪积累。本研究同时发现SE、ME、HE三组大鼠随着运动强度的增加，其体重和脂体比呈下降趋势，且HE组大鼠体重和脂体比显著低于SE、ME两组大鼠，说明运动虽然可以有效预防高脂饮食诱导发生的肥胖，但是如果运动强度过大会导致大鼠体重过度下降，甚至引起瘦体重的下降。

高脂饮食与高血脂关系密切，这在本研究中也得到验证，C组大鼠血清TG、TC含量显著高于SE、ME、HE三组进行不同强度运动的大鼠。且 SE、ME、HE三组进行不同强度运动的大鼠血清TG、TC含量随运动强度的增加呈逐步下降的趋势，提示运动可以显著降低高脂饮食大鼠的血脂水平。但在四组高脂饮食大鼠中ME组大鼠血清的HDL－C水平显著高于其它三组，提示只有适宜的运动强度才能显著提高高脂饮食大鼠血清HDL－C的水平，运动强度过低或过高均不能显著改变高脂饮食大鼠血清的HDL－C水平。

3.2 不同强度跑台运动对高脂饮食大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素、TNF－αmRNA表达及血清水平的影响

PPARγ主要由脂肪组织分泌产生，是一种由配体激活的核转录因子，主要作用就是调节脂肪分化和脂肪因子的表达。PPARγ能刺激人体内脂肪组织多个特异因子的表达，脂联素就是其中之一，PPARγ与配体特异性结合后，可以调节脂联素转录的结构域，从而提高脂联素的表达水平［8－9］。有研究发现因PPARγ基因突变而发生胰岛素抵抗的患者，血清脂联素的水平显著降低，这证实PPARγ在脂肪组织脂联素的表达中发挥着重要作用［10］。脂联素是由脂肪组织表达并释放于血液的特异性细胞因子，它与肥胖、非酒精性脂肪肝、2型糖尿病、动脉粥样硬化等疾病密切相关［11］。TNF－α是炎症发展过程中的关键因子，它不但能够诱导其它炎症因子的合成，而且参与了机体炎症与免疫应答的调节［12］。脂联素和TNF－α的化学结构相似，公用一个信号通道，但发挥的生物学作用却截然相反，两者相互抑制，相互拮抗［13］。多个研究发现高脂饮食诱导的肥胖患者血清TNF－α水平升高，同时脂联素表达水平降低，这会影响胰岛素信号转导，加重胰岛素抵抗，从而加速脂肪变性，促进炎症反应［14－16］。

我们的研究发现，三种不同强度的跑台运动都可以不同程度的提高高脂饮食大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素mRNA表达及其血清水平，降低脂肪组织TNF－αmRNA表达及其血清水平，但是它们的表达水平却存在一定的差异。本实验中ME组大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素mRNA的表达水平及血清水平显著高于SE、HE两组，这与高脂饮食大鼠脂肪组织TNF－αmRNA表达水平及血清水平在三组运动组大鼠中最低相一致。SE、HE两组大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素、TNF－αmRNA表达水平以及它们的血清水平没有显著差异，说明中等强度的负重跑台运动对高脂饮食大鼠的脂肪组织PPARγ、脂联素、TNF－αmRNA表达水平及它们血清水平的影响最为显著。提示不同强度的跑台运动可能通过提高高脂饮食大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素mRNA表达水平抑制了TNF－αmRNA的高表达，这可能是运动训练防止高脂饮食诱导出现炎症的重要机制之一。

本实验中ME组大鼠脂肪组织PPARγ、脂联素mRNA的表达水平在三组运动大鼠中最高，这与其脂肪组织TNF－αmRNA的低表达水平相一致。探究其机制可能是：中等强度的跑台运动可能提高了大鼠体内多不饱和脂肪酸的水平，多不饱和脂肪酸作为PPARγ的天然配体，长时间（10周）作用于PPARγ，可以促进PPARγ表达升高。PPARγ表达的增加可以调整身体脂肪的重新分布，尤其会减少腹部内脏脂肪的量［17］。脂联素虽然是脂肪组织合成分泌的细胞因子，但随内脏脂肪组织减少，基因表达水平却有所升高［18］。当运动强度较小时大鼠PPARγ表达量增加相对较少，内脏脂肪组织减少不多，故脂联素mRNA没有高表达；当运动强度较大时，内脏脂肪消耗过多，PPARγ、脂联素终究由内脏脂肪分泌产生，内脏脂肪的过度减少势必导致PPARγ、脂联素mRNA表达量降低。脂联素水平的提高一方面可以抑制巨噬细胞前体细胞生长和成熟巨噬细胞的功能，降低脂肪组织TNF－αmRNA的表达［19］；另一方面可以阻断AMPK及p38MAPK的信号转导，从而抑制脂多糖（LPS）诱导TNF－α的产生［20］。

4 研究结论

本研究证实不同强度的跑台运动对防治高脂饮食大鼠脂肪积累的作用存在差异，适宜强度的跑台运动促进了高脂饮食大鼠的脂代谢，显著提高了脂肪组织PPARγ、脂联素mRNA的表达水平，有效抑制了脂肪组织TNF－αmRNA的表达，中等强度的跑台运动对防治高脂饮食大鼠脂肪积累的作用最为显著。

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Effect of Treadmill Exercise of Different Intensity on the PPARγ／Adiponectin／TNF－α mRNA in Adipose Tissue of Rats Fed with High Fat Diet

XIA Shuyu

Objective：The purpose of this experiment is to investigate the effect of treadmill training of different intensity on the PPARγ／adiponectin／TNF－α mRNA in adipose tissue.Methods：Forty male SD rats are randomly assigned to four high fat diet groups.Rats in exercise groups are trained through treadmill exercise by SE，ME，HE.Rats in exercise groups undergo treadmill exercise for 10 weeks（60min／day，6days／week）.At the end of experiment，all rats are killed and their blood，epididymal fat as well as perirenal fat are obtained.Atherosclerotic was observed.The PPARγ／adiponectin／TNF－α mRNA in adipose tissue are determined.Serum is tested by enzyme－linked immunosorbentassay.Results：The weight increase of rats in exercise groups is lower than that in group C，and the highest intensity has the most obvious effect（P＜0.01.The serum TG，TC in group C are the highest in the four groups（P＜0.01）.Compared with groups ME HE，the serum TG，TC in group SE are lower（P＜0.05）.The serum HDL－C in group ME is the highest in the four groups（P＜0.05）.The level of PPARγ adiponectin mRNA expression in adipose tissue and the serum adiponectin of group ME are the highest，and group C is the lowest.No significant difference is found between group SE and group HE.The level of TNF－α mRNA expression in adipose tissue and the serum TNF－α of group C are the highest.Group ME is the lowest with no significant difference found between group SE and group HE.Conclusion：Loaded treadmill exercise with proper intensity has good effect on PPARγ，adiponectin mRNA expression in adipose tissue，which lowers the TNF－α mRNA expression in adipose tissue of rats fed with high fat diet.This indicates that exercise playes an active role in preventing excessive accumulation of fat induced by high fat diet.

exercise；adipose tissue；PPARγ；adiponectin；TNF－α

G804.5 Document code：A Article ID：1001－9154（2015）03－0098－05

10.15942／j.jcsu.2015.03.19

G804.5

A

1001－9154（2015）03－0098－05

2014rh河南省重点科技攻关项目（142102310117）。

夏书宇，硕士，副教授，研究方向：体育教育训练学，E－mail：396955447＠qq.com。

郑州大学体育学院，河南郑州450044

Zhengzhou University，Zhengzhou Henan 450044

2015－02－14