运动和石榴皮提取物对高脂饮食大鼠胰岛素抵抗血脂代谢的干预作用

□ 庞文陶（天津体育学院 天津 301617）

胰岛素抵抗（insul in resistance,IR）,一种异常的病理状态，指机体胰岛素（insul in，Ins）的外周靶组织器官（肝细胞、肌肉细胞、脂肪细胞）对Ins的反应敏感性降低、受损或丧失而不能不能产生正常应答的病理变化和临床表现。近年来大量的研究表明IR在众多心血管疾病危险因素中处于非常重要的地位，是糖尿病和心脑血管疾病等多种疾病的共同发病基础。研究显示,运动不仅可以改善胰岛素抵抗指数,降低血清胰岛素量,而且可以改善胰岛素抵抗和胰岛细胞的功能。近年来许多国内的学者对石榴皮分别从抗病毒、抗菌和抗氧化等多方面进行了基础研究，而在国外石榴皮用于治疗已逐渐开始应用。虽然石榴皮提取物对于抗氧化、降血脂等功能以及被证实，但是石榴皮提取物对胰岛素抵抗的相关研究却非常少。由上我们知道，有氧运动训练和石榴皮提取物对胰岛素抵抗血脂代谢有一定的改善作用，但是二者同时干预是否有协同作用，其协同作用是否比单独用有氧运动训练或石榴皮提取物的作用更具有显著性以及其作用机制则有待于进一步的研究。

1、材料及方法

1.1、实验动物与分组

本实验动物选用清洁级雄性Sprague-Dawl ey(SD)大鼠60只，大鼠体重为180g-220g，采购自中国人民解放军军事医学科学院实验动物中心。饲养温度22-25℃，相对湿度40%，光照12h。分笼饲养，其中每笼2只，自由饮水和进食。适应一周后，随机分为5组：对照组(C组，n=12)、高脂组(H组，n=12)、高脂膳食+石榴提取物组(HP组，n=12)、高脂膳食+运动组(HE组,n=12)和高脂膳食+运动+石榴提取物组(HPE组，n=12)。普通饲料包含12%卡的脂肪，高脂食物包含45%卡的脂肪（高脂饲料购至上海斯莱克实验动物有限责任公司）。按照实验分组要求分别给实验大鼠普通饲料和高脂饲料进行饲养，并且进行有氧运动训练和/或石榴皮提取物的补充干预。在实验过程中每两天测定大鼠摄食量和体重，实验干预第 8周后进行OGTT测定。

1.2、石榴皮提取物的剂量和运动训练方案

石榴皮提取物的剂量：在HP组与HPE组采用灌胃补充石榴皮提取物，其剂量为：150mg/kg体重水溶液（体积约为1-2.5ml随着体重的增加增大，现用现配）。其他组灌等体积的生理盐水（在运动前两个半小时到两个小时给大鼠灌胃）。石榴皮提取物购自天津尖峰天然产物研究公司，含百分之四十的安石榴苷。运动训练方案：是以运动速度为20m/min，坡度为0度的跑台训练，其中第一天运动15min，以后每天递增10-15min，一周后增至60min，之后每天维持在20m/min-60min的运动量，每周运动训练5次，实验共持续8周。（实验于每日17时开始运动训练）。

1.3、实验取材

动物在实验8周后，禁食14-16小时然后摘眼球取血8ml，在4度静至 2h，3000r pm离心 10min， 取上清测定 FPG、TG、TC和 FFA，其余保存至-80度冰箱以备FINS等血清指标的检测。

1.4、生化指标测定

TG和TC等检测试剂购买自南京建成生物科技有限公司，采用全自动生化分析仪检测。

1.5、血糖和口服糖耐量（OGTT）的测定

大鼠在禁食6-8小时后，采用尾静脉取血测定空腹血糖。对实验大鼠迅速灌胃10μl/g的20%葡萄糖溶液，分别在灌胃后的15s、30s、60s、120s对大鼠尾静脉取血测定其血糖并记录。记录为G0、G15、G30、G60、G120， 绘制 OGTT 曲线， 采用内插法（Int rapezoid）计算OGTT曲线下面积（AUCOGTT），计算公式为 AUCOGTT=0.25×（G0+4×0.5G×30+3×G120），最后单位为 mmol/L×min。

1.6、胰岛素抵抗评定指数计算

本研究采用胰岛素敏感指数与胰岛素抵抗指数来评价胰岛素抵抗。其计算公式如下：胰岛素抵抗指数(IRI)=(空腹血糖值×空腹胰岛素值)/22.5。胰岛素敏感指数(ISI)=l n[1/(空腹血糖值×空腹胰岛素值)]。

1.7、结果处理

本文所有实验数据由GraphPad Prism 5统计软件处理，计算均值和标准差（x±SD）表示，并由此软件作图。组间比较采用双因素方差分析，显著性水平差异定为p＜0.05，非常显著水平差异定为 p＜0.01。

2、结果

2.1、高脂饮食对大鼠 FPG、FINS、IRI、ISI和 AUCOGTT 的影响以及运动和石榴皮提取物的干预作用

注：C为对照组，n=12)、H为高脂组、H为高脂膳食+石榴提取物组、HE为高脂膳食+运动组、HPE为高脂膳食+运动+石榴提取物组 *p＜0.05,**p＜0.01

统计结果显示如图 1：（1）C 组相比，H 组大鼠 FINS、IRI、ISI 和AUCOGTT均显著升高（p＜0.01），FBG有升高但是没有显著性差异；（2）HP 组大鼠 FINS、IRI 和 ISI 显著低于 H 组（p＜0.01），虽然 HE组却没有显著性差异（p＞0.05），但是显著高于HPE组（p＜0.01）；（3）HP组大鼠AUCOGTT比H组有所下降却没有显著性差异 （p＞0.05），但是高于 HE组和 HPE组而没有显著性差异（p＞0.05），其中HPE组最低；（4）HP组FBG和H组没有明显变化，比HE组和HPE组要高却没有显著性差异（p＞0.05），其中 HE组最低；（5）通过双因素方差分析显示，8周石榴提取物的补充和有氧运动训练对高脂膳食性大鼠大鼠空FINS、IRI、ISI和AUCOGTT有影响并存在很好的协同作用。上述总结结果显示：8周高脂膳食可以诱导胰岛素抵抗，但是对空腹血糖没有明显影响。8周石榴皮提取物的补充和8周有氧运动训练对高脂膳食性大鼠胰岛素抵抗的发生起到延缓的作用。8周石榴皮提取物的补充结合有氧运动训练可以明显的改善大鼠高脂膳食性胰岛素抵抗的发生，使其达到正常水平。

2.2、高脂饮食对大鼠TG、TC和FFA含量的影响以及运动和石榴皮提取物的干预作用

（1）与C组相比，高脂膳食可使 H组大鼠血清TG水平显著增高（p＜0.01）；通过双因素方差分析，8周石榴皮提取物的补充或有氧运动训练均能显著地降低高脂膳食大鼠血清TG的水平 （p＜0.01），而且8周石榴皮提取物的补充或有氧运动训练对降低高脂膳食大鼠血清TG水平具有很好的协同作用 （p＜0.05）；（2）与C组相比，H组大鼠血清TC水平显著增高（p＜0.01）；通过双因素方差分析，8周石榴皮提取物的补充能显著的降低高脂膳食性大鼠血清TC的水平 （p＜0.05），8周有氧运动训练能显著的降低高脂膳食性大鼠血清TC的水平（p＜0.01），而8周石榴皮提取物的补充结合有氧运动训练对降低高脂膳食大鼠血清TC水平没有明显的协调作用（P＞0.05）；（3）与C组相比，高脂饲料使得H组大鼠血清FFA水平显著增高（p＜0.01）；通过双因素方差分析，8周石榴皮提取物的补充或有氧运动训练均能显著地降低高脂膳食大鼠血清FFA的水平（p＜0.01），而且8周石榴皮提取物的补充或有氧运动训练对降低高脂膳食大鼠血清FFA水平具有很好的协同作用（p＜0.01）。

图2 实验大鼠血清TC、TG和FFA水平的变化

3、讨论

3.1、高脂饮食诱导大鼠胰IR的形成以及对糖脂代谢的影响

研究发现，8周高脂饮食干预后，OGTT测试中 H组大鼠在30min、60min和 120min各点血糖值均高于 C组（p＜0.01），并且血糖曲线下面积AUCOGTT显著高于C组（p＜0.01）。提示胰岛素抵抗模型。与C组大鼠相比H组大鼠FBG虽有升高趋势但并无显著性差异，但 FINS、IRI、和 AUCOGTT 均显著高于 C 组（p＜0.01），ISI 明显低于C组（p＜0.01）。因此说明8周的高脂膳食喂养诱导胰岛素大鼠模型成功,这与查阅大量文献的研究结果一致。

目前高脂饮食诱导的胰岛素抵抗模型是最为常用的经典动物模型,当大鼠摄入高脂饲料饲时,其摄入过的多脂肪可使血浆中游离脂肪酸水平增高,而处于持续高于正常组血浆的游离脂肪酸又可以引起β细胞凋亡,抑制外周组织对胰岛素刺激的葡萄糖的摄取量,降低肝脏细胞胰岛素受体对胰岛素的结合作用,减少肝糖原的利用,进而引起外周高胰岛素血症与胰岛素抵抗。高脂膳食还可以造成非脂肪组织中TG积累,导致脂肪氧化率的增加,进而抑制了葡萄糖的氧化,促使葡萄糖利用率的下降。本研究显示，在8周高脂膳食诱导后，与C组相比，H组大鼠AUCOGTT明显上升（p＜0.01），血液中 FBG 无明显变化，FINS、TG、TC 和 IRI 均明显的升高（p＜0.01），ISI 明显降低（p＜0.01），这与前人的结果是基本一致的。

3.2、有氧运动训练和石榴皮提取物对高脂膳食大鼠胰岛素抵抗形成以及血脂代谢干预作用

大量文献显示，有氧运动训练可以通过降低血清中胰岛素水平，从而改善胰岛素抵抗，并且降低肥胖者肝脏脂肪的积累，对预防和治疗胰岛素抵抗有积极的意义。本实验结果显示有氧运动可以显著降低高脂膳食性大鼠FINS的含量以及AUCOGTT,提高IRI,降低ISI，从而说明有氧运动训练可以改善IR。当机体FFA升高后能降低肝脏中胰岛素，而且能抑制血液中胰岛素的清除进而引起胰岛素功能的障碍，导致糖代谢障碍和肝脏胰岛素抵抗从而使FFA和胰岛素抵抗之间形成恶性循环。并且TG的异常增高会导致脂肪细胞的增大与增生进而使胰岛素受体数目减少或活性降低从而导致IR。提示：有氧运动训练改IR主要是通过调节和改善血脂代谢等途径，而因血脂代谢异常引起IR的机制中，FFA和IR关系最为密切。

目前石榴皮提取物对胰岛素抵抗的相关研究还未见到，但有研究发现石榴皮提取物对于抗氧化、降血脂等功能以及被证实，因此我们推断石榴皮提取物对于胰岛素抵抗的改善有一定效果。而近期发现在含有百分之四十安石榴苷的石榴皮提取物在剂量为150mg/kg时在用于预防高脂膳食性非酒精性脂肪肝是非常有效果的.故此本研究按照150mg/kg剂量补充石榴皮提取物，研究结果石榴皮提取物的补充不仅能显示著降低高脂膳食大鼠血清中FINS的含量以及AUCOGTT和IRI，ISI，并且显著的降低高脂膳食大鼠血清中TC、TG、和FFA的含量从而改善胰岛素抵抗，与本研究前期推断一致。

研究结果显示，单独的进行有氧运动训练或是石榴皮提取物的补充均可以显著的改善高脂膳食性大鼠胰岛素抵抗的形成。经双因素方差分析结果显示，有氧运动训练结合石榴皮提取物的补充虽然对高脂膳食大鼠FBG没有明显的协同作用（p＞0.05）,但是对对高脂膳食大鼠血清中降低 TG、TC、FFA和 FINS的含量以及AUCOGTT、IRI和提高ISI具有显著的协同作用，从而能更好的改善高脂膳食性大鼠IR。

4、结论

（1）8周高脂膳食可以诱导大鼠胰岛素抵抗，其中表现为和血脂代谢紊乱、胰岛素下降等；

（2）有氧运动训练或石榴皮提取物均可以通过改善高脂饮食性大鼠血脂代谢，从而减轻胰岛素抵抗，并且两者有很好的协同作用。