6周不同强度间歇性运动对肥胖大鼠体成分的影响*

赵述强， 时洪举， 郑宁宁

(1. 山东科技大学， 青岛 266590； 2. 济南市体育运动学校， 山东 济南 250102)

如今，由于人们不良生活方式及饮食结构等因素所引起的肥胖症及相关慢性代谢性疾病，如高血压、高血脂、心脑血管等发生率逐年上升。而大量研究表明，长期高脂饮食及缺乏足够体力活动是诱导肥胖症发生的主要因素[1]。因此，如何采取科学、经济有效的措施，预防并降低肥胖症及相关慢性疾病的发生风险的问题备受关注。传统研究认为，适量的体力活动，尤其是长时间慢性有氧运动有利于机体多余热量的代谢，是干预肥胖症的首选运动方式之一。然而，近些年也有一些研究显示，不同强度间歇性运动及其形式更有利于加深对机体的刺激，引起机体成分，如血糖、体脂、血脂等代谢的适应性变化，达到抑制肥胖症发生的作用[2]。然而，因间歇性运动受运动方式、类型、时间、强度、频率等因素影响，在干预人体还是高脂大鼠肥胖症体成分方面的相关研究报道还十分有限且存在一定分歧。本研究通过采取不同间歇强度运动方式对高脂饲养大鼠进行干预，观察不同强度间歇性运动对肥胖大鼠静息代谢率、体脂、血糖、血脂、骨骼肌等体成分的影响，探讨不同强度间歇运动对高脂肥胖大鼠的干预效果，旨在为肥胖症的预防与治疗提供科学的参考依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物与选取

选取健康纯系雄性SD大鼠80只(7周龄)，体重为(257.38±23.03)g，由济南市金丰实验动物繁育有限公司提供，均为清洁级系列。实验大鼠中，60只采取四周高脂饲料(D12451，热能含量为45% 脂肪、20%蛋白质和35% 的碳水化合物)，20只采取普通饲料(D12450B，热能含量为10%脂肪、20% 蛋白质和70% 碳水化合物)适应性喂养，D12450B和D12451 的能量密度分别为3.85 kcal/g 和4.73 kcal/g，饲料由美国Research Diets 公司提供。称量大鼠体重后选取符合标准的高脂饲料喂养肥胖型大鼠52只(高脂饲料喂养大鼠体重超过普通饲料喂养大鼠体重10%)及16只普通饲料喂养的大鼠进行适应性训练，强度为19 m/min×20 min→22 m/min×20 min→22 m/min×30 min→22 m/min×40→25 m/min×40 min→25 m/min×50 min→25 m/min×60 min，适应性训练后，进行一次强度为30m/min的力竭训练，结合力竭训练后肥胖型大鼠和普通大鼠的体重、力竭情况，淘汰体重超重和偏轻、力竭运动能力强和弱及有运动损伤和伤病的肥胖大鼠，最后，分别选取符合实验要求的32只肥胖型高脂饲料喂养大鼠及8只普通饲料喂养大鼠。

1.2 实验分组

将筛选出的32只高脂饲料喂养的肥胖型大鼠分成五组，每组8只，分别记为高脂安静组(High diet-sedentary，HS)、高脂持续运动组(High diet-continual exercise，HC)，高脂长时间低频率间歇性运动组(High diet-long time-low frequency interval exercise，HLL)、高脂短时间高频率间歇运动组(High diet-short time-high frequency interval exercise，HSH)，而普通饲料喂养的8只普通饲料大鼠，记为普通对照组( Control diet-sedentary，CS)，所有大鼠身体指标趋于一致，均在饲养室SPF级屏障环境下饲养，大鼠采取自然光照，饲养室内空气自由流通；室温控制在23℃～25℃之间，相对湿度40%～60%之间。在实验训练期间，严格观察大鼠、精神状态、饮水及活动，控制实验大鼠的生长环境和饲养条件。

1.3 干预方式

选取的大鼠在4 d适应性喂养后，HC组采取持续性跑台训练(60 min/天×5天/周×6周，运动强度为25 m/min);HLL组采取30 min/次×2次/天(间歇6h)×5天/周×6周，运动强度为25 m/min的跑台训练；HSH组采取20 min/次×3次/天(间歇3 h)×5天/周×6周，运动强度为25 m/min的跑台训练，所有实验大鼠训练期间均采取相同的高脂饲料喂养。

1.4 体重指标测定

大鼠实验开始前，将对照组和实验组大鼠禁食禁水2 h，称量所有大鼠体重，分别作好记录；大鼠最后一次跑台训练结束24 h后，将实验组和对照组大鼠禁食、禁水后，称量所有大鼠体重，作好记录。测试时间为上午8:00～10:00之间进行。

1.5 静息代谢率指标测定

大鼠静息代谢率(resting metabolic rate，RMR)采用德国TSE动物代谢测量分析系统(PhenoMaster-TSE)，购于德国TSE公司。在实验开始前，测定所有大鼠的静息代谢率，分别作好记录；大鼠最后一次跑台训练结束24 h后，分别测定对照组和实验组大鼠静息代谢率，并作好记录。为保证实验规范及数据可靠性，在测试前将对照组和实验组大鼠放置于测试盒中，待所有大鼠适应测试盒环境后，开始测量大鼠耗氧量。测试中，待所有大鼠适应测试盒环境后，连续测量1 h的大鼠耗氧量，每间隔5 min记录大鼠耗氧量；然后，从记录的耗氧量数据中选取稳定的2个连续最低值来计算对照组和实验组大鼠静息代谢率。测试时间为上午8：00～10:00之间进行。

1.6 体脂及肌肉重量测定

跑台训练干预6周后的48 h进行取材，取材前禁食12 h，取样时间为上午8：00～10:00之间进行，称重后，向腹腔注射10%水合氯醛来麻醉试实验组和对照组的实验大鼠(麻醉剂的体重剂量标准为 0.4 ml/100 g)。分离剪取对照组与实验大鼠的肾周、附睾脂肪及腓肠肌、股四头肌组织等肌肉组织，置于消毒后的滤纸上，使其肌肉组织液完全被滤纸吸收，然后在分别称其重量，作好记录；最后，将分离出的肾周、附睾脂肪及腓肠肌、股四头肌组织置于液氮中，冰箱保存的温度控制在零下80℃，待测。

1.7 血液生化指标测定

大鼠跑台训练前、最后一次运动结束后，各组大鼠禁食12 h，次日清晨7：00，在实验大鼠腹主动脉位置采血，在血清分离器中采用3 000 r/min离心15 min来分离大鼠血清；然后，将分离的大鼠血清存置于EP管中，冰箱保存的温度控制在-80℃，待测，检验指标包括空腹血糖(fasting blood glucose，FBG)与甘油三酯(triglyceride，TG)含量。对照组和实验组大鼠空腹血糖和甘油三酯等血液生化指标的测量仪器是科华卓越360全自动生化分析仪，该仪器购自于上海科华实验系统有限公司。

1.8 统计学处理

2 结果

2.1 各组大鼠静息代谢率的比较

由表1可知，实验前各组大鼠RMR初始值处于同一水平。6周训练干预后，CS组与HS组之间RMR无明显差异(P>0.05)；HC组、HLL组、HSH组RMR明显高于HS、CS组(P<0.05)；HSH与HLL组RMR虽高于HC组，但无显著性差异(P>0.05)；而HSH组RMR高于HLL组，但同样无显著性差异(P>0.05)。

GroupBefore After 6 weeks CS8.32±0.427.49±0.55HS8.55±0.677.66±0.37HC8.53±0.598.44±0.38∗#HLL8.57±0.488.59±0.51∗#HSH8.46±0.398.63±0.36∗#

RMR: Resting metabolic rate

CS： Control diet； HS： High diet； HC： High diet-continual； HLL： High diet-long time-low frequency； HSH： High diet-short time-high frequency

*P<0.05vsgroup CS；#P<0.05vsHS

2.2 各组大鼠体重的比较

由表2可知，实验前HS、HC、HLL、HSH组大鼠体重初始值均明显高于CS组(P<0.05)，但HS、HC、HLL、HSH组体重无显著性差异(P>0.05)。6周干预后，HS组明显高于CS组、HC组、HLL组、HSH组(P<0.05)；但HC、HLL、HSH组与CS组之间无显著性差异(P>0.05)；另外，HSH组、HLL组与HC组之间无显著性差异(P>0.05)；而HSH组虽低于HLL组，但两组之间无显著性差异(P> 0.05)。

Tab.2Comparison of weight in five groups before and after intervention(g,n=8)

Group Before After 6 weeksCS308.33±15.69352.31±20.71HS343.86±25.42∗436.25±25.52∗HC346.20±14.46∗342.69±15.01#HLL345.14±15.15∗344.32±18.01#HSH345.89±48.65∗339.78±42.52#

CS： Control diet； HS： High diet； HC： High diet-continual； HLL： High diet-long time-low frequency； HSH： High diet-short time-high frequency

*P<0.05vsgroup CS；#P<0.05vsHS

2.3 各组大鼠体脂的比较

由表3可知，6周的训练干预后，HS组PF、PF/W均明显高于CS组(P>0.05)，但EF、EF /W两组之间无显著性差异(P>0.05)；HC组、HLL组、HSH组PF、EF、PF/W、EF /W低于CS组且与HS组之间有显著性差异(P<0.01)；HSH组、HLL组与HC组之间PF、EF、PF/W、EF /W，均无显著性差异(P> 0.05)；同样，HSH组与HLL组之间也不存在显著性差异(P>0.05)。

GroupPF(g)PF/W (‰)EF(g)EF /W (‰)CS4.18±0.4511.85±1.014.35±0.338.56±0.67HS7.58±0.39∗17.37±0.42∗4.98±0.268.69±0.21HC2.60±1.06∗##7.53±2.81∗##3.18±0.90∗##4.60±1.41∗##HLL2.85±0.81∗##8.20±2.16∗##3.18±1.10∗##4.60±1.36∗##HSH2.62±0.70∗##7.77±1.58∗##2.82±0.45∗##4.26±0.63∗##

PF： Perirenal fat； EF： Epididymis fat； PF/W: Perirenal fat/weight； EF/W: Epididymis fat/weight； CS： Control diet； HS： High diet； HC： High diet-continual； HLL： High diet-long time-low frequency； HSH： High diet-short time-high frequency

*P<0.05vsgroup CS；##P<0.01vsHS

2.4 各组大鼠腓肠肌及股四头肌的比较

由表4可知，6周训练干预后，CS组、HS组、HC组、HLL组、HSH组之间GM、QF均无显著性差异(P>0.05)；HS组GM/W、QF/W明显低于CS组(P<0.05)；HSH组、HLL组、HC组GM/W、QF/W均明显高于HS组(P<0.05)；HSH组、HLL组GM、QF、GM/W、QF/W高于HC组，但无显著性差异(P> 0.05)；此外，HSH组GM、QF、GM/W、QF/W高于HLL组，但无显著性差异(P>0.05)。

GroupGM (g)GM/W (‰)QF(g)QF/W (‰)CS4.38±0.3612.43±0.266.70±0.2619.01±0.39HS4.40±0.2610.08±0.53∗6.74±0.2415.46±0.37∗HC4.42±0.5112.89±0.81#6.83±0.8619.97±0.43#HLL4.48±0.2713.01±0.71#6.85±0.4719.89±0.54#HSH4.56±0.4113.42±0.77#6.95±0.4220.45±0.45#

GM： Gastrocnemius； QF: Quadriceps； GM/W： Gastrocnemius/weight； QF/W: Quadriceps/weight； CS： Control diet； HS： High diet； HC： High diet-continual； HLL： High diet-long time-low frequency； HSH： High diet-short time-high frequency

*P<0.05vsgroup CS；#P<0.05vsHS

2.5 各组大鼠血糖及血脂的比较

由表5可知，训练干预前HS组、HC组、HLL组、HSH组FBG、TG均明显高于CS组(P<0.05)；6周实验干预后，HS组FBG、TG均明显高于CS组，差异性显著(P<0.05)；HC组、HLL组、HSH组FBG、TG均明显低于CS、HS组(P<0.05)，但与HS组，差异性更显著(P<0.01)；HLL组、HSH组FBG、TG低于HC组，但无显著性差异(P>0.05)；同样HSH组FBG、TG与HLL组之间无显著性差异(P>0.05)。

Tab.5Comparison of fasting blood glucose and triglyceride in five groups after intervention(mmol/L,n=8)

GroupBeforeFBGBeforeTGCS5.50±0.446.80±0.50O.48±0.150.80±0.48HS6.16±0.42∗7.80±0.70∗0.54±0.23∗1.38±0.52∗HC6.15±0.36∗6.40±0.60∗##0.53±0.28∗0.52±0.46∗##HLL6.09±0.38∗6.40±0.30∗##0.52±0.18∗0.52±0.37∗##HSH6.12±0.48∗6.39±0.50∗##0.54±0.16∗0.49±0.42∗##

FBG： Fasting blood glucose； TG： Triglyceride； CS： Control diet； HS： High diet； HC： High diet-continual； HLL： High diet-long time-low frequency； HSH： High diet-short time-high frequency

*P<0.05vsgroup CS；##P<0.01vsHS

3 讨论

目前，世界卫生组织(WHO)已经明确指出肥胖已经是21世纪危害全人类的元凶之一，它的发生机制主要与遗传因子、环境、饮食结构等因素有关，而高脂饮食与缺乏运动成为肥胖症及继发性疾病的主因[3]。本研究采用高脂与普通饲料喂养，并结合6周不同形式的训练干预，高脂饲料喂养的高脂安静组(HS)大鼠出现了体重快速增长，肾周、附睾体脂、血糖、血脂等不同程度的紊乱。结果表明，高脂饲料明显对大鼠的肥胖起到了诱导作用，这为接下来不同间歇性运动对肥胖大鼠体成分的影响提供依据。

当前关于肥胖诱因的解释更多是来自于能量代谢理论，该理论认为肥胖是因体内能量过度堆积造成，即机体能量的摄入远高于代谢，导致多余的能量以脂肪形式储存，引起体重的增加。而国内一些学者观念认为，持续一段时间的有氧运动能够促进能量代谢的平衡，控制体重增幅，从而达到减肥效果[4]。但最新研究成果显示，间歇性运动通过运动中与运动后过量氧耗中的脂代谢的双重作用，更利于机体对脂肪的消耗，进而达到控制体重的目的[5-6]。本研究中，6周间歇性运动干预的大鼠体重得到很好的控制，明显要低于安静组大鼠，一方面间歇性运动提高了大鼠静息代谢率，增加了基础状态下大鼠的能量代谢效率；另一方面，从各组大鼠的体脂变化看出，间歇性运动后的大鼠在肾周脂肪、附睾脂肪及肾周与附睾脂肪总量的增长幅度要明显低于安静组大鼠，说明间歇性运动很好的控制了肥胖大鼠的体脂含量。而两组间歇性运动的大鼠中，虽体重无显著性差异，但短时间高频率间歇性运动大鼠要比长时间低频率间歇性运动大鼠在体重控制上效果更好，进一步说明了间歇强度的改变，对大鼠能量代谢产生了不同的效果，这也印证了MOREIRA等人认为大强度间歇运动可有效的促进糖脂代谢及增强机体氧化应激能力的观点[7]。

另外，还有研究显示，间歇性运动可以激活LIF-LIFR-STAT3信号和诱导骨骼肌细胞增殖、糖酵解酶和氧化酶活性等，促进骨骼肌质量与力量的增加，而刘瑞东等人(2017)研究进一步证实可高强度间歇训练相比于低强度持续性训练效果更为明显[8-9]。本研究结果显示，6周实验干预后，参与跑台运动的三组肥胖大鼠腓肠肌、股四头肌重量绝对值较高脂安静组大鼠提高显著，尤其是短时间高频率间歇组大鼠腓肠肌、股四头肌重量绝对值提高明显，虽然与其余运动组大鼠在改善骨骼肌变化上并不显著，但从数值上也出现了略微的差异。其根源可能是在长期高强度间歇运动中，GLUT4表达上调与转位似的葡萄糖转运将会增加，进而诱导骨骼肌糖原含量增多，促进骨骼肌含量增加[10]。而从骨骼肌代谢层面看，长期大强度间歇运动将刺激Rev-erb表达上调，增加对脂代谢调节因子的调控，维持骨骼肌脂质稳态适应的新机制[11]。当然，运动刺激肌肉质量的增加需要一个长期过程，而其他具体骨骼肌影响机制还尚需深入研究。

此外，还有研究表明大强度间歇性运动可有效地刺激机体神经分泌活动，提高机体胰岛素敏感性，预防胰岛素抵抗发生，对控制血糖浓度及血脂具有重要意义[12-13]。本研究中，6周跑台训练后，短时间多频率间歇性运动组大鼠空腹血糖与甘油三酯浓度要低于其他各组大鼠。由此可知，相对于持续运动及长时间低频率间歇性运动而言，短时间多频率间歇性运动更好地提高了机体胰岛素、肾上腺素的敏感性，加快了空腹血糖与甘油三酯的分解。此外，我们还认为，短时间多频率性间歇运动后机体的恢复时间增加，参与器官、组织、骨骼肌等、神经元等恢复需要消耗能量，进一步加大了对糖、脂肪的消耗[14]。

综上所述，每日3次，每次20 min，运动强度为25 m/min，间歇3 h，持续6周的间歇性运动能够较好的控制肥胖大鼠体重及血糖、血脂等体成分变化。因此，对于肥胖人群而言，可作为一种有效锻炼方式应用于日常的减肥中，如一天清晨、傍晚、晚上分别进行低强度慢跑性有氧训练、抗阻力训练及轻中度有氧运动，长期坚持以达到科学减肥的目的。