肥胖大鼠低氧训练中羟自由基与胰岛素抵抗相关性研究

刘春阳

(安徽文达信息工程学院 体育教学部，合肥 231201)

近年来，学者们发现低氧运动对降体脂、减体重都有积极的影响，适宜强度的低氧运动有利于增强人体自由基清除能力，且有利于改善肥胖机体的胰岛素抵抗症状。而此机制与低氧运动减脂、减体重的关系，以及低氧运动下肥胖机体自由基、抗氧化酶水平与胰岛素抵抗指数的变化是否有关，还有待深入研究。

1 研究对象与方法

1.1 实验对象与实验环境

6周龄雄性，无特定病原体的SD大鼠203只，采用MAG型低氧气体发生装置两台及配套的低氧仓，构建氧浓度为13.6%(模拟海拔高度为3 500 m)的常压低氧环境。

1.2 建模与筛选

在203只雄性SD大鼠中随机选出25只用普通饲料喂养，178只用高脂饲料喂养，饲喂18周结束时，根据体重增加大于普通饲料喂养组的平均重量加一倍标准差，筛选出符合实验要求的肥胖大鼠109只。随后进行为期1周的低氧环境适应和2周的训练适应，淘汰适应过程中状态太差及伤病的大鼠。

1.3 建模与分组

从普通饲料饲喂的大鼠中随机选出10只大鼠，设为普通安静组(NS 组，N=10)；从高脂饲料饲喂大鼠中，按筛选标准随机选出肥胖大鼠60只，随机分为肥胖低住安静组(LNS组，N=10)、肥胖高住安静组(HNS组，N=10)、肥胖低住低练组(LL组，N=10)、肥胖高住高练组(HH组，N=10)、肥胖低住高练组(LH组，N=10)、肥胖高住低练组(HL组)。四组运动组大鼠在相应的低氧、常氧环境，采用动物跑台进行跑台运动，每天进行50 min跑台运动，每周运动5 d，持续4周。

1.4 测试指标与方法

(1)体重和体成分

分别在实验前及实验过程中的每周末用电子天平称量大鼠体质量。在第4周末，解剖并剥离大鼠肾周脂肪、附睾脂肪，用生理盐水漂洗后滤纸吸干，用电子天平称重。

(2)自由基代谢、胰岛素和胰岛素抵抗指数指标

取已制备的各组大鼠血清，采用A018-1-1试剂盒测定大鼠血清羟自由基水平；采用A007-1-1试剂盒，用钼酸铵法测定各组大鼠血清过氧化氢酶水平；用A154-2-1试剂盒，用己糖激酶法测定各组大鼠血糖水平。采用ELISA试剂盒，用酶联免疫吸附法测试各组样本的胰岛素水平(回归方程：Y=-0.0 179X2+0.4 137X-0.0 041，R2=0.9 991)。计算并统计胰岛素抵抗指数(胰岛素抵抗指数=血糖(mmol/L)×胰岛素(ng/ml)/22.5)。

(3)数据统计及处理

结果用SPSS20.0统计学软件进行分析，用平均值±标准差来表示结果，用单因素方差分析进行各组间的横向比较，用独立样本T检验分析同组的纵向差异；用双变量相关分析中的Pearson检验分析两组数据间的相关性。

2 结果与讨论

2.1 肥胖大鼠验证

实验前，按照上述标准，在高脂饲喂大鼠中先选出符合实验要求的肥胖大鼠，再随机选出10只，另从普通饲喂的大鼠中随机选出10只大鼠，将上述20只大鼠称重，处死取其肾周脂肪和附睾脂肪并称重。肥胖大鼠体质量的增加重量、肾周脂肪重量、附睾脂肪重量、体脂比都显著高于普通饲料喂养的普通安静大鼠，表明实验建模成功。

2.2 不同模式低氧训练对大鼠体质量的影响

实验4周，大鼠体质量、体成分的情况如表1所示。

表1 4周实验过程中各组大鼠体质量变化

研究表明，长期高脂饲喂会致使大鼠体脂升高[1]。如表1所示，实验前，肥胖低住安静组体质量显著高于普通安静组，亦得上述结论。有学者指出，低氧耐力运动下机体体质量显著下降[2]，至实验末高住高练大鼠体质量下降最明显，且而高住高练与低住高练训练模式有较好的减脂效果。

值得注意的是，如表2所示高住高练运动模式在没有造成显著肌肉净消耗的前提下，腓肠肌相对重量得以提高，可看出高住高练运动模式减体重是以减体脂为主的，而在此情况下，增加机体蛋白质的补充是否有利于肌肉组织重量进一步提高还有待深入研究。数据显示，高住低练大鼠心肌绝对重量和相对重量都较大，这是低氧运动导致机体心脏适应性肥大的表现，提示高住低练运动模式下能有效的形成运动性心脏肥大，但其心肌肥大的方式及心脏每搏输出量的变化还有待深入研究。

表2 实验后各组大鼠不同部位体脂水平

2.3 不同模式低氧训练对大鼠自由基代谢及胰岛素敏感性的影响

实验4周，对大鼠自由基代谢影响如表3所示。

表3 4周实验后各组大鼠羟自由基、过氧化氢酶、胰岛素、血糖、胰岛素抵抗指数水平

研究认为，在高原训练中头痛、头晕、倦怠、身体酸痛等症状与机体自由基水平提高、破坏组织细胞有关3]。如表3低氧暴露能导致机体羟自由基及过氧化氢酶水平上升，而单纯训练并没有使大鼠血清羟自由基水平上升。单纯低氧暴露羟自由基、过氧化氢酶水平均显著高于常氧暴露，两个高住训练组过氧化氢酶水平也显著高于两个常氧训练组。由此得出结论，仅低氧暴露就会导致机体氧化应激水平上升，长期低氧暴露对抑制机体氧化应激具有良好的影响。

研究表明，肥胖大鼠胰岛素水平高于非肥胖大鼠，肥胖机体胰岛素敏感性普遍偏低[4]。亦验证了上述研究，结果显示肥胖安静大鼠胰岛素水平偏高，且胰岛素抵抗指数显著高于普通大鼠。就不同的干预模式对胰岛素抵抗指数的影响而言，高住高练运动模式有一定效果，但并没有单纯低氧暴露及高住低练效果好。

2.4 自由基代谢与胰岛素、胰岛素抵抗指数的相关性

大鼠自由基代谢与胰岛素、胰岛素抵抗指数相关性如表4、表5所示。

表4 自由基与胰岛素的相关性

表5 自由基与胰岛素抵抗指数的相关性

肥胖、高血糖会损坏线粒体功能，引起氧化应激，产生大量活性氧簇[5]。有实验证明，饲喂二甲双胍的大鼠胰岛素敏感性提高的同时，红细胞抗氧化酶的活性也提高[6]。大鼠羟自由基水平及抗氧化酶水平与胰岛素水平呈显著的相关性，胰岛素抵抗指数和过氧化氢酶呈负相关。推测，过氧化氢酶活性的变化与机体胰岛素敏感性有关联。如表3数据显示，肥胖大鼠胰岛素抵抗指数显著高于对照组，而其过氧化氢酶显著低于普通大鼠，推测肥胖可能首先导致机体抗氧化酶系紊乱，影响自由基清除，高自由基水平破坏细胞膜，从而影响胰岛素分子信号介导，影响细胞摄取葡萄糖，导致胰岛素敏感性下降，因此提高胰岛素敏感性应首先降低机体体脂水平。

3 结论

长期高脂饮食能导致机体体质量、体脂上升。高住高练和低住高练有较好的减体质量、减脂、增肌的效果。单纯低氧暴露能导致机体氧化应激水平上升，长期低氧暴露对抑制机体氧化应激具有良好的影响，且有利于机体胰岛素敏感性的提高。羟自由基及抗氧化酶水平与胰岛素水平呈显著的相关性，胰岛素抵抗指数和过氧化氢酶呈负相关。说明，抗氧化酶活性的降低可能与机体胰岛素敏感性有一定的关系。