中強度運動對糖尿病大鼠脂代謝影響研

高明信

中強度運動對糖尿病大鼠脂代謝影響研

高明信

將兩月齡Wister大鼠隨機分為正常對照組（C）和糖尿病建模組（DM），給DM組大鼠分別按50mg/kg分兩次尾靜脈注射四氧嘧啶建立糖尿病模型。建模成功后，再將DM組的大鼠分為安靜組（DQ）、低強度運動組（DSL）、中強度運動組（DSM）和高強度運動組（DSH）；DSL組、DSM組、DSH組分別按確定的強度進行6周的跑臺運動訓練。6周后發現，三個運動組大鼠FBG、TG、TC、DLD-C都低于DQ組，而HDL-C、血清Ins高于DQ組；在三個運動組之間，DSM組的FBG最低，體重、血清Ins最高；在對改善脂代謝上，DSL組TC最低，DSM組TG、DLD-C最低，DSH組HDL-C最高。這說明中強度跑臺運動（27m/min）對糖尿病大鼠血糖的降低、血清胰島素水平的提高及脂代謝的改善效果最為明顯。

中強度運動；糖尿病大鼠；血脂；胰島素

糖尿病（DM）是一種嚴重危害人民健康的慢性疾病，臨床醫學已把運動療法作為DM防治的基本治療方法之一，并提出了具體的運動方式，但還從未有對不同強度運動對DM的影響及其機制做過研究。本研究在建立糖尿病大鼠模型的基礎上，通過施加不同強度的運動干預，測試出DM大鼠的血糖、血脂（TC、TG、DLD、HDL）和血清胰島素（Ins），從脂代謝的角度分析不同強度運動對DM預防及控制效果的影響，以期進一步豐富和完善DM運動療法的基礎理論，為DM運動處方的科學制定提供理論參考和幫助。

1 研究對象及方法

1.1 研究對象及糖尿病模型的制備

選用兩月齡健康雄性Wister大鼠70只，進行適應性喂養及訓練。從70只大鼠中隨機抽出8只作為正常

對照組（C），剩余的62只分別按50mg/kg分兩次尾靜脈注射四氧嘧啶，同時C組的8只大鼠尾靜脈注射等量的生理鹽水。72h后，空腹尾靜脈取血，用血糖儀于每天的固定時間測血糖，每天一次，若連續3天空腹血糖值（FPG）≥11.1mmol/L，則判定為DM模型[1]。

1.2 動物分組及運動模型的建立

動物分組：從造模成功的36只大鼠中隨機抽出32只再分為4組，即DM安靜組（DQ）、DM低強度運動組（DSL）、DM中強度運動組（DSM）和DM高強度運動組（DSH），每組各8只。 運動訓練方法：C組、DQ組大鼠不運動。DSL組按15m/min速度，DSM組按27m/min速度訓練；DSH組第一周開始按24m/min速度訓練，然后隔天遞增3m/min，直到遞增到33m/min為止。三個運動組均每次訓練25min，每天訓練一次，訓練6周，每周5天[2,3]。

表1 實驗動物訓練方案一覽表

1.3 血樣采集及處理

實驗結束時，2%戊巴比妥納腹腔注射麻醉斷頭采血，制備血清，并測試FPG，采血前禁食12h。

1.4 血脂、血清胰島素的評定

血脂的測定：采用日立7150型全自動生化分析儀測試。血清Ins的測定：用Ins試劑盒競爭性放射免疫法測定血清中Ins的含量。

2 結 果

2.1 建模前后各組大鼠飲水量、體重、血糖變化

由表2可以看出，造模前DM建模組大鼠日攝水量、體重、血糖和C組相比較均沒有顯著性差異（P＞0.05）；注射四氧嘧啶一周后，DM建模組大鼠日攝水量、血糖均高于C組（P＜0.01），DM組造模后的血糖水平高于造模前（P＜0.01）；同時多飲、多食、多尿癥狀出現，并逐漸消瘦。這說明注射四氧嘧啶后，DM建模組的大鼠出現了DM的典型癥狀，DM模型建立成功。

表2 建模前后各組大鼠日攝水量（ml/kg）、體重（g）、血糖（mmol/L）對比

2.2 運動對各組大鼠體重、血糖的影響

從表3可以看出，經低、中、高三種不同強度六周的運動干預后，DM組與C組相比，體重增加量和Ins都低于C組（P＜0.01），而血糖高于C組（P＜0.01））。三個DM運動組的體重增加量和Ins都高于DQ組（P＜0.01），而血糖都低于DQ組（P＜0.01）。在三個DM運動組之間，DSM組的體重增加量和Ins高于DSL組（P＜0.01）和DSH組（P＞0.05）；而對于血糖，DSM組最低，DSH組次之。

2.3 運動對各組大鼠血脂的影響

從表4可以看出，DM各組的TC、TG、LDL-C都高于C組（P＜0.01），而HDL-C則低于C組（P＜0.01）。對于DM各組的血脂比較：（1）TC：三個運動組都低于DQ組（P＜0.01）；在各運動組之間，DSL組最低，DSM組次之（P＞0.05）。（2）TG：三個運動組都低于DQ組（P＜0.01）；各運動組之間比較，DSM組最低，DSL組次之（P＞0.05）。（3）LDL-C：三個運動組都低于DQ組（P＜0.01）；各運動組之間，DSM組最低，DSH組次之（P＞0.05）。（4）HDL-C：三個運動組高于DQ組（P＞0.05）；在各運動組之間，DSH組最高（P＞0.05）。

表3 運動后各組大鼠體重增加量（g）、血糖（mmol/L）值對比

表4 運動后各組大鼠血脂（單位：mmol/L）含量對比

3 討 論

在對糖尿病的研究中，最關鍵的是建立動物模型，本研究采用的是四氧嘧啶誘導的DM動物模型。四氧嘧啶經尾靜脈小劑量注射，可造成胰島B細胞損傷，致使其分泌Ins減少，出現DM的臨床癥狀。從表2可看出，造模后大鼠的血糖水平和日攝水量均高于C組和造模前（P＜0.01），多飲多食多尿癥狀也隨之出現；從表3也可以看出，DM動物模型建立6周后，DM組的體重增加量都低于正常對照組（P＜0.01），DM―消瘦”的癥狀也顯而易見。這說明用四氧嘧啶尾靜脈注射所建立的DM模型是成功的。

進食、排尿、飲水和體重變化是DM個體病情的總體反應和代謝變化的外在反映。從本研究的結果來看，中強度運動和高強度運動對DM大鼠體重的增加都高于低強度運動（P＜0.01）；而中強度與高強度相比，中強度運動高于高強度運動（P＞0.05）。也就是說中強度運動對改善DM大鼠DM癥狀的效果最好，高強度次之。DM是以血糖升高為主要特點的代謝性疾病，運動可通過增加Ins分泌，增強肝臟和骨骼肌細胞膜的Ins受體結合力，以改善DM大鼠的糖代謝和脂代謝而降低血糖，改善血脂[4]。本研究結果也表明，經過6周運動干預后，三個運動組（DSL、DSM、DSH）大鼠的血糖水平都低于DQ組（P＜0.01），其機制可能是血清Ins水平提高和脂代謝改善的結果。

從本實驗的研究結果看，經過6周的運動干預后，中強度運動降血糖的效果最好，高強度次之。說明中強度運動（相當于75% VO2max左右）對于DM患者來說是降低或控制血糖的最佳選擇，其可能機制為：

（1）中強度運動對提高DM大鼠血清Ins水平效果最好。從本研究結果看，DSM組的血清Ins水平分別高于DSL組和DSH組。有人提出Ins對血糖水平的調節有兩種作用途徑：其一是直接增加葡萄糖GLUT4轉運和組織利用，并促進糖原和脂肪的合成，這一作用稱之為Ins的合成作用；另一作用是通過Ins的抗脂解作用促進糖的利用。實驗證明，發揮前一作用所需Ins的濃度比發揮后一作用所需濃度要大10倍。這就說明，即使是外周Ins敏感性得到提高，IR的降低在很大程度上是依賴Ins的濃度，Ins濃度的降低，會使葡萄糖的膜GLUT4轉運不會順利進行。我們知道，血糖濃度能維持相對恒定是由于機體內存在一整套高效率的調節機制，精細地控制著血糖的來源與去路，使之達到動態平衡；而胰島素在血糖的調節中起著至關重要的作用。胰島素對血糖的調節機制，首先是使肌肉和脂肪組織細胞膜對葡萄糖的通透性增加，利于血糖進入這些組織進行代謝。胰島素還能誘導葡萄糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的合成，加速細胞內葡萄糖的分解利用。胰島素通過一系列的酶促反應使糖原合成增加，糖的氧化利用、葡萄糖轉變為脂肪的反應增加，血糖去路增快，使糖原分解和糖異生減少或受抑制，使血糖來源減少，最終使血糖濃度降低[5]。

（2）中強度運動對改善DM大鼠脂代謝的效果最好。糖尿病是由于胰島素生物活性或其效應絕對或相對不足，脂肪組織攝取葡萄糖及從血漿中移除甘油三酯減少，脂肪合成減少，脂酶（脂蛋白脂酶）活性異常，脂蛋白代謝障礙，最終導致物質代謝紊亂。

經流行病學資料[6]證實，血脂代謝異常是糖尿病慢性并發癥（心腦腎血管疾病）的主要危險因素，而且脂質代謝紊亂又可加重胰島素抵抗，導致病情的進一步惡化。糖尿病的血脂代謝異常不僅包括脂蛋白數量和質量的異常。還包括脂蛋白代謝的紊亂，其典型脂譜表現為：TG、TC、LDL和FFA升高，HDL降低。我們知道脂蛋白脂酶（LPL）是脂代謝的一個非常關鍵的酶，而LPL的合成和分泌需依賴胰島素的存在，糖尿病時由于胰島素缺乏或胰島素抵抗，使LPL活性降低，導致富含TG的脂蛋白乳糜微粒（CM）和極低密度脂蛋白（VLDL）消除障礙，血漿中TG含量增加；血漿中HDL含量與LPL的活性密切相關，當LPL活性增強時，CM和VLDL的降解產物增加，為合成HDL提供了原料，HDL升高，反之亦然。

大量的研究已表明，運動可改善脂質代謝紊亂。本實驗的研究結果也證實了這一點，DM各運動組TG、TC、LDL-C都低于DM安靜組，而HDL則明顯高于DM安靜組。在三種不同強度的運動組之間，中強度運動組改善脂代謝紊亂的效果最好，TG、TC、LDL都要低于高強度、低強度運動組，而HDL則高于高強度和低強度運動組。至于其機制，可能是中強度運動對提高LPL活性效果最好；也可能與運動量的大小有關，有學者通過運動對TG的研究發現[7]，TG隨運動量不同呈不同程度的降低，運動量越大，TG降低的越明顯。而本實驗也驗證了這一觀點，在本實驗中中強度運動組的運動量最大，故對改善脂代謝紊亂的效果最好。

（3）中強度的有氧運動對提高體內細胞，尤其是骨骼肌細胞對胰島素的敏感性比低強度運動和高強度運動效果更好，能更有效的增加GLUT4從細胞內池向肌質膜及橫管（T管）的轉位，從而使骨骼肌細胞更多的攝取葡萄糖，以達到改善糖代謝的作用[5]。

4 結 論

（1）中強度運動對DM大鼠血糖的控制效果最好，高強度次之；

（2）中強度運動對提高DM大鼠血清Ins水平的效果最為明顯，要優于低強度和高強度運動。

（3）中強度運動對改善DM大鼠脂代謝的效果最好，但與低強度、高強度運動相比，不存在統計學意義。

[1] 梁志鋒，林 軍. 維生素C對四氧嘧啶誘導制作大鼠糖尿病動物模型的影響[J]. 中國現代實用醫學雜志，2006，5（5）：1～4.

[2] 趙杰修，田 野，曹建民，等. 跑臺運動和營養補充對大鼠骨骼肌能量代謝酶的影響[J]. 體育科學，2007，27（1）：68～71.

[3] 胡柏平，倪 靜. 運動應激性潰瘍動物模型的建立及其行為學評價[J].體育科學，2007，27（11）：55～60.

[4] 趙守香，董 鵬. 糖尿病與運動[J].中國慢性疾病預防與控制，2004，12（1）：46～48.

[5] 潘長玉. 糖尿病學[M]. 北京：人民衛生出版社，2007（第5版）.

[6] 李昌祈. 糖尿病最新防治進展[M]. 北京：中國醫藥科技出版社. 1994，6.

[7] Alberti KG,Zimmet PZ.Definition, diagnosis and classification of diabetes mellitus and its complications[J]. Diabet Med, 1998, 15（7）:539～553.

Study of Medium-intensity Exercise on Lipid Metabolism’s Influence in Diabetic Rats

GAO Ming-xin

The two-month-old Wister rats were randomly divided into nornal contrast group（C） and diabetic group（DM）. DM group rats were given injected 50mg/kg Alloxan twice by the tail vein in order to establish diabetic model. After modeling, the DM group rats were divided into a quiet DM group（DQ）, a low-intensity exercise DM group（DSL）, a medium-intensity exercise DM group（DSM） and a high-ntensity exercise DM group（DSH）. According scheduled intensity, DSL group,DSM group and DSH group should exercise training 6 weeks on the treadmill. After 6 weeks training, it was found that FBG, TG, TC, DLD-C of three exercise group rats were lower than DQ group, but HDL-C and Ins were highter than DQ group. If we comparing between the three exercise group, it will find that the DSM group‘s FBG is the lowest, but the body weight and insulin is the highest. With the improvement of lipid‘s metabolism, DSL group is the lowest on TC; DSM group is the lowest on TG and DLD-C;DSH group is the highest on HDL-C. It shows that the medium-intensity treadmill‘s exercise（27m/min） is the most obvious to reduce the DM rat‘s glocose, TG, TC, DLD-C and raise HDL-C and insulin. It will superior to the low-intensity exercise and the high-ntensity exercise.

Medium-intensity exercise; Diabetic rats;Lipid; Insulin

G804.5

A

1007―6891（2013）03―0052―04

2012-08-22

鄭州大學西亞斯國際學院體育學院，河南 新鄭，451150。P.E. College of SIAS International University, Henan Xinzheng, 451150, China.