運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗大鼠攝食量和身體成分的影響

李靜靜，張?jiān)汽?，蔡　明，辛　磊，婁淑?/p>

（上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院，上海200438）

運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗大鼠攝食量和身體成分的影響

李靜靜，張?jiān)汽悾堂?，辛磊，婁淑?/p>

（上海體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)科學(xué)學(xué)院，上海200438）

目的觀察運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗大鼠攝食量和身體成分的影響，以期為運(yùn)動(dòng)健身和運(yùn)動(dòng)減肥提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。方法雄性SD大鼠70只，高脂飼料和普通飼料喂養(yǎng)8周后，根據(jù)體質(zhì)量篩選出肥胖易感和肥胖抵抗大鼠；并分為肥胖易感安靜組（OP）、肥胖易感運(yùn)動(dòng)組（OPE）、肥胖抵抗安靜組（OR）和肥胖抵抗運(yùn)動(dòng)組（ORE）四組，繼續(xù)給予高脂飼料，運(yùn)動(dòng)組適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)一周后，進(jìn)行8周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，采用Prodigy雙能X線骨密度儀測(cè)量大鼠身體成分。結(jié)果（1）與安靜組相比，運(yùn)動(dòng)組大鼠攝食量顯著下降；（2）與安靜組相比，運(yùn)動(dòng)組大鼠體質(zhì)量、脂肪組織量均顯著下降，OPE組大鼠肌肉組織量顯著上升，而ORE組大鼠肌肉組織量未發(fā)生顯著性變化。結(jié)論同一強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗大鼠的肌肉組織量可產(chǎn)生不同的影響，提示運(yùn)動(dòng)健身時(shí)要充分考慮到運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和營(yíng)養(yǎng)補(bǔ)充。

運(yùn)動(dòng)；肥胖易感；肥胖抵抗；攝食量；身體成分

肥胖在世界范圍內(nèi)廣泛流行，成為威脅人類健康的重要公共衛(wèi)生問(wèn)題。肥胖與一些代謝性疾病，如糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化、高血壓等密切相關(guān)［1］。能量攝入過(guò)多和體力活動(dòng)減少是導(dǎo)致肥胖的主要原因［2］。高脂膳食是導(dǎo)致能量過(guò)剩的最常見(jiàn)因素，但在高脂膳食的條件下，并不是所有個(gè)體都發(fā)生肥胖，而是一部分發(fā)生肥胖，稱為肥胖易感，還有一部分不發(fā)生肥胖，稱為肥胖抵抗［3］。肥胖抵抗的出現(xiàn)從另一個(gè)側(cè)面反映出肥胖是遺傳因素與環(huán)境因素相互作用的結(jié)果。已知運(yùn)動(dòng)可減控體質(zhì)量，改變身體組成成分，這可能與運(yùn)動(dòng)時(shí)增加能量消耗，促進(jìn)糖脂代謝有關(guān)，但是否與運(yùn)動(dòng)改變攝食量有關(guān)呢？目前關(guān)于運(yùn)動(dòng)對(duì)攝食量的影響還不是很清楚，關(guān)于運(yùn)動(dòng)對(duì)不同肥胖易感性大鼠攝食量影響的比較研究也少有報(bào)道。鑒于此，本研究選取SD大鼠為研究對(duì)象，通過(guò)高脂飼料喂養(yǎng)建立肥胖易感和肥胖抵抗動(dòng)物模型，觀察運(yùn)動(dòng)對(duì)不同肥胖易感性大鼠攝食量和身體成分的影響，以期為運(yùn)動(dòng)健身、運(yùn)動(dòng)減肥和營(yíng)養(yǎng)干預(yù)提供理論依據(jù)。通過(guò)對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗群體進(jìn)行比較研究，可以為運(yùn)動(dòng)健身和運(yùn)動(dòng)減肥提供新的思路。

1　材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與飼料

清潔級(jí)雄性SD大鼠70只，7周齡，體質(zhì)量180～200 g，購(gòu)自上海西普爾-必凱實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司［SCXK（滬）2013-0016］。3～5只/籠分籠飼養(yǎng)，自由攝食、飲水。室溫控制在22±2 ℃，相對(duì)濕度50%～60%，12 h光照周期（8∶30～20∶30）［SYXK（滬）2012-0003］ 。普通飼料和高脂飼料均購(gòu)于上海斯萊克實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限責(zé)任公司，常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分見(jiàn)表1。其中，高脂飼料和普通飼料能量密度分別為18.6kJ/g和14.4 kJ/g。

動(dòng)物購(gòu)進(jìn)后適應(yīng)性喂養(yǎng)2周，將大鼠按體質(zhì)量隨機(jī)分為普通飼料對(duì)照組（n=20，CF）和高脂飼料組（n=50，HF），飲食干預(yù)8周后，將高脂飼料組大鼠體質(zhì)量超過(guò)普通飼料對(duì)照組大鼠平均體質(zhì)量加1.4倍標(biāo)準(zhǔn)差的大鼠列入肥胖易感組（n=18），將高脂飼料組大鼠體質(zhì)量小于普通飼料對(duì)照組平均體質(zhì)量加l倍標(biāo)準(zhǔn)差的大鼠列入肥胖抵抗組（n=18）［4］。將肥胖易感組和肥胖抵抗組大鼠隨機(jī)分為肥胖易感安靜組（n=10，OP）、肥胖易感運(yùn)動(dòng)組（n=8，OPE）、肥胖抵抗安靜組（n=9，OR）和肥胖抵抗運(yùn)動(dòng)組（n=9，ORE）。

表 1　高脂飼料與普通飼料常規(guī)營(yíng)養(yǎng)成分

1.3運(yùn)動(dòng)方案

運(yùn)動(dòng)干預(yù)期間所有大鼠繼續(xù)高脂飼料喂養(yǎng)，OPE組和ORE組大鼠適應(yīng)性運(yùn)動(dòng)1周（10 m/min，10 min/d），然后進(jìn)行8周的正式跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，每周運(yùn)動(dòng)5 d（周一～周五），運(yùn)動(dòng)時(shí)間安排在16∶00～19∶00。運(yùn)動(dòng)第1、2周具體方案安排如下: 起始速度為11 m/min，時(shí)間為10 min，以后每日運(yùn)動(dòng)時(shí)間增加5 min，跑速增加1 m/min，直至跑速為18 m/min，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為40 min/d。最后6周以跑速18 m/min，運(yùn)動(dòng)時(shí)間為40 min進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，直至實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

1.4攝食量和體質(zhì)量監(jiān)控

整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，每日計(jì)算大鼠攝食量，每周日上午稱量大鼠體質(zhì)量。

1.5雙能X線測(cè)試

運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)束后，經(jīng)體積分?jǐn)?shù)10%水合氯醛腹腔麻醉，雙能X線吸收法測(cè)量大鼠身體成分。測(cè)試儀器為美國(guó)GE公司生產(chǎn)的Prodigy雙能X線骨密度儀（DXA，Prodigy；GE Lunar Corp，Madison，WI USA）。采用小動(dòng)物全身掃描模式，測(cè)量脂肪組織量、肌肉組織量等。

1.6統(tǒng)計(jì)分析

脂肪組織下降率=（安靜組脂肪組織量-運(yùn)動(dòng)組脂肪組織量）/安靜組脂肪組織量×100%；肌肉組織上升率=（運(yùn)動(dòng)組肌肉組織量-安靜組肌肉組織量）/運(yùn)動(dòng)組肌肉組織量×100%。采用SPSS 20.0軟件對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)量資料用均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示。攝食量和體質(zhì)量的組間比較采用重復(fù)測(cè)量方差分析，其他指標(biāo)采用單因素方差分析，P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2　結(jié)果

2.1運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗大鼠攝食量的影響

從圖1可以看出，一周的運(yùn)動(dòng)即可明顯降低肥胖易感和肥胖抵抗組大鼠的攝食量。但在此后的幾周，各組大鼠的攝食量基本穩(wěn)定，運(yùn)動(dòng)未引起大鼠攝食量的繼續(xù)減少。而通過(guò)比較OP組和OR組大鼠的攝食量，未觀察到兩組大鼠的攝食量存在明顯差異。

2.2運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗大鼠體質(zhì)量和身體成分的影響

從圖2可以看出，在沒(méi)有人為限制飲食的條件下，運(yùn)動(dòng)2周即可明顯降低肥胖易感組大鼠的體質(zhì)量，運(yùn)動(dòng)3周可明顯降低肥胖抵抗組大鼠的體質(zhì)量，在整個(gè)運(yùn)動(dòng)周期，OPE組和ORE組大鼠體質(zhì)量基本維持不變，而OP組和OR組大鼠體質(zhì)量則持續(xù)緩慢增長(zhǎng)，顯示運(yùn)動(dòng)可以起到很好的控制體質(zhì)量作用。

表2結(jié)果顯示: 與安靜組相比，運(yùn)動(dòng)組大鼠脂肪組織量均顯著低于相應(yīng)的對(duì)照組（P＜0.01）；OPE組和ORE組脂肪組織下降率分別達(dá)到50.2%和40.9%。運(yùn)動(dòng)也明顯提高了肥胖易感組大鼠的肌肉組織量（P＜0.05），肌肉組織上升率為12.4%。但在肥胖抵抗組，運(yùn)動(dòng)未引起肌肉組織量的明顯增加（P＞0.05），肌肉組織上升率僅為2.0%。

圖 1　運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗大鼠攝食量的影響

表 2　大鼠身體成分

圖 2　運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗大鼠體質(zhì)量的影響

3　討論

3.1運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗大鼠攝食量的影響

一般認(rèn)為，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可以增加正常人的食欲和攝食量，主要是為了維持機(jī)體的能量平衡，機(jī)體要通過(guò)增加攝食量來(lái)補(bǔ)充消耗的能量［5］。但是也有研究［6］顯示，對(duì)于超重和肥胖人群，運(yùn)動(dòng)并不一定會(huì)刺激機(jī)體相應(yīng)地增加能量攝入。本實(shí)驗(yàn)觀察到，運(yùn)動(dòng)可引起肥胖易感和肥胖抵抗大鼠攝食量的顯著下降，且在運(yùn)動(dòng)后一周攝食量即明顯減少，提示運(yùn)動(dòng)對(duì)攝食量的影響可能與多種因素有關(guān)。正常情況下，食欲由下丘腦內(nèi)一組肽能神經(jīng)元控制。其中，黑素細(xì)胞皮質(zhì)素原（pro-opiomelanocortin，POMC）/可卡因-苯丙胺調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄肽（cocaine amphetamine-regulated transcript，CART）神經(jīng)元為抑制食欲的肽能神經(jīng)元，刺鼠相關(guān)蛋白（agouti-related protein，AGRP）/神經(jīng)肽Y（neuropeptide Y，NPY）神經(jīng)元為促進(jìn)食欲的肽能神經(jīng)元［7］，這些神經(jīng)元的活動(dòng)受血液內(nèi)瘦素、胰島素或者腸肽等激素水平的影響，而運(yùn)動(dòng)可能會(huì)對(duì)上述物質(zhì)在血液內(nèi)水平產(chǎn)生一定的影響，從而影響到食欲。本研究中運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度為18 m/min，每日運(yùn)動(dòng)40 min，參照Bedford等［8］方法，屬中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)，大鼠采用上述運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度持續(xù)運(yùn)動(dòng)8周后，體質(zhì)量和脂肪組織量下降，可能會(huì)引起大鼠血液內(nèi)瘦素和胰島素水平的下降，瘦素和胰島素敏感性上升，腸道衍生激素酪酪肽（Peptide tyrosine-tyrosine，PYY）水平上升等現(xiàn)象。陳麗等［9］報(bào)道單純性肥胖癥患者進(jìn)行為期6個(gè)月的適量運(yùn)動(dòng)（每日走步30 min，60步/min），發(fā)現(xiàn)空腹胰島素和瘦素水平均顯著下降，瘦素敏感性上升。Jones等［10］對(duì)肥胖青少年的研究中指出，以60%～85%VO2max的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度，每周運(yùn)動(dòng)三次，每次1 h，堅(jiān)持8個(gè)月后，血漿PYY水平顯著上升，這些調(diào)節(jié)食欲的信號(hào)物質(zhì)穿過(guò)血腦屏障到達(dá)下丘腦，作用于下丘腦促食欲或抑食欲神經(jīng)元，抑制NPY的合成，激活POMC神經(jīng)元，起到抑制食欲的作用，從而減少了攝食量。

此外，本研究還表明，肥胖易感和肥胖抵抗組大鼠的攝食量總體接近，運(yùn)動(dòng)后攝食量下降速度也基本持平，顯示在高脂膳食條件下是否發(fā)生肥胖，可能與個(gè)體的能量利用率有關(guān)，肥胖易感大鼠可能具有充分利用能源物質(zhì)進(jìn)行脂質(zhì)積聚與體質(zhì)量增加的能力，其體內(nèi)的能量效能明顯高于肥胖抵抗大鼠［11］。

3.2運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗大鼠體質(zhì)量和身體成分的影響

有研究［12］顯示: 有氧運(yùn)動(dòng)可以減少機(jī)體脂肪組織量、增加肌肉組織量，使人體成分構(gòu)成更趨合理。8周的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可改變大鼠的身體成分，減少體內(nèi)脂肪的堆積，增加肌肉百分比［13］。本研究顯示，2～3周的有氧運(yùn)動(dòng)即可顯著降低大鼠的體質(zhì)量，經(jīng)過(guò)8周有氧運(yùn)動(dòng)，大鼠的脂肪組織量顯著減少，提示有氧運(yùn)動(dòng)可起到良好的降低脂肪體質(zhì)量的作用，其可能的機(jī)制是: 首先，長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)可增加機(jī)體的能量消耗，尤其是增加脂肪供能比例，而運(yùn)動(dòng)對(duì)各種供能物質(zhì)的利用比率主要取決于運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度與運(yùn)動(dòng)持續(xù)時(shí)間，在一定范圍內(nèi)運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度越小，持續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)間越長(zhǎng)，依靠脂肪氧化供能占能量代謝的百分率也越高［14］。其次，長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)能調(diào)節(jié)脂肪代謝相關(guān)激素的分泌，運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)體交感神經(jīng)興奮性提高，促使脂解激素（皮質(zhì)醇、兒茶酚胺等）的分泌量增加，脂肪組織的脂解作用增強(qiáng)，從而減少體內(nèi)脂肪細(xì)胞的體積，減少體脂含量［15］。再次，運(yùn)動(dòng)引起的血液內(nèi)胰島素、瘦素、腸肽等水平的變化，作用于下丘腦食欲調(diào)節(jié)中樞，可抑制食欲，減少攝食量，進(jìn)一步加重了機(jī)體的能量負(fù)平衡狀態(tài)，從而促進(jìn)更多脂肪的分解。

正常情況下，肌肉蛋白質(zhì)合成和分解速率基本平衡，當(dāng)?shù)鞍缀铣纱笥诘鞍追纸鈺r(shí)，肌肉質(zhì)量就會(huì)增加［16］。本研究顯示，運(yùn)動(dòng)明顯提高了肥胖易感大鼠的肌肉組織量，而未引起肥胖抵抗大鼠肌肉組織量的明顯增加，提示運(yùn)動(dòng)可使肥胖易感大鼠體內(nèi)蛋白合成代謝大于分解代謝。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的可能原因是：一方面蛋白質(zhì)代謝主要受激素的調(diào)節(jié)，研究表明，運(yùn)動(dòng)時(shí)胰島素［13］和睪酮［17］減少，兒茶酚胺［18］及皮質(zhì)酮［19］增多，肌糖原大量消耗，蛋白質(zhì)分解增強(qiáng)，促使運(yùn)動(dòng)后合成代謝增強(qiáng)，從而增加肌肉組織量［20］；另一方面，在本研究中，所有大鼠運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)時(shí)間相同，但由于肥胖易感大鼠體質(zhì)量顯著高于肥胖抵抗大鼠，因此其身體負(fù)荷增加，與肥胖抵抗大鼠單純的有氧耐力運(yùn)動(dòng)相比，肥胖易感大鼠所做的運(yùn)動(dòng)相當(dāng)于在有氧耐力運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上增加了抗阻力訓(xùn)練，而抗阻力訓(xùn)練是影響肌肉合成的重要因素，可使肌肉收縮蛋白合成加強(qiáng)，肌肉重量增加，其增肌效果較有氧耐力運(yùn)動(dòng)顯著［21］，至于肥胖抵抗大鼠肌肉組織量沒(méi)有明顯增加的原因，則可能是運(yùn)動(dòng)時(shí)參與供能的蛋白質(zhì)較多所致。綜合分析運(yùn)動(dòng)對(duì)肥胖易感和肥胖抵抗大鼠脂肪和肌肉組織量的影響，提示有氧耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合抗阻力訓(xùn)練對(duì)減少脂肪體質(zhì)量和增肌作用更加顯著，這與代毅等［22］的研究相一致。此外，還提示運(yùn)動(dòng)健身和運(yùn)動(dòng)減肥時(shí)應(yīng)注意運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的選擇。

8周中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)可降低不同肥胖易感性大鼠的脂肪組織量和骨礦鹽含量。同樣強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)可增加肥胖易感大鼠的肌肉組織量，但對(duì)肥胖抵抗大鼠的肌肉組織量無(wú)影響，提示在運(yùn)動(dòng)健身過(guò)程中，要充分考慮到個(gè)體的運(yùn)動(dòng)目的以選擇相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度和運(yùn)動(dòng)形式。

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Effects of Exercise on Food Intake and Body Composition in Obesity-prone and Obesity-resistant Rats

LI Jing-jing，ZHANG Yun-li，CAI Ming，XIN Lei，LOU Shu-jie
（School of Kinesiology，Shanghai University of Sport，Shanghai 200438，China）

ObjectiveTo observe the effects of exercise on food intake and body composition in obesity-prone and obesity-resistant rats，in order to provide experimental evidence for fitness and exercise for weight loss. MethodsSeventy male SD rats were fed with high-fat diet or normal diet，after 8 weeks，obesity-prone and obesity-resistant rats were screened out based on body weight；then they were divided into four groups: obesity-prone quiet group （OP），obesity-prone exercise group （OPE），obesity-resistant quiet group （OR） and obesity-resistant exercise group （ORE），and all animals were continued to be given high-fat diet，the exercise groups were arranged to adaptive exercise for one week，then were performed eight weeks treadmill exercise，and the body composition of rats were measured using the Prodigy dual-energy X-ray absorptiometry. Results（1） Compared with the quiet groups，food intake in the exercise groups were decreased significantly；（2） Compared with the quiet groups，body weight and fat tissue in the exercise groups were significantly decreased，the amount of muscle tissue of rats in OPE group were significantly increased，and the amount of muscle tissue of rats in ORE group were not changed significantly. ConclusionThe same intensity exercise can produce different effects on the amount of muscle tissue in obesity-prone and obesity-resistant rats，it is necessary to fully take the intensity and nutritional supplements into account when exercise used for fitness.

Exercise；Obesity-prone；Obesity-resistant；Food intake；Body composition

R455 Q95-33

A

1674-5817（2015）03-0202-05

10.3969/j.issn.1674-5817.2015.03.005

2015-01-21

上海市人類運(yùn)動(dòng)能力開(kāi)發(fā)與保障重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（上海體育學(xué)院）（No.11DZ2261100）；研究生創(chuàng)新培育計(jì)劃（No.yjscx2014030）

李靜靜（1988-），女，在讀碩士生，研究方向: 運(yùn)動(dòng)與腦健康，E-mail: 963161527@qq.com

婁淑杰（1963-），女，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向:運(yùn)動(dòng)對(duì)腦組織代謝及功能的影響。E-mail: shujielou319@163.com