陳瑜文，林文弢，邱烈峰，翁錫全

（1.廣東海洋大學 體育與休閑學院，廣東 湛江 524008；2.廣州體育學院 省重點生化實驗室，廣東 廣州 510075；3.信陽師范學院 體育學院，河南 信陽 464000）

間歇低氧運動對肥胖大鼠食欲的影響及其機制分析

陳瑜文1，林文弢2，邱烈峰3，翁錫全2

（1.廣東海洋大學 體育與休閑學院，廣東 湛江 524008；2.廣州體育學院 省重點生化實驗室，廣東 廣州 510075；3.信陽師范學院 體育學院，河南 信陽 464000）

探討間歇低氧運動對營養(yǎng)性肥胖 SD大鼠攝食的影響并分析其可能機制，為間歇低氧減肥提供理論依據。為此，通過對雄性SD大鼠飼喂高脂飼料建立營養(yǎng)性肥胖模型，然后進行為期4周的間歇低氧運動(運動速度為20 m/min， (O2)前2周為15.4%，后2周為14.5%)。間歇低氧運動組進行4周間歇低氧運動刺激。結果發(fā)現：與常氧安靜組相比，常氧運動組和間歇低氧運動組肥胖 SD大鼠下丘腦瘦素和瘦素受體含量增加(常氧運動組 P<0.05，間歇低氧運動組P<0.01)，大鼠的每日攝食量減少。與常氧運動組相比，間歇低氧運動組肥胖SD大鼠下丘腦瘦素和瘦素受體含量增加(瘦素P<0.05，瘦素受體P<0.01)。結果說明：1)間歇低氧運動抑制了肥胖大鼠的食欲，減少了攝食量，減緩了大鼠體重的增加，并且間歇低氧效果比單純運動效果好；2)間歇低氧運動抑制大鼠食欲可能與大鼠下丘腦瘦素和瘦素受體含量增加，進而抑制神經肽Y有關。

運動生物化學；食欲；間歇低氧運動；肥胖大鼠

隨著生活水平的不斷提高和生活方式的改變，肥胖的發(fā)生率越來越高。肥胖常會導致許多疾病的發(fā)生，影響身體健康及壽命，如今已成為危害公眾健康的重要因素之一。因此，尋找預防和治療肥胖的有效方法成為醫(yī)學界亟待解決的問題。肥胖是由特定的生化因子引起的一系列進食調控和能量代謝紊亂的疾病。在我們以往的低氧運動實驗中，發(fā)現大鼠在低氧環(huán)境下運動時攝食減少、體重下降、體脂降低。本研究試圖通過研究間歇低氧運動對肥胖 SD大鼠攝食因子的影響，來分析間歇低氧運動減少攝食、降低體重的機制，進而為低氧運動減控體重提供理論依據。

1 實驗對象與方法

1.1 實驗對象

實驗對象為70只Sprague－Dawly(SD)雄性健康大鼠，出生21 d，斷奶3 d，由中山醫(yī)科大學動物研究中心提供(體質量為(60±10) g，身長約10 cm)。實驗大鼠隨機分為正常對照組(10只)和肥胖造模組(60只)。大鼠以5只一籠飼養(yǎng)于塑料籠內，塑料籠口用不銹鋼網蓋好。網上放置飼料和水(每天更換)，大鼠自由攝食?；\內底部鋪墊干燥墊料，并定時更換。動物房內自然晝夜節(jié)律變化光照，利用排氣扇保持通風，空調定溫((23±2) ℃)，相對濕度(RH)40%～60%。

1.2 肥胖大鼠造模與分組

正常對照組喂養(yǎng)普通飼料，造模組大鼠喂養(yǎng)高脂飼料，模型飼料配方每100 g飼料中：奶粉10 g、豬油10 g、全蛋粉13 g、白糖7 g、普通飼料6O g以及濃縮魚肝油10滴[1]。所有飼料混勻后加適量水壓成條狀，烘干即成。飼養(yǎng)6周后根據大鼠體重來判斷造模情況。造模組體重超過用普通飼料喂養(yǎng)大鼠的平均體重10%的大鼠作為肥胖模型組大鼠[2-3]，并于造模成功的SD大鼠中挑選40只，隨機分為常氧安靜組、間歇低氧安靜組、常氧運動組和間歇低氧運動組，每組10只。

1.3 干預方式

對造模成功的肥胖SD大鼠進行4周間歇低氧運動干預。間歇低氧安靜組和間歇低氧運動組每天進行4 h的低氧(氧體積分數為15.4%)刺激；實驗過程中常氧運動組的運動強度與間歇低氧運動組的低氧與運動的復合強度(低氧+運動)相一致，其運動強度的設定均根據實驗中常氧運動組大鼠25 m/min跑速與間歇低氧運動組大鼠 20 m/min的跑速時的血乳酸均為 4 mmol/L。常氧運動組進行25 m/min、5 d/周、1 h/d的跑臺運動，間歇低氧運動組進行20 m/min、5 d/周、1 h/d的跑臺運動。實驗中采用美國Hypoxico公司生產的低氧分壓系統(HTS)，造成人工的常壓低氧環(huán)境；動物跑臺為購于杭州立泰科技有限公司的 BCPT-98型電動動物跑臺。

1.4 樣品采集與測試方法

試驗期間，每天定時稱量大鼠體重和計算24 h內飼料消耗量。在末次干預24 h后，進行禁食過夜、取樣。腹腔注射體積分數為10%水合三氯乙醛溶液(劑量為0.3 mg/g)麻醉，用血清管進行腹主動脈取血，然后進行3 000 r/min離心20 min，取血清于-20℃低溫保存，待測有關指標。

取完樣后，斷頭并剪開顱骨取出整個大腦，在冰浴上小心剝離出下丘腦組織并稱重，然后放入玻璃勻漿管中，加入2 mL的質量分數為0.86%的生理鹽水于冰浴中充分勻漿，隨后離心20 min(3 000 r/min)，取上清液待測。

血清瘦素、神經肽Y和下丘腦瘦素、瘦素受體等指標采用酶聯免疫法測定，試劑盒分別由ADL和BPB公司生產。蛋白定量測定所用的考馬斯亮蘭試劑由西安沃爾森公司生產，標準蛋白由南京建成生物研究所生產。測試方法嚴格按照試劑盒說明書進行。

1.5 數據統計

運用肖維勒準則對原始數據進行異常數值篩選。采用SPSS11.0統計軟件進行one-way ANOVA檢驗，實驗數據以平均值±標準差(±s)表示。

2 實驗結果及分析

2.1 間歇低氧運動前后各組大鼠的體重

從表1可以看出，在間歇低氧運動前常氧安靜組、間歇低氧安靜組、常氧運動組和間歇低氧運動組4組SD大鼠的體重差異無顯著性，但與正常對照組SD大鼠相比均顯著升高。表明營養(yǎng)性肥胖大鼠模型建立，運動前各組大鼠的初始條件一致。

經過4周間歇低氧運動后，與常氧安靜組相比，間歇低氧運動組大鼠的體重顯著性下降(P<0.01)，已降至正常對照組水平。而間歇低氧安靜組和常氧運動組大鼠的體重雖有下降趨勢，但無統計學意義。

表1 間歇低氧運動前后各組大鼠體重(±s)的變化 g

表1 間歇低氧運動前后各組大鼠體重(±s)的變化 g

1)與常氧安靜組比較P<0.01；2)與間歇低氧安靜組比較P<0.05

組別 運動前 運動后正常對照組 248.86±29.55 315.14±44.49常氧安靜組 317.56±31.56 376.13±52.68間歇低氧安靜組 313.00±41.05 361.13±48.20常氧運動組 317.60±31.91 333.00±38.70間歇低氧運動組 313.50±40.24 308.70±47.001)2)

2.2 間歇低氧運動期間各組大鼠體重的變化

圖1顯示，低氧安靜組、常氧運動組和間歇低氧運動組3組大鼠的體重在4周間歇低氧運動期間均比常氧安靜組低，表明低氧、運動都可減緩 SD大鼠的體重增加，其中，以間歇低氧和運動相結合的方式效果最好。

圖1 間歇低氧運動期間大鼠的體重變化

2.3 間歇低氧運動期間各組大鼠攝食情況

圖2表明，在4周的間歇低氧運動期間，與常氧安靜組相比，間歇低氧安靜組、常氧運動組和間歇低氧運動組3組大鼠的平均日攝食量均下降。

圖2 間歇低氧運動期間大鼠的平均日攝食量變化

2.4 四周間歇低氧運動對大鼠攝食相關因子的影響

從表2可以看出，與常氧安靜組相比，間歇低氧安靜組、常氧運動組和間歇低氧運動組3組大鼠下丘腦的瘦素(Leptin)和瘦素受體(Leptin-R)均有升高的趨勢，其中，常氧運動組和間歇低氧運動組具有統計學顯著性意義(常氧運動組 P<0.05，間歇低氧運動組P<0.01)；與間歇低氧安靜組和常氧運動組相比，間歇低氧運動組大鼠下丘腦的瘦素和瘦素受體也顯著性升高(與間歇低氧運動組比較P<0.01，與常氧運動組比較P<0.05)。然而，試驗中各組大鼠血清神經肽 Y(NPY)變化不大。

表2 4周間歇低氧運動對大鼠下丘腦的瘦素、瘦素受體及血清神經肽Y的影響(±s)

表2 4周間歇低氧運動對大鼠下丘腦的瘦素、瘦素受體及血清神經肽Y的影響(±s)

1)與常氧安靜組比較P<0.05；2)與常氧安靜組比較P<0.01；3)與間歇低氧安靜組比較P<0.01；4)與常氧運動組比較P<0.05；5)與常氧運動組比較P<0.01

組別 c(血清NPY)/(μmol·L-1)ρ(血清Leptin）/(ng·mL-1)w(下丘腦Leptin)/(ng·mg-1)m(下丘腦Leptin－R)/(nmol·mg-1）正常對照組 3.85±0.44 21.23±4.14 1.65±0.851) 12.60±3.21常氧安靜組 3.66±0.57 26.19±1.172) 0.84±0.52 9.08±2.09間歇低氧安靜組 3.55±0.44 23.44±2.42 1.28±0.36 11.66±3.46常氧運動組 3.54±0.70 21.71±3.481) 1.80±0.571) 12.61±1.151)間歇低氧運動組 3.63±0.76 20.85±2.181) 2.36±0.492)3)4) 17.63±4.022)3)5)

3 討論

從基本能量代謝的生物物理學角度來看，肥胖是能量過剩造成的。減少能量的攝入，對一部分肥胖者可以達到減重的目的。中樞神經系統是能量平衡的重要調節(jié)者，下丘腦是控制采食量、能量消耗和體重的CNS區(qū)的關鍵部位之一，存在著復雜的“食欲調節(jié)網絡”(appetite regulation network，ARN)。下丘腦的“食欲調節(jié)網絡”通過各種食欲調節(jié)因子(包括食欲促進因子和食欲抑制因子)的信號傳遞作用，對哺乳動物的食欲進行綜合調節(jié)。

瘦素通過與瘦素受體的結合而影響著機體許多生理系統和代謝通路，在控制體脂、能量平衡等方面發(fā)揮作用[4]。多數資料顯示，瘦素參與攝食行為及體內能量代謝調節(jié)的主要途徑是瘦素與中樞神經系統瘦素受體結合后通過抑制下丘腦弓狀核神經肽Y(Neuropeptide Y，NPY)神經元合成與釋放NPY，進而參與攝食行為和能量代謝的調控[5]。

NPY是下丘腦“食欲調節(jié)網絡”中重要的食欲促進因子。NPY通過與受體Y1和Y5相互作用，發(fā)揮促進食欲的作用。NPY對其他多種食欲促進因子和抑制因子具有調節(jié)作用。同時，NPY對食欲的促進作用也受其他食欲調節(jié)因子的影響。食欲抑制因子瘦素對其就有一定的抑制作用。在許多肥胖嚙齒類動物和禁食鼠模型中，下丘腦NPY的表達上升，通過瘦素處理可以直接抑制NPY從動物下丘腦釋放。

本實驗結果顯示，模型組大鼠血清瘦素水平較正常組明顯升高，而下丘腦中瘦素水平明顯低于正常組，提示肥胖大鼠存在著高瘦素血癥。肥胖大鼠經過4周間歇低氧運動刺激后，大鼠血清瘦素水平明顯降低，與Zaccaria[6]的研究結果一致。然而，大鼠下丘腦瘦素和瘦素受體水平明顯升高，而大鼠攝食減少。提示，間歇低氧運動對下丘腦的“食欲調節(jié)網絡”產生影響，進而抑制大鼠的食欲。間歇低氧運動可能是通過提高下丘腦中瘦素和瘦素受體的水平，使下丘腦NPY的水平降低，進而抑制大鼠的食欲，使大鼠的攝食量減少。

下丘腦瘦素水平升高的原因可能是間歇低氧運動通過使血中游離的瘦素量增加和(或)提高瘦素的血腦屏障通過率。而下丘腦瘦素受體水平升高的原因除間歇低氧運動可能通過提高瘦素受體的血腦屏障通過率這一途徑外，還可能通過間歇低氧刺激促進下丘腦瘦素受體基因表達這一途徑來實現。下丘腦瘦素和瘦素受體濃度升高可以通過抑制下丘腦弓狀核 NPY神經元合成與釋放NPY，進而參與攝食行為和能量代謝的調控[5]。瘦素可能通過2條途徑來抑制NPY的促攝食作用：1)直接作用。瘦素可能抑制下丘腦NPY mRNA的轉錄并促進 NPY的分解，從而降低 NPY的合成(Ahima，1996)；瘦素還可通過抑制 NPY神經元上的cAMP-蛋白激酶A來減少細胞內的Ca2+濃度，從而直接抑制NPY神經元的活性(Zhao等，2002)。2)間接作用。瘦素能激活其它神經元，產生一些神經遞質，來抑制NPY的作用。如瘦素能增加α-促黑素細胞激素(α-MSH)和MCR-4受體的表達，并增加它們對NPY的抑制作用(Kask，2000)。此外，瘦素可通過激活產生CART、CRH等來抑制NPY的合成(Miyoung，1998；Matteri1，2001)。

然而，本研究中各組試驗大鼠血清NPY濃度變化不大，與下丘腦瘦素和瘦素受體沒有相關性，這可能是由于下丘腦中的NPY與血清中的NPY來自于不同的組織，各自有著不同的調控系統，完成各自的特定生理功能[6]，并且血清中的NPY可能不能通過血腦屏障。

當然，間歇低氧運動還可能通過其它的途徑來抑制食欲。如：1)低氧降低食欲肽在下丘腦的表達，進而抑制食欲；2)低氧促進促腎上腺皮質激素分泌，進而抑制食欲；3)運動導致下丘腦中胰島素的增加，抑制下丘腦的神經肽 Y(NPY)的 mRNA的表達，減少其含量，抑制其活性，減少攝食量[7]。

另外，試驗中發(fā)現，間歇低氧安靜組大鼠與常氧安靜組大鼠的攝食量差值存在一定的波動，即在第 1周和第3周兩者的差值較大，而在第2周和第4周兩者的差距縮小。提示，大鼠對間歇低氧刺激可能存在一定的適應性，隨著大鼠對間歇低氧刺激的不斷適應，間歇低氧對大鼠攝食的抑制將逐漸減弱。

[1]朱惠蓮，許月初，蔣卓勤，等. 丙酮酸對肥胖大鼠體重和脂肪代謝的影響[J]. 營養(yǎng)學報，2002，24(3)：229-232.

[2]Stephen C Woods，Randy J Seeley，Paul A Rushing，et al. A controlled high fat diet induces an obese syndrome in rats[J]. J Nutr，2003，133(4)：1081-1087.

[3]陳佳紅，崔建美，楊永清，等. 針刺和飲食結構調整對實驗性肥胖大鼠減肥作用的效應研究[J]. 上海針灸雜志，2006，25(4)：32-34.

[4]Miczke A，Pupek M D. Leptin and obesity[J]. Pol Merkuriusz Lek，2000，8(44)：109-112.

[5]Stphens T W，Basinski M，Bristow P K，et al. The role of neuropeptide Y in the antiobesity action of the obese gene product [J]. Nature，1995，377：530-532.

[6]Zaccaria M，Ermolao A，Bonvicini P，et al. Decrease serum leptin levels during prolonged high altitude exposure[J]. J Appl Physiol，2004，92(3)：249-253.

[7]張纓，馮美云，吳昊，等. 有氧運動訓練對大鼠下丘腦食欲調節(jié)肽的影響[J]. 中國運動醫(yī)學雜志，2002，21(1)：19-22.

Analysis of the effect of intermittent hypoxic exercising on the appetite of obese rats and its mechanism

CHEN Yu-wen1，LIN Wen-tao2，QIU Lie-feng3，WENG Xi-quan1
（1.School of Sports and Leisure，Guangdong Ocean Univesity，Zhanjiang 524088，China；2.Provincial Key Laboratory of Biochemistry，Guangzhou Sport University，Guangzhou 510075，China；3.School of Physical Education，Xinyang Normal University，Xinyang 464000，China）

The authors probed into the effect of intermittent hypoxic exercising on the ingestion of nutritional obese SD rats, so as to provide a theoretical criterion for weight reduction through intermittent hypoxic exercising. Hence,the authors established a nutritional obesity model for feeding male SD rats with high fat feed, then let the rats in the intermittent hypoxic exercising group do a 4-week intermittent hypoxic exercise (exercising speed: 20 m/min,(O2): 15.4% in the first two weeks, 14.5% in the last two weeks), and revealed the following findings: as compared with the rats in the normoxic calm group, the contents of hypothalamus leptins and leptin receptors of obese SD rats in the normoxic exercising group and intermittent hypoxic exercising group increased (the rats in the normoxic exercising group: P<0.05, the rats in the intermittent hypoxic exercising group: P<0.01), and the daily ingestion of the rats decreased; as compared with the rats in the normoxic exercising group, the contents of hypothalamus leptins and leptin receptors of obese SD rats in the intermittent hypoxic exercising group increased (leptins: P<0.05,leptin receptors: P<0.01). The findings indicated the followings: 1) intermittent hypoxic exercising restrained the appetite of obese rats, reduced their ingestion, and slowed down the increase of their weight; the effect of intermittent hypoxic exercising was better than the effect of simple exercising; 2) intermittent hypoxic exercising restraining the appetite of the rats may be related to the restraining of neuropeptide Y as a result of the increase of the contents of hypothalamus leptins and leptin receptors of the rats.

exercise biochemistry；appetite；intermittent hypoxic exercising；obese rat

陳瑜文(1962-)，男，講師，研究方向：體育教學、運動生物化學。通訊作者：邱烈峰。

G804.7

A

1006-7116(2011)04-0133-04

2010-12-08

·運動人體科學·