柏建清 (淮陰師范學院體育學院，江蘇 淮安 223300)

胰島素抵抗(IR)即胰島素敏感性降低是非胰島素依賴型糖尿病(NIDDM)的發(fā)病基礎，也是其發(fā)病的中心環(huán)節(jié)，改善胰島素敏感性對預防和治療糖尿病有重要的意義。運動可增強人體對胰島素的敏感性從而改善IR，是防治糖尿病的有效措施之一。而運動對胰島素敏感性影響的時相性變化過程的文獻報道甚少。本研究旨在觀察經過6 w有氧運動的大鼠在最后一次訓練結束后即刻、24 h、48 h、72 h血清胰島素敏感性的時相性變化過程，為運動防治糖尿病提供有意義的理論依據。

1 材料與方法

1.1 動物及分組 健康雄性SD大鼠50只，8周齡，體重(202.18±23.57)g，組間差異不具有顯著性，徐州醫(yī)學院動物實驗中心提供。隨機分為5組(n=10):安靜對照組(C):不外加運動。有氧運動組(T):分4組，均實施有氧運動方案。①有氧運動即刻組(T0):最后一次訓練結束后即刻處死。②有氧運動后24 h組(T1):最后一次訓練結束后24 h處死。③有氧運動后48 h組(T2):最后一次訓練結束后48 h處死。④有氧運動后72 h組(T3):最后一次訓練結束后72 h處死。飼養(yǎng)條件:單籠飼養(yǎng)，飼養(yǎng)籠選用塑料制品，并配合不銹鋼罩，自然光照，通風條件良好，室溫18℃ ～25℃，相對濕度50% ～55%，國家標準嚙齒類動物固體混合飼料喂養(yǎng)，自由進食飲水。

1.2 預實驗-測定乳酸閾跑速 乳酸閾跑速的測定:從所有大鼠中隨機抽取6只，采用逐級遞增負荷跑臺運動，起始跑速為25 m/min，每5分鐘遞增3 m/min，至40 m/min。分別采取安靜時和各級負荷后即刻大鼠尾血測定血乳酸(LA)。根據安靜時和各級負荷血乳酸濃度的平均值，采用Beaver等的對數轉換法，即Log-Log法，求得的乳酸閾跑速為30.2 m/min。

1.3 有氧運動方案 實驗大鼠常規(guī)喂養(yǎng)1 w，并在水平跑臺上進行適應性慢跑，前兩天的速度為10 m/min，每次慢跑不超過5 min，2 d后分別以10、15 m/min速度各跑5 min。有氧運動組大鼠適應性訓練后休息2 d，即在水平跑臺進行正式訓練，訓練強度根據乳酸閾實驗結果，采用逐級遞增方式至第5周達到90%乳酸閾跑速(27 m/min)，以保證大鼠進行的均為有氧運動。正式訓練共6 w，每周訓練5 d，休息2 d。第1周為15 m/min、15 min，第 2 周為 18 m/min、20 min，第 3 周為21 m/min、30 min，第 4 周為 24 m/min、40 min，第 5 ～6 周為27 m/min、50 min。

1.4 樣品的采集和制備 經過6 w的飼養(yǎng)和訓練后，T0組于最后一次訓練結束后即刻與安靜對照組同時取材，T1～T3組分別于最后一次訓練結束后24 h、48 h、72 h于安靜狀態(tài)下取材。各組取材時間均為上午8:00～10:00。所有大鼠均禁食12～14 h，其間自由飲水。取樣前，腹腔注射20%氨基甲酸乙酯(1.5～2 g/kg)麻醉，摘除眼球取血，常規(guī)制備血清。

1.5 測試方法 放射免疫(RIA)法測定血清中胰島素含量，測量儀器為GC-1200γ放射免疫計數器。胰島素放射免疫分析試劑盒購于中國原子能科學研究院同位素所。血清葡萄糖含量采用GOD-PAP法測定，測量儀器為分光光度儀(7230 G)。葡萄糖測定試劑盒購于上海榮盛生物技術有限公司。

2 結果

與C組相比，有氧運動訓練各組大鼠血糖無明顯波動(P＞0.05)。與 C組相比，T0、T1組顯著下降 (P＜0.05，P＜0.01)，T2、T3組下降不具有顯著性(P＞0.05)。各組下降幅度分別為15%、56%、11%、8%。與C組相比，T1組胰島素敏感指數(ISI)顯著升高(P ＜0.01)，T0、T2、T3組有升高趨勢，但不具有顯著性差異(P＞0.05)。各組上升幅度分別為4.6%、15.5%、3%、2%。見表1。

表1 各組大鼠血糖、血清胰島素含量和ISI的變化()

表1 各組大鼠血糖、血清胰島素含量和ISI的變化()

與C組比較:1)P＜0.05，2)P＜0.01

組別 n 血糖(mmol/L)10 5.43±0.37 26.24±4.19 －4.96±0.44 T0組 9 5.09±0.46 22.25±4.251) －4.73±0.67 T1組 8 5.68±0.38 11.59±2.712) －4.19±0.232)T2組 8 5.29±0.25 23.30±2.97 －4.81±0.30 T3組ISI C組血清胰島素(μIU/ml)9 5.36±0.36 24.14±3.67 －4.86±0.28

3 討論

目前，越來越多的流行病學研究的結果已經證實，NIDDM的發(fā)病率與人群的運動水平密切相關。長期缺乏運動、高脂高糖飲食通常是造成IR和(或)高胰島素血癥的主要原因，而規(guī)則的體育運動、適度減重以及低脂肪、富含纖維素的低熱量膳食可改善胰島素的敏感性。張愛芳等〔1〕研究發(fā)現，大鼠在跑臺上進行35 m/min，35 min的運動后即刻，血糖及胰島素明顯降低，24 h有恢復的趨勢，但仍低于運動前水平。陳松娥等〔2，3〕分別用抗阻訓練和有氧運動對絕經后婦女的研究發(fā)現，抗阻訓練和有氧運動后血糖濃度無明顯變化，但血胰島素濃度下降，胰島素敏感性顯著增加，說明有氧運動可改善絕經后婦女的胰島素抵抗。本研究發(fā)現，有氧運動各組大鼠血糖無明顯波動可能與以下因素有關。首先，運動中交感神經興奮，引起腎上腺素濃度增加。一方面，通過β-腎上腺素受體激活腺苷酸環(huán)化酶(CAMP)觸發(fā)耦聯反應，引起激素敏感性的脂肪酶活性增加，促進脂肪水解。另一方面，腎上腺素還抑制肌肉攝取葡萄糖，促進胰高血糖素的分泌，抑制胰島素的分泌。其次，血漿FFA濃度升高，導致脂肪酸氧化增加，進而生成的乙酰輔酶A增多，這會抑制丙酮酸脫氫酶的活性，糖分解減少，從而節(jié)約了糖。乙酰輔酶A/輔酶A比率增加也會抑制磷酸果糖激酶(PFK)、己糖激酶(HK)的活性。這些因素綜合作用的結果，使得糖酵解率和糖原分解率減少，血糖維持相對恒定。第三，肝臟、腎臟這些參與糖異生的器官對運動中血糖的相對恒定也具有重要的意義。有氧運動使各組大鼠血清胰島素水平下降，胰島素敏感性升高并具有時相性可能不僅僅是運動訓練的結果，而且還可能與最后一次運動所產生的延遲作用有關。

長期運動訓練導致胰島素敏感性增加的機制仍未完全闡明:(1)胰島素的信號轉導。在胰島素的受體后信號轉導中，研究得比較深入的主要為以下兩條通路:①PI-3k途徑。②Ras-MAPK途徑。對肥胖者和NIDDM患者的骨骼肌研究發(fā)現，其胰島素信號傳導通路存在缺陷。特別是胰島素受體底物-1(IRS-1)的磷酸化和磷脂酰肌醇3-激酶(PI-3K)的活性在胰島素刺激下降低。胡瑞萍等〔4〕發(fā)現，8 w游泳訓練后，大鼠骨骼肌中PI-3K和Ras途徑中的關鍵下游蛋白的表達和磷酸化程度都顯著增高。這表明運動可以通過提高胰島素信號轉導過程中的關鍵蛋白的活性來提高胰島素的敏感性。(2)葡萄糖載體(GLUT4)。在周圍組織中，利用葡萄糖最主要的是骨骼肌，目前研究表明，骨骼肌攝取葡萄糖是一種耗能的主動吸收，葡萄糖的跨膜轉運是最主要的限速步驟，而這一過程依靠細胞膜上的特異轉運蛋白-GLUT4。在基礎狀態(tài)下，90%GLUT4位于胞漿內，而在運動作用下 GLUT4可以轉至細胞膜上。楊曉冰等〔5〕研究發(fā)現，6 w游泳運動的大鼠骨骼肌細胞內膜GLUT4含量增加16%，而細胞外膜GLUT4含量增加71.9%，說明運動不僅可增加骨骼肌細胞總體GLUT4含量，還具有促進細胞內膜GLUT4向細胞外膜轉位的作用。(3)體成分和脂代謝。運動可以使肌肉量增加的效果已經是無可置疑。力量訓練選手與一般跑步者比較在身體攝取葡萄糖時所需分泌胰島素濃度較小，顯示其胰島素敏感性較高〔6〕。而脂肪組織內能源儲存量多寡，可影響肌肉組織及肝臟對胰島素的敏感性，高濃度FFA可在胰島素信號轉導的受體后各個位點抑制胰島素信號傳遞，在IR發(fā)生過程中具有重要的作用，而規(guī)律運動可以使身體脂肪儲存量以及血漿FFA水平下降，因此，運動訓練可以有效地減輕胰島素抵抗的發(fā)生。(4)毛細血管血流量。盡管運動引起血漿胰島素濃度下降，但運動可以使得血液重新分配，骨骼肌中工作肌的血流量增多，從而使局部組織的胰島素濃度并不減少，還有可能增多。此外，運動訓練可明顯提高肌肉血管一氧化氮合成酶(NOS)的活性〔6〕，使血管擴張能力增強，血液更有效地通往肌肉的各個部分，最終增加肌肉的葡萄糖吸收能力，提高肌肉的胰島素敏感性。(5)肝葡萄糖輸出和糖原合成。訓練可使健康受試者運動期間肝葡萄糖輸出下降，降低肝糖原分解和糖異生，但安靜時的葡萄糖動力學沒有改變。一次急性運動可通過提高糖原合成酶的活性加快糖原合成，從而降低血糖濃度，在運動所至的胰島素敏感性提高中起了重要的作用。實際上，運動后糖原合成酶活性可見提高。有實驗讓大鼠負重游泳2 h后發(fā)現，一直到運動后6 h，糖原合成酶的活性仍見顯著增高〔7〕。(6)氧化應激因素。鏈脲佐菌素和四氧嘧啶通過自由基對胰島細胞的作用使實驗大鼠患發(fā)糖尿病;抗氧化劑缺乏能夠產生與鏈脲佐菌素誘發(fā)大鼠糖尿病相似的結果;毛曉明等〔8〕報道，抗氧化劑維生素能改善糖耐量受損患者IR。程守科等〔9〕研究發(fā)現，劇烈運動后的短時間內胰島素敏感性隨超氧化物歧化酶(SOD)的降低而下降，而當使用抗氧化劑阻止SOD下降使胰島素敏感性下降幅度降低，說明運動下的氧化應激是胰島素敏感性下降的原因之一。(7)內分泌激素。運動使交感腎上腺系統(tǒng)應答反應增強，致使血中兒茶酚胺類激素的濃度增加，抑制了胰島素的分泌。規(guī)律運動可提高機體對胰島素的敏感性并增加血漿性激素結合球蛋白的水平，人體對胰島素的敏感性與血漿性激素結合球蛋白的水平呈負相關〔10〕。此外，脂聯素是脂肪細胞產生的一種膠原樣細胞因子，不僅具有調節(jié)胰島素分泌、細胞胰島素受體的敏感性和GLUT4的表達轉位等維持糖脂代謝的作用，提高機體對胰島素的敏感性〔11〕，而且還具有抗炎、抗動脈粥樣硬化的作用。李斌等〔12〕研究發(fā)現，中等強度運動可改善NIDDM肥胖患者胰島素敏感性，同時血漿脂聯素水平明顯升高。

有氧運動對大鼠血糖無明顯影響，但使血清胰島素時相性下降，胰島素敏感性時相性升高，且可持續(xù)數天，有氧運動是預防非胰島素依賴型糖尿病的較佳方案。

1 張愛芳，徐曉陽，武桂新，等.理氣扶正中藥對運動訓練大鼠糖、氨基酸代謝有關指標的影響〔J〕.中國運動醫(yī)學雜志，2000;19(1):33-6.

2 陳松娥，彭峰林，鄧樹勛.抗阻訓練對絕經后婦女血脂代謝和胰島素敏感性的影響〔J〕.體育學刊，2006;13(6):48-50.

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4 胡瑞萍，吳 毅，胡永善.運動對大鼠骨骼肌胰島素信號轉導蛋白表達和活性的影響〔J〕.中國康復醫(yī)學雜志，2005;20(6):409-11.

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8 毛曉明，劉志民，石勇栓，等.維生素E和維生素C聯合治療對糖耐量受損患者糖代謝的影響〔J〕.中華糖尿病雜志，2004;12(6):413-5.

9 程守科，黃玉萍，于軍一，等.劇烈運動后短時間內胰島素敏感性改變及其氧化應激因素分析〔J〕.中國應用生理學雜志，2007;23(3):285.

10 王 玉，任 燕，曾 燕，等.運動對血 SHBG的影響以及與胰島素敏感性關系研究〔J〕.成都體育學院學報，2005;31(4):95-8.

11 Hotta K，Funahashi T，Bodkin NL，et al.Circulating concentrations of the adipocyte protein adiponectin are decreased in parallel with reduced insulin sensitivity during the progression to type 2 diabetes in rhesus monkeys〔J〕.Diabetes，2001;50(5):1126-33.

12 李 斌，劉禮斌，劉小鶯，等.中等強度運動對2型糖尿病伴肥胖患者胰島素敏感性及血漿脂聯素水平的影響〔J〕.中國臨床康復，2005;39(9):22-4.