張 靜，沙繼斌，張 林，張成崗(.蘇州大學 體育學院，江蘇 蘇州 2502；2.山東體育學院 運動基礎(chǔ)科學學院，山東 濟南 25002；.軍事醫(yī)學科學院 放射與輻射醫(yī)學研究所，北京 00850)

有氧運動與多糖干預(yù)對肥胖大鼠的血脂調(diào)節(jié)及抗炎作用

張 靜1，3，沙繼斌2，3，張 林1，張成崗3
(1.蘇州大學 體育學院，江蘇 蘇州 215021；2.山東體育學院 運動基礎(chǔ)科學學院，山東 濟南 250102；3.軍事醫(yī)學科學院 放射與輻射醫(yī)學研究所，北京 100850)

目的：擬驗證有氧運動與多糖干預(yù)對高脂膳食誘導肥胖大鼠的血脂調(diào)節(jié)作用及抗炎效應(yīng)。方法：①分別采用跑臺訓練及多糖灌胃作為干預(yù)手段；②形態(tài)學指標測定；③利用ELISA法測定血清脂質(zhì)及炎癥因子改變。結(jié)果：①高脂膳食誘導肥胖大鼠體重、Lee指數(shù)及脂肪系數(shù)均有明顯上升；有氧運動及多糖干預(yù)可使上述形態(tài)學指標下降。②高脂膳食誘導肥胖大鼠血清脂質(zhì)及炎性因子水平顯著升高，而HDL水平顯著降低。③有氧運動及多糖干預(yù)均可使大鼠血清脂質(zhì)與炎性因子水平顯著降低，HDL水平顯著升高。結(jié)論：高脂膳食誘導大鼠肥胖過程中同步伴有血脂升高，炎癥反應(yīng)加劇。有氧運動及多糖干預(yù)均可通過有效抗炎改善血脂，其中多糖的血脂調(diào)節(jié)作用更為顯著。

有氧運動；多糖；肥胖；血脂；抗炎

肥胖是一種常見的生理現(xiàn)象，其特征是脂肪在皮下組織及內(nèi)臟中的大量蓄積。除遺傳因素影響外，能量代謝失衡目前被認為是肥胖的根本誘因[1]。肥胖可導致心腦血管疾病、糖尿病及腫瘤的發(fā)病率升高，因此，如何合理、有效地減肥，已成為一個日趨沉重的生活與社會問題。肥胖個體多伴有明顯超重、脂肪層過厚、與機體其他部分比例失調(diào)等外在表現(xiàn)，而脂代謝紊亂所致高脂血癥則是肥胖的典型內(nèi)在表型之一。近年來有學者提出肥胖的“慢性炎癥反應(yīng)狀態(tài)”理論[2]，認為肥胖發(fā)生與機體的慢性、低度、系統(tǒng)性炎癥發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)，肥胖可歸因于炎性疾病[3-4]。國外學者如Jeffrey I.Gordon[5]、Patrice D.Cani[6]等，國內(nèi)學者如趙立平[7]等的研究結(jié)果，均有力支持了這一理論。

適當有氧運動可有效調(diào)節(jié)血脂并控制體重已得到研究證實[8]，而近年來研究發(fā)現(xiàn)運動具有確定的抗炎效應(yīng)[9]。如上所述，炎癥反應(yīng)被認為是肥胖發(fā)生的重要誘因，由此提示：有氧運動的減脂控體重效果很可能通過抑制機體炎癥反應(yīng)而實現(xiàn)。有研究證實天然植物多糖可有效調(diào)節(jié)血脂[10]。近期研究發(fā)現(xiàn)人體不能消化吸收的植物多糖在進入大腸后，一方面可有效促進腸道內(nèi)益生菌增殖，一方面可產(chǎn)生具有顯著抗炎效應(yīng)的短鏈脂肪酸(short chain fatty acid，SFCA)[11]，由此推測植物多糖的血脂調(diào)節(jié)作用也可能通過抗炎反應(yīng)來實現(xiàn)。

因此，本研究擬分別采用有氧跑臺訓練與多糖灌胃兩種方式，對高脂膳食誘導肥胖大鼠進行干預(yù)，驗證這兩種干預(yù)措施對動物體重及體脂含量的影響，同步觀察分析、比較上述措施的血清脂質(zhì)調(diào)節(jié)作用與抗炎效應(yīng)，并探討兩者之間的可能聯(lián)系，為進一步明確肥胖發(fā)生的機理、尋求有效的減脂控體重措施提供實驗依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 高脂膳食誘導肥胖動物模型建立及動物分組

健康雄性SD大鼠70只，體重(117±15.4)g，購自軍事醫(yī)學科學院實驗動物中心(動物許可證號：SCXK(軍)2007-004)。隨機選取10只為正常對照組，飼喂普通飼料；剩余60只飼以高脂飼料D12492(許可證號：SCXK(京)2014-0008)，共飼喂4周，期間每周定時稱量體重，測量體長。4周后參照王從容等的研究結(jié)果[12]，選擇體重大于對照組平均體重20%的大鼠作為肥胖大鼠。選取利用高脂膳食誘導肥胖大鼠30只，將其隨機分為肥胖對照組、有氧運動組、多糖干預(yù)組，每組10只。

1.2 實驗方法

1.2.1 干預(yù)方案

1.2.1.1 有氧運動方案 選擇中等強度跑臺訓練，跑臺坡度為0°，運動負荷設(shè)定為25 m/min，60 min/day，每周訓練6 d，共訓練6周。第一周為適應(yīng)性訓練階段，從10 m/min開始，以每級速度增加5 m/min，每級持續(xù)15 min逐級遞增至預(yù)定負荷。自第二周開始為正式實驗階段，每日定時按設(shè)定運動負荷進行跑臺訓練。

1.2.1.2 多糖干預(yù)方案 以0.9%生理鹽水將多糖(購自蘇州科景生物醫(yī)藥科技有限公司，編號為ss0627)配制為濃度為10%的溶液，以動物體重的0.5%作為灌胃劑量，其余各組代以等量生理鹽水，于每日下午定時進行灌胃，共持續(xù)6周。

1.2.2 實驗方法

1.2.2.1 形態(tài)指標測定 6周干預(yù)結(jié)束后，以10%水合氯醛腹腔注射麻醉動物，然后準確測量記錄動物體重、身長，計算Lee指數(shù)，Lee指數(shù)=體重(g)1/3×103/體長(cm)(體長測定標準：自鼻尖至肛門處)；而后分別取腎周脂肪墊、附睪脂肪墊準確稱重，計算脂肪系數(shù)，脂肪系數(shù)=(腎周脂肪墊+附睪脂肪墊)/體重×100%。

1.2.2.2 血清指標測定 心內(nèi)取血，3000 g離心收集血清，采用ELISA試劑盒(購自R&D Systems，USA)，按照試劑盒說明書進行操作。在Bio-Rad酶標儀上首先完成標準曲線繪制，而后分別測定血清脂質(zhì)(TG、TC、LDL、HDL)及炎性因子(IL-6、IL-1、TNF-α、NF-κB)水平變化。

1.2.3 統(tǒng)計學分析

2 實驗結(jié)果

2.1 高脂膳食誘導肥胖大鼠動物模型建立

如圖1 A顯示，以高脂飼料D12492飼喂4周后，大鼠平均體重已超過普通飼料飼喂對照組大鼠平均體重20%；如圖1 B所示，高脂飼料D12492飼喂大鼠Lee指數(shù)在建模過程中均大于普通飼料飼喂對照組，表明高脂膳食誘導肥胖大鼠動物建模成功。

圖1 高脂膳食誘導肥胖大鼠體重及Lee指數(shù)變化

2.2 有氧運動及多糖干預(yù)前、后動物形態(tài)學指標變化

干預(yù)前，與正常對照組相比，肥胖對照組體重明顯增加且有顯著性差異(P<0.01)；Lee指數(shù)、脂肪系數(shù)有增加，但無顯著性差異(P>0.05)；干預(yù)后，與肥胖對照組相比，有氧運動組動物體重、Lee指數(shù)、脂肪系數(shù)均下降，有顯著性差異(P<0.01，P<0.01，P<0.05)，多糖干預(yù)組動物體重下降，有顯著性差異(P<0.05)，而Lee指數(shù)、脂肪系數(shù)雖有下降，但無顯著性差異(P>0.05)(表1、圖2)。上述結(jié)果表明多糖干預(yù)的減脂控制體重效果不如有氧運動顯著。

表1 干預(yù)前、后不同組別大鼠形態(tài)學指標變化

注：##P<0.01，與正常對照組相比；*P<0.05，**P<0.01，與肥胖對照組相比。

圖2 干預(yù)前、后不同組別大鼠形態(tài)學指標變化

2.3 有氧運動及多糖干預(yù)前、后實驗動物血清脂質(zhì)指標變化

干預(yù)前，與正常對照組相比，肥胖對照組血清TG、TC、LDL水平均顯著上升，HDL水平顯著下降，均有顯著性差異(P<0.001)；干預(yù)后，與肥胖對照組相比，有氧運動組、多糖干預(yù)組動物血清TG、TC、LDL均顯著降低，HDL則顯著升高，均有顯著性差異(P<0.001)，且多糖干預(yù)的血脂調(diào)節(jié)效果比有氧運動更為顯著(圖3、表2)。

上述結(jié)果表明：有氧運動及多糖干預(yù)均可有效改善血清脂代謝，使可能誘發(fā)高脂血癥的不良脂質(zhì)濃度顯著降低，同時使對機體有良好保護作用的HDL濃度顯著升高。與有氧運動組相比，多糖干預(yù)表現(xiàn)出了更有效的改善血脂代謝作用，這與減脂控制體重的結(jié)果不盡一致。

圖3 干預(yù)前、后不同組別大鼠血清脂質(zhì)指標水平變化

表2 干預(yù)前、后不同組別大鼠血清脂質(zhì)指標水平變化

注：###P<0.001，與正常對照組相比；***P<0.001，與肥胖對照組相比。

2.4 有氧運動及多糖干預(yù)前、后炎性因子水平變化

干預(yù)前，與正常對照組相比，肥胖對照組動物血清IL-1、IL-6、TNF-α、NF-κB水平均顯著上升，均有顯著性差異(P<0.001)；干預(yù)后，與肥胖對照組相比，有氧運動組大鼠血清IL-1、IL-6、TNF-α、NF-κB均顯著下降，均有顯著性差異(P<0.001)；多糖干預(yù)組大鼠血清IL-1、IL-6、TNF-α、NF-κB同樣顯著下降，也有顯著性差異(P<0.01，P<0.01，P<0.01，P<0.05)(圖4、表3)。

上述結(jié)果表明有氧運動及多糖干預(yù)均具有較好的抗炎作用，可有效降低血清中IL-1、IL-6、TNF-α等多種促炎細胞因子的濃度，同時還有效下調(diào)了控制促炎因子轉(zhuǎn)錄的NF-κB的水平。與多糖干預(yù)組相比，有氧運動組表現(xiàn)出了更強烈的抗炎作用，這可能也是其血脂調(diào)節(jié)作用雖然不如多糖干預(yù)組，但最終取得更為顯著的減脂控制體重效果的原因所在。

圖4 干預(yù)前、后不同組別大鼠血清炎性因子水平變化

表3 干預(yù)前、后不同組別大鼠血清炎性因子水平變化

注：###P<0.001，與正常對照組相比；*P<0.05，**P<0.01，***P<0.001，與肥胖對照組相比。

3 討論

上世紀50年代就有研究者成功建立了“下丘腦肥胖”動物模型。飲食誘導肥胖模型由于更接近人體真實生理狀況，逐漸得到更廣泛應(yīng)用。劉利民等在國內(nèi)率先建立了高脂膳食誘導肥胖的動物模型[13]。之后在楊錫讓教授指導下，王從容、張勇、何玉秀等學者圍繞單純性肥胖發(fā)生機理開展了系列研究[12]。本實驗采用高脂飼料飼喂大鼠4周，成功建立了高脂膳食誘導肥胖大鼠模型。高脂膳食誘導肥胖大鼠顯著體征包括體內(nèi)尤其是內(nèi)臟脂肪堆積、體重增加、Lee指數(shù)升高等。與之前研究者報道的誘導肥胖成功率約在50%相比[12]，本實驗所采用高脂飼料D12492誘導肥胖成功率更高，約為75%。

3.1 有氧運動的血液脂質(zhì)調(diào)節(jié)作用及抗炎作用驗證

長時間中、低強度有氧運動可有效動用體內(nèi)脂肪，脂肪組織貯存的甘油三酯被動員后分解為游離脂肪酸(free fat acid，F(xiàn)FA)，經(jīng)由血液轉(zhuǎn)運至肌肉內(nèi)，通過β氧化過程合成ATP而參與運動供能，上述過程被認為是有氧運動減肥的生理學基礎(chǔ)[8]。近年來，陳文鶴教授課題組發(fā)現(xiàn)運動過程中血液FFA向肌肉轉(zhuǎn)運后，繼而可動員更多的甘油三酯及富含甘油三酯的脂蛋白進一步水解，由此實現(xiàn)調(diào)節(jié)血脂并減少體脂含量的目的[14]。本研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)6周中等強度跑臺訓練后，大鼠體重、Lee指數(shù)、脂肪系數(shù)均顯著降低。6周中等強度跑臺訓練可有效降低大鼠血清中TC、TG和LDL水平，同時升高對心腦血管具有保護效應(yīng)的HDL水平。以上結(jié)果表明6周有氧運動在有效改善動物脂質(zhì)代謝的同時，可實現(xiàn)有效降脂控體重。

此前已有研究證實脂肪組織中IL-6、TNF-α、Leptin等促炎因子C反應(yīng)蛋白(C reaction protein，CRP)水平均隨體內(nèi)脂肪含量，尤其是內(nèi)臟脂肪含量增加而上升。進而髓源性細胞不斷向脂肪組織中浸潤，使炎癥反應(yīng)隨體脂含量升高而逐漸加劇[4，15]，表明炎癥反應(yīng)其實是誘發(fā)肥胖主要原因之一[4，7]。同時，研究證實運動具有確定的抗炎效應(yīng)，可通過：1)有效增加脂肪組織動用，降低體脂含量，從而減輕致炎淋巴細胞向脂肪組織內(nèi)浸潤；2)有效增加骨骼肌收縮過程中抗炎細胞因子(肌源性因子)如IL-10的產(chǎn)生與釋放；3)有效減少單核細胞與巨噬細胞膜表面Toll樣受體的表達，由此可導致其下游應(yīng)答減弱等作用途徑來降低機體的炎癥反應(yīng)[9]。

本研究發(fā)現(xiàn)6周有氧運動在有效改善血液脂質(zhì)代謝的同時，可顯著降低動物血清中IL-1、IL-6、TNF-α水平，并可使調(diào)節(jié)促炎細胞因子表達的NF-κB水平顯著下降。這與目前多數(shù)已報道結(jié)果一致，也提示有氧運動的血脂調(diào)節(jié)作用可能是通過抑制炎癥反應(yīng)而實現(xiàn)。

3.2 多糖干預(yù)的血液脂質(zhì)調(diào)節(jié)作用及抗炎作用驗證

本研究中采用的多糖為木薯來源植物多糖+膳食纖維復合制劑，上述成分在小腸中不能進行消化、吸收。此類包含一種或多種不被消化或難以被消化的食物成分(通常為植物多糖、膳食纖維等)，可以選擇性剌激結(jié)腸內(nèi)細菌增殖或提升其活性的物質(zhì)，通常被稱為益生元(Prebiotics)。研究已證實補充益生元可能使機體獲得如下益處：1)增強腸上皮細胞的免疫屏障作用；2)調(diào)節(jié)巨噬細胞/淋巴細胞的細胞因子分泌；3)增強對有害菌的定植抗力；4)上調(diào)腸道粘膜表面抗菌肽、抗氧化復合物及抗氧化酶的生成；5)導調(diào)節(jié)性T細胞的產(chǎn)生；6)增加腸粘膜免疫系統(tǒng)與機體共生菌群之間的物質(zhì)、信息、能量交換；7)在誘導調(diào)節(jié)性T細胞的同時，促進SFCA的生成等[11，16]。上述改變均提示補充該類多糖后可提升機體的抗炎能力。

本研究發(fā)現(xiàn)多糖灌胃干預(yù)6周后，大鼠體重有顯著下降，Lee指數(shù)、脂肪系數(shù)下降則無統(tǒng)計學意義；大鼠血清TC、TG和LDL水平均顯著下降，HDL水平顯著升高，其調(diào)節(jié)血脂效果還優(yōu)于有氧運動組；動物血清中IL-1、IL-6、TNF-α水平顯著降低，同時伴有調(diào)節(jié)促炎細胞因子表達的NF-κB水平顯著下降，其抗炎作用不如有氧運動干預(yù)的作用強烈。據(jù)此推測，這兩種干預(yù)方式在血脂調(diào)節(jié)作用與抗炎作用兩方面所表現(xiàn)出的不一致，恰恰是其干預(yù)后動物表型改變趨勢一致，但體重及體脂含量下降幅度存在差異的原因。

綜合上述結(jié)果，發(fā)現(xiàn)不同措施干預(yù)前、后血清促炎因子濃度的改變與血清脂質(zhì)代謝的變化趨勢完全一致。在高脂膳食誘導肥胖過程中高脂血癥發(fā)生的同時，伴有炎癥反應(yīng)加劇；而在采取不同方式干預(yù)后血清脂質(zhì)代謝改善的同時，則伴有炎癥反應(yīng)被抑制；由此證實高脂膳食所誘導肥胖過程中，炎癥反應(yīng)確實是重要誘因，反之，如能有效抑制、消除炎癥反應(yīng)，則可以實現(xiàn)調(diào)節(jié)血脂，并降低體脂含量、有效控制體重的目標。

4 結(jié)論

本研究比較驗證了6周有氧運動與多糖灌胃兩種方式干預(yù)前、后高脂膳食誘導肥胖動物形態(tài)學指標改變，及上述干預(yù)方式的血清脂質(zhì)與炎性因子的變化趨勢，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：1)肥胖組體重、Lee指數(shù)、脂肪系數(shù)等明顯增加；有氧運動與多糖干預(yù)均可使動物體重、Lee指數(shù)、脂肪系數(shù)下降，其中多糖干預(yù)的減脂控制體重效果不如有氧運動顯著。2)肥胖組血清TG、TC、LDL水平均顯著上升，HDL水平顯著下降；有氧運動與多糖干預(yù)均可使動物血清TG、TC、LDL水平顯著降低，HDL水平顯著升高。二者相比，多糖干預(yù)的血脂調(diào)節(jié)效果比有氧運動更為顯著。3)肥胖組動物血清IL-1、IL-6、TNF-α、NF-κB水平均顯著上升，有氧運動與多糖干預(yù)均可使大鼠血清IL-1、IL-6、TNF-α、NF-κB水平顯著下降，提示有氧運動及多糖干預(yù)均具有較好的抗炎作用。與多糖干預(yù)組相比，有氧運動組表現(xiàn)出了更強烈的抗炎作用，這可能是其減脂控制體重效果更為顯著的原因。4)血清促炎因子濃度的改變與血清脂質(zhì)代謝的變化趨勢完全一致，提示對炎癥反應(yīng)的有效調(diào)控可能是調(diào)節(jié)改善血脂、降低體脂含量、有效控制體重的關(guān)鍵所在。

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責任編輯：郭長壽

Serum Lipids Amelioration and Anti-Inflammatory Effect of Aerobic Exercise and Polysaccharide Intervention on Obese Rat

ZHANG Jing1，3，SHA Jibin2，3，ZHANG Lin1，ZHANG Chenggang3
(1.School of Physical Education，Soochow University，Suzhou 215021，Jiangsu，China；2.School of Basic Sports Science，Shandong Institute of Physical Education，Jinan 250102，Shandong，China；3.Academy of Military Medical Sciences，Beijing Institute of Radiation Medicine，Beijing 100850，China)

To estimate the role of the serum lipids amelioration and anti-inflammatory effects of different intervention methods on obese rats.Methods：①Aerobic treadmill training and polysaccharide solution lavage were used as intervention methods for 6 weeks；②Collection of the morphological indexs；③The serum lipids and inflammatory cytokines were determined by ELISA method.Results：①The body weight，Lee index and fat coefficient of the obesity group were increased to some extent；Aerobic treadmill training and polysaccharide lavage both decreased the indexes referred above.②The serum lipids of the obesity group were significantly increased，synchronously with the inflammatory cytokines，whereas HDL was decreased significantly；③All these parameters showed a significant opposite tendency after the aerobic treadmill training and polysaccharide intervention.Conclusion：The high-fat induced obesity showed a hyperlipidemia accompanied with a synchronic aggravated inflammatory response.Nevertheless，the aerobic treadmill training and polysaccharide intervention showed an obvious anti-inflammatory effect and could invert the tendency of serum lipids.The polysaccharide intervention showed a more stronger serum lipid amelioration.

aerobic exercise；polysaccharide；obesity；serum lipids；anti-inflammatory

2015-12-09；

2016-01-13

山東省自然科學基金，編號：ZR2014JL024；山東省高等學校科技計劃項目資助，編號：J13LE04。

張 靜(1990—)，女，碩士，主要研究方向為運動與健康。

沙繼斌(1974—)，男，副教授，博士后，主要研究方向為運動與健康的分子生物學機制。

G804.7

A

1004-0560(2016)02-0086-06

?運動人體科學