劉紹生 趙永軍 張琳靜 賈志友 連軍超 何玉秀

1河北師范大學(xué)體育學(xué)院人體運(yùn)動(dòng)生物信息測評河北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（石家莊 050024）2井岡山大學(xué)體育學(xué)院（江西吉安 343009）

前脂肪細(xì)胞增殖分化在高脂膳食誘導(dǎo)大鼠肥胖及運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖中的作用

劉紹生1，2趙永軍1張琳靜1賈志友1連軍超1何玉秀1

1河北師范大學(xué)體育學(xué)院人體運(yùn)動(dòng)生物信息測評河北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（石家莊 050024）2井岡山大學(xué)體育學(xué)院（江西吉安 343009）

目的：探討前脂肪細(xì)胞增殖分化在高脂膳食誘導(dǎo)大鼠肥胖及運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖過程中的作用。方法：40只雄性SD大鼠分為普通膳食安靜組（C組，n=8）、普通膳食運(yùn)動(dòng)組（E組，n=8）、高脂膳食安靜組（H組，n=14）和高脂膳食運(yùn)動(dòng)組（HE組，n=10）。C組和H組不運(yùn)動(dòng)，E組和HE組大鼠進(jìn)行跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度約為75%VO2max水平。12周干預(yù)后，記錄各組大鼠體重，取附睪、腎周和腹后壁的脂肪墊分別稱重，并計(jì)算總脂肪量；體視學(xué)方法檢測脂肪細(xì)胞數(shù)目及平均直徑；Western Blot檢測脂肪組織過氧化物酶增殖物受體γ（PPARγ）和CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α（C/EBPα）的蛋白表達(dá)水平。結(jié)果：（1）H組大鼠體重及腹腔內(nèi)總脂重均顯著高于C組（P＜0.01），E組和HE組大鼠腎周、腹后壁脂肪墊重及腹腔內(nèi)總脂肪量均分別顯著低于C組和和H組的相應(yīng)部位（P＜0.01）。（2）H組大鼠腹腔內(nèi)脂肪總數(shù)目顯著高于C組（P＜0.01）。E組大鼠腎周及腹后壁脂肪細(xì)胞平均直徑均分別顯著低于C組的相應(yīng)部位（P＜0.05，P＜0.01），HE組大鼠附睪、腎周及腹壁脂肪細(xì)胞平均直徑均分別顯著低于H組的相應(yīng)部位（P＜0.01）。（3）與C組相比，E組及H組大鼠附睪、腎周及腹壁脂肪組織PPARγ蛋白表達(dá)顯著升高（P＜0.01）；H組大鼠附睪及腎周脂肪組織C/EBPα蛋白表達(dá)顯著高于C組的相應(yīng)部位（P＜0.01），E組大鼠腎周及腹后壁脂肪組織C/EBPα蛋白表達(dá)顯著高于C組的相應(yīng)部位（P＜0.01），但HE組大鼠腎周脂肪組織C/EBPα蛋白表達(dá)顯著低于H組（P＜0.01）。結(jié)論：前脂肪細(xì)胞增殖分化能力在高脂膳食誘導(dǎo)肥胖及運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖過程中均增強(qiáng)，但其作用及機(jī)制皆不同。高脂膳食誘導(dǎo)肥胖過程中前脂肪細(xì)胞增殖分化能力的增強(qiáng)可使脂肪細(xì)胞數(shù)目增多，是機(jī)體為適應(yīng)體脂增多的代償機(jī)制；運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖過程中前脂肪細(xì)胞增殖分化能力的增強(qiáng)可促進(jìn)脂肪細(xì)胞更新，并使脂肪細(xì)胞平均體積縮小，是脂肪細(xì)胞貯脂能力改善的適應(yīng)機(jī)制。

前脂肪細(xì)胞；增殖分化；高脂膳食；PPARγ；C/EBPα；有氧運(yùn)動(dòng)

肥胖癥是一種由多種因素引起的慢性代謝性疾病，以體內(nèi)脂肪細(xì)胞體積增大和細(xì)胞數(shù)目增多致體脂百分比異常增高為特點(diǎn)。脂肪細(xì)胞體積增大和數(shù)目增多不僅增加體脂總量，體積過大的脂肪細(xì)胞功能相對低下，是導(dǎo)致肥胖并發(fā)癥的主要原因，而脂肪細(xì)胞數(shù)目增多則可增加肥胖風(fēng)險(xiǎn)并影響肥胖等級[1，2]。

體內(nèi)脂肪的形成既可通過前脂肪細(xì)胞增殖分化而使脂肪細(xì)胞數(shù)目增多，同時(shí)脂肪細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)合成功能增強(qiáng)可使其體積不斷增大[3，4]。目前普遍認(rèn)為，脂肪細(xì)胞體積大小與脂肪細(xì)胞脂肪合成及脂解功能關(guān)系密切，高脂膳食促進(jìn)脂肪合成功能加強(qiáng)，并抑制脂解過程，從而使脂肪細(xì)胞體積增大；而運(yùn)動(dòng)則能加速脂肪細(xì)胞中甘油三酯分解供能，使脂肪細(xì)胞體積縮小[4-6]。體內(nèi)脂肪庫中的前脂肪細(xì)胞殖分化為成脂細(xì)胞是體內(nèi)成熟脂肪細(xì)胞的唯一來源[7]。因此，體內(nèi)脂肪數(shù)目與前脂肪細(xì)胞增殖分化能力密切相關(guān)。目前，有關(guān)哺乳動(dòng)物體內(nèi)脂肪細(xì)胞數(shù)目的研究還沒有一致結(jié)論。多數(shù)研究認(rèn)為動(dòng)物體內(nèi)脂肪細(xì)胞數(shù)目在成年前可發(fā)生變化，但在成年之后則終生維持在某一恒定水平[8，9]。然而，也有研究發(fā)現(xiàn)，為適應(yīng)體內(nèi)貯脂需求，極度肥胖患者在成年后脂肪細(xì)胞數(shù)目仍會(huì)相應(yīng)地增加[4-6，10，11]。此外，前脂肪細(xì)胞增殖分化水平與體內(nèi)脂肪細(xì)胞數(shù)目變化關(guān)系的相關(guān)研究也少有報(bào)道。因此，本研究以SD大鼠為研究對象，通過檢測脂肪組織PPARγ及C/EBPα蛋白表達(dá)水平，觀察前脂肪細(xì)胞增殖分化在高脂膳食誘導(dǎo)大鼠肥胖及其運(yùn)動(dòng)干預(yù)中的變化，并探討其在體脂變化中的作用，為肥胖發(fā)生機(jī)制研究及運(yùn)動(dòng)防肥減肥提供進(jìn)一步的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)對象與分組

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選用清潔級的4周齡Sprague-Dawley（SD）純系雄性大鼠40只，由河北省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。大鼠單籠飼養(yǎng)，自由飲水，自然光照，室溫控制在22±2℃，濕度控制在55%左右。動(dòng)物分組情況見圖1。

1.2 動(dòng)物喂養(yǎng)與運(yùn)動(dòng)方案

大鼠飼養(yǎng)方式分為普通飼養(yǎng)和高脂飼養(yǎng)，分別采用普通飼料和高脂飼料，攝食量按要求進(jìn)行控制。普通膳食喂養(yǎng)：選用國家標(biāo)準(zhǔn)嚙齒類動(dòng)物混合飼料，購自河北醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物中心。高脂膳食喂養(yǎng)：高脂飼料是在普通飼料的基礎(chǔ)上添加20%豬油、2%膽固醇和2%食鹽（即每100 g高脂飼料中含普通飼料76 g，豬油20 g，膽固醇2 g，食鹽2 g）。高脂膳食組大鼠采取自由攝食，每天記錄其攝食量并計(jì)算平均攝食量；普通膳食組大鼠每日攝取與高脂膳食組大鼠等量（同高脂組前一日平均量）的普通飼料。

圖1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組

運(yùn)動(dòng)方案：運(yùn)動(dòng)方式為跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)方案從15.2 m/min×30 min、坡度為0逐漸調(diào)整為26.8 m/min×60 min、坡度5%，此強(qiáng)度約為75%VO2max水平[12]。運(yùn)動(dòng)前后分別進(jìn)行3～5分鐘低強(qiáng)度的熱身與放松活動(dòng)。運(yùn)動(dòng)時(shí)間為每周一至周六18:00～20:00期間進(jìn)行，周日休息。具體運(yùn)動(dòng)方案見表1。

表1 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)方案

1.3 取材及樣本處理

12周實(shí)驗(yàn)后，H組大鼠按體重排序，取中段12只作為H組；HE組有2只大鼠未按運(yùn)動(dòng)方案完成實(shí)驗(yàn)而被剔除。每組各留2只大鼠用作其它實(shí)驗(yàn)備用，最終H組10只，其余每組各6只大鼠用于取材檢測相關(guān)指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在最后一次運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)束48h后取材，取材前禁食8 h。實(shí)驗(yàn)大鼠經(jīng)腹腔注射0.5%戊巴比妥鈉（50 mg/kg體重）麻醉后，打開腹腔，完整剝離腹腔內(nèi)附睪、腎周及腹后壁脂肪墊，4℃鹽水沖洗，濾紙吸干后分別稱重。隨后，分別從上述三個(gè)部位脂肪墊快速切取脂肪組織約2 g分成2份，一份放入液氮凍存管，液氮凍存后放－80℃保存，用于蛋白提??；另一份放入4%的多聚甲醛溶液中固定待制備組織病理學(xué)切片。取材器械均使用高壓滅菌消毒并進(jìn)行高溫（200℃）烘烤60分鐘。

1.4 指標(biāo)測試

1.4.1 體重與腹腔內(nèi)脂肪墊重

所有大鼠在取材前記錄體重。取材后分別記錄腹腔內(nèi)雙側(cè)附睪、腎周和腹后壁脂肪墊的重量，并計(jì)算脂肪總量。

1.4.2 脂肪細(xì)胞數(shù)目及平均直徑

采用組織學(xué)方法并結(jié)合體視學(xué)原理進(jìn)行測評，該方法可盡可能不破壞脂肪細(xì)胞，能較好地反映真實(shí)值。具體操作方法如下：取完整脂肪墊，洗凈稱重（M），10%多聚甲醛溶液固定，脂肪組織進(jìn)行石蠟切片，HE染色。每個(gè)樣品在400倍顯微鏡下隨機(jī)選取10個(gè)視野進(jìn)行拍照，利用IPP圖像分析軟件輔助進(jìn)行細(xì)胞截面計(jì)數(shù)，求得均值即為單個(gè)視野內(nèi)細(xì)胞平均數(shù)目（n）。根據(jù)體視學(xué)中關(guān)于計(jì)算凸面體微粒數(shù)目原理[13]計(jì)算出脂肪細(xì)胞總數(shù)（N），再根據(jù)脂肪組織密度（脂肪密度ρ=0.915g/cm3）[14]，計(jì)算出脂肪細(xì)胞的平均直徑，具體推算公式如下：

脂肪細(xì)胞總數(shù)目（N）：N=M/ρ ×（n/ab）3/2

脂肪細(xì)胞平均直徑（d）：d（μm）=（6/π）1/3×（ab/n）1/2

其中，N：脂肪墊細(xì)胞總數(shù)目；n：單個(gè)視野內(nèi)細(xì)胞平均數(shù)目；M：脂肪墊重量；ρ：脂肪組織密度；a和b分別為鏡下視野的長和寬（本研究中分別為440 μm和330 μm）；d：脂肪細(xì)胞平均直徑；π為圓周率（本研究中為3.14）。

將本研究中π、ρ、a和b的具體數(shù)據(jù)代入上述公式中，將脂肪細(xì)胞總數(shù)及脂肪細(xì)胞平均直徑計(jì)算公式分別進(jìn)一步簡化為：

1.4.3 脂肪組織蛋白測定

脂肪組織過氧化物酶增殖物受體γ（Peroxisome Proleferator-Activated Rrceptor γ，PPARγ）和 CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α（CCAAT Enhancer-binding Protein α，C/EBPα）蛋白檢測采用Western Bolt方法檢測。結(jié)果用凝膠成像系統(tǒng)（FUJIFILMLas-4000）掃描圖像，Multi Gauge V3.1分析軟件進(jìn)行分析。結(jié)果用目的蛋白與β-actin的條帶OD比值表示。

1.5 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)均采用SPSS18.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，各指標(biāo)采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示。不同實(shí)驗(yàn)組采用非重復(fù)測量雙因素方差分析，檢測膳食和運(yùn)動(dòng)因素的主效應(yīng)及交互效應(yīng)，結(jié)果用F值（P值）表示。若出現(xiàn)顯著性差異，則采用LSD法進(jìn)行組間兩兩比較。P＜0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 大鼠體重及腹腔內(nèi)脂重

如表2所示，膳食因素對體重、附睪脂肪量、腹后壁脂肪量及總體脂肪量主效應(yīng)均顯著，運(yùn)動(dòng)因素對體重、附睪脂肪量、腎周脂肪量、腹后壁脂肪量及總體脂肪量主效應(yīng)均顯著，且膳食因素和運(yùn)動(dòng)因素對體重具有交互效應(yīng)。提示膳食與運(yùn)動(dòng)因素對上述指標(biāo)均有顯著影響，且不同膳食條件下運(yùn)動(dòng)對體重的影響效果不同。

各指標(biāo)組間多重比較發(fā)現(xiàn)，H組大鼠體重顯著高于C組和HE組（P＜0.01），C組與E組間差異不顯著；H

表2 12周實(shí)驗(yàn)后各組大鼠體重及腹腔內(nèi)脂肪墊重量比較（g）

2.2 大鼠腹腔內(nèi)不同部位脂肪細(xì)胞數(shù)目

如表3所示，膳食與運(yùn)動(dòng)因素對大鼠附睪、腎周及腹后壁脂肪細(xì)胞數(shù)目主效應(yīng)均不顯著，提示膳食與運(yùn)動(dòng)對不同部位脂肪細(xì)胞數(shù)目影響不大。膳食因素對大鼠腹腔內(nèi)脂肪細(xì)胞總體數(shù)目主效應(yīng)顯著，但運(yùn)動(dòng)因素主效應(yīng)不顯著且無交互效應(yīng)，提示膳食因素對大鼠腹腔內(nèi)脂肪細(xì)胞總數(shù)目影響顯著。

脂肪細(xì)胞數(shù)目組間多重比較如圖2所示。12周實(shí)驗(yàn)后，H組腹腔內(nèi)脂肪細(xì)胞總數(shù)量顯著高于C組（P＜0.01）。其余指標(biāo)各組間差異均無顯著性差異。

表3 脂肪細(xì)胞數(shù)目雙因素方差分析主效應(yīng)與交互效應(yīng)結(jié)果

2.3 大鼠腹腔內(nèi)不同部位脂肪細(xì)胞直徑

如表4所示，膳食因素對大鼠腎周及腹后壁脂肪細(xì)胞平均直徑主效應(yīng)均顯著，提示膳食因素對腎周及腹后壁脂肪細(xì)胞平均直徑影響均顯著；同時(shí)運(yùn)動(dòng)因素對不同部位脂肪細(xì)胞平均直徑主效應(yīng)均顯著，提示運(yùn)動(dòng)因素能顯著改變脂肪細(xì)胞平均直徑大小。膳食與運(yùn)動(dòng)對脂肪細(xì)胞平均直徑影響均無交互效應(yīng)，提示運(yùn)動(dòng)在不同膳食組大鼠附睪脂肪重顯著高于C組（P＜0.01）和HE組（P＜0.01）；C組和H組大鼠腎周脂肪重分別顯著高于E組和HE組（P＜0.01）；E組和HE組大鼠腹后壁脂肪量均分別低于C組和H組的相應(yīng)部位（P＜0.05，P＜0.01）；腹腔內(nèi)總脂肪量則為H組大鼠顯著高于C組（P＜0.01），且E組和HE組分別顯著低于相應(yīng)的C組和H組（P＜0.01）。結(jié)果提示，高脂膳食能促進(jìn)大鼠體重及脂肪量增加，而運(yùn)動(dòng)干預(yù)則可抑制上述效果，且高脂膳食條件下運(yùn)動(dòng)抑制體重增長的效果比普通膳食條件下更明顯。

圖2 12周實(shí)驗(yàn)后各組大鼠腹腔內(nèi)不同部位脂肪細(xì)胞數(shù)目比較

表4 脂肪細(xì)胞平均直徑雙因素方差分析主效應(yīng)與交互效應(yīng)結(jié)果

如圖3、4所示，12周實(shí)驗(yàn)后，H組大鼠腹腔內(nèi)不同部位脂肪細(xì)胞平均直徑與C組的相應(yīng)部位相比均無顯著性差異；E組大鼠腎周及腹后壁脂肪細(xì)胞平均直徑均分別顯著低于C組的相應(yīng)部位（P＜0.05，P＜0.01），HE組大鼠附睪、腎周及腹壁脂肪細(xì)胞平均直徑均分別顯著低于H組的相應(yīng)部位（P＜0.01），且HE組大鼠腹后壁脂肪細(xì)胞平均直徑顯著高于E組（P＜0.05）。

圖3 12周實(shí)驗(yàn)后各組大鼠不同部位脂肪HE染色（400×）

圖4 12周實(shí)驗(yàn)后各組大鼠腹腔內(nèi)不同部位脂肪細(xì)胞平均直徑對比

2.4 大鼠腹腔內(nèi)不同部位脂肪組織蛋白表達(dá)量對比

如表5所示，雙因素方差分析結(jié)果顯示，膳食與運(yùn)動(dòng)因素對腹腔內(nèi)不同部位脂肪組織PPARγ蛋白表達(dá)交互效應(yīng)均顯著，提示在不同膳食條件下，運(yùn)動(dòng)對不同部位脂肪組織PPARγ蛋白表達(dá)的影響不同。

各組間多重比較結(jié)果如圖5所示。與C組相比，E組及H組大鼠附睪、腎周及腹壁脂肪組織PPARγ蛋白表達(dá)均顯著升高（P＜0.01），HE組大鼠腎周及腹壁脂肪組織PPARγ蛋白表達(dá)均顯著低于H組的相應(yīng)部位（P＜0.01）。結(jié)果提示，高脂膳食與運(yùn)動(dòng)干預(yù)均能顯著上調(diào)大鼠腹腔內(nèi)不同部位脂肪組織PPARγ蛋白表達(dá)；但高脂膳食條件下，運(yùn)動(dòng)卻能顯著抑制高脂膳食的上述作用。

表5 脂肪組織PPARγ蛋白雙因素方差分析主效應(yīng)與交互效應(yīng)結(jié)果

圖5 12周實(shí)驗(yàn)后各組大鼠不同部位脂肪組織PPARγ蛋白表達(dá)量比較

如表6所示，雙因素方差分析結(jié)果顯示，膳食與運(yùn)動(dòng)因素對腹腔內(nèi)不同部位脂肪組織C/EBPα蛋白表達(dá)交互效應(yīng)均顯著，提示在不同膳食條件下，運(yùn)動(dòng)對不同部位脂肪組織C/EBPα蛋白表達(dá)的影響不同。

各組間多重比較結(jié)果如圖6所示。H組大鼠附睪及腎周脂肪組織C/EBPα蛋白表達(dá)均分別顯著高于C組的相應(yīng)部位（P＜0.01）；E組大鼠腎周及腹后壁脂肪組織C/EBPα蛋白表達(dá)也顯著高于C組的相應(yīng)部位（P＜0.01），但HE組大鼠腎周脂肪組織C/EBPα蛋白表達(dá)顯著低于H組（P＜0.01）。結(jié)果提示，高脂膳食與運(yùn)動(dòng)干預(yù)均能顯著上調(diào)大鼠腹腔內(nèi)不同部位脂肪組織C/EBPα蛋白表達(dá)；但高脂膳食條件下，運(yùn)動(dòng)卻能顯著抑制高脂膳食的上述作用。

表6 脂肪組織C/EBPα蛋白雙因素方差分析主效應(yīng)與交互效應(yīng)結(jié)果

圖6 12周實(shí)驗(yàn)后各組大鼠不同部位脂肪組織C/EBPα蛋白表達(dá)量對比

3 討論

高脂膳食是導(dǎo)致肥胖的最常見原因，而運(yùn)動(dòng)則是最基本的防肥措施。12周實(shí)驗(yàn)后，高脂膳食組大鼠體重顯著增加，為盡可能排除先天肥胖抵抗及肥胖敏感特殊個(gè)體因素的影響，本研究從體重位于中段的12只大鼠中隨機(jī)選取10只作為H組。研究發(fā)現(xiàn)，H組大鼠腹腔內(nèi)脂肪總量顯著高于C組，而E組及HE組大鼠腹腔內(nèi)脂肪總量卻分別顯著低于相應(yīng)的C組及H組，說明12周高脂膳食使大鼠體重及腹腔內(nèi)脂肪總量均顯著增加，高脂膳食結(jié)合跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)干預(yù)卻能顯著抑制了上述變化，從而達(dá)到預(yù)防肥胖的效果。

肥胖時(shí)體內(nèi)脂肪的增加不僅表現(xiàn)為脂肪細(xì)胞體積的增大，極度肥胖患者還表現(xiàn)為脂肪細(xì)胞的增多[4，15]。一般情況下，正常脂肪細(xì)胞體積擴(kuò)張達(dá)到一定限度時(shí)將較長時(shí)間地維持在該水平，從而確保脂肪細(xì)胞發(fā)揮正常的生理功能[4，16]。在本研究中，與C組相比，H組大鼠腹腔內(nèi)脂肪細(xì)胞總數(shù)目顯著增加，但腹腔內(nèi)不同部位脂肪細(xì)胞平均直徑變化均不明顯。其原因可能為：一方面脂肪細(xì)胞數(shù)目的增多在一定程度上緩解了脂肪細(xì)胞體積的增大；另一方面則可能是H組與C組大鼠脂肪細(xì)胞體積均處于平臺(tái)期，因此細(xì)胞體積上的差異不顯著。

運(yùn)動(dòng)干預(yù)是肥胖防治的基本手段。運(yùn)動(dòng)本身可增加機(jī)體能量消耗，防止體內(nèi)能量過剩甚至引起能量負(fù)平衡，從而抑制脂肪細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)合成并使脂肪細(xì)胞體積縮小。本研究中也發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)組大鼠（E組、HE組）腎周和腹后壁脂肪細(xì)胞平均直徑均顯著低于相應(yīng)的安靜組（C組、H組），同時(shí)脂肪細(xì)胞數(shù)目也呈減少趨勢，但差異不顯著。這與以往的很多研究結(jié)果一致，提示運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖過程中體脂減少主要是由于脂肪細(xì)胞體積縮小所致，與脂肪細(xì)胞數(shù)目變化關(guān)系不顯著[8，9]。但也有研究表明，成年后脂肪細(xì)胞數(shù)目仍可能發(fā)生變化。Lemonnier研究發(fā)現(xiàn)，普通喂養(yǎng)大鼠脂肪細(xì)胞總數(shù)目在18周齡后基本穩(wěn)定，而高脂喂養(yǎng)組到52周齡時(shí)仍可觀察到脂肪細(xì)胞總數(shù)目的增多[17]；Giles等研究也發(fā)現(xiàn)，6周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可使Wistar成年大鼠（28周齡）脂肪細(xì)胞數(shù)目顯著增加[2]。上述研究中脂肪細(xì)胞數(shù)目變化結(jié)果不一致的原因可能與實(shí)驗(yàn)對象種屬、干預(yù)方式及脂肪細(xì)胞數(shù)目計(jì)算方式等因素有關(guān)。

高脂膳食誘導(dǎo)肥胖及運(yùn)動(dòng)干預(yù)過程中大鼠腹腔內(nèi)脂肪量、脂肪數(shù)目與體積變化關(guān)系說明，脂肪細(xì)胞數(shù)目與體積在體脂的變化中均發(fā)揮了作用，但規(guī)律不同，即高脂膳食誘導(dǎo)肥胖時(shí)體脂增加主要是由于脂肪細(xì)胞數(shù)目增多所致；而運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖中體脂減少則主要是由于脂肪細(xì)胞體積縮小所致。上述現(xiàn)象可能與以下兩個(gè)因素有關(guān)，即鼠齡與脂肪細(xì)胞體積大小。人體和動(dòng)物研究均表明，體內(nèi)脂肪數(shù)目變化存在一個(gè)敏感時(shí)期（青春期），體內(nèi)脂肪細(xì)胞數(shù)目“調(diào)定點(diǎn)”在此時(shí)期建立，且易受外界因素影響，至成年后則相對維持恒定[9，18，19]。成年后脂肪細(xì)胞數(shù)目的變化可能也與體內(nèi)脂肪細(xì)胞數(shù)目“調(diào)定點(diǎn)”的重新設(shè)定有關(guān)，但還有待于進(jìn)一步的研究證實(shí)。體內(nèi)能量過剩引起脂肪細(xì)胞脂肪合成代謝增加，促進(jìn)脂滴形成，從而導(dǎo)致體積增大，當(dāng)脂肪細(xì)胞體積增加到某一上限時(shí)則激活體內(nèi)各脂肪庫中的前脂肪細(xì)胞增殖分化為成熟脂肪細(xì)胞，從而滿足體內(nèi)貯脂需求[5，6，18]。因此，脂肪細(xì)胞增大可視為刺激脂肪細(xì)胞數(shù)目增加的關(guān)鍵因素。本研究中，普通膳食條件下的C組大鼠脂肪細(xì)胞數(shù)目與體積按正常模式發(fā)展到成年水平，而H組大鼠在高脂膳食干預(yù)下使脂肪細(xì)胞體積在成年前即達(dá)成年水平，進(jìn)而促使脂肪細(xì)胞數(shù)目增多并使脂肪細(xì)胞體積在一段時(shí)間內(nèi)維持相對穩(wěn)定，因此H組大鼠體脂量增加主要表現(xiàn)為脂肪細(xì)胞數(shù)目的增多；HE組大鼠由于運(yùn)動(dòng)干預(yù)而使高脂膳食引起的能量過剩得到顯著改善，從而減緩脂肪細(xì)胞體積的增大，并削弱其對脂肪細(xì)胞數(shù)目的激活作用，因此體脂的減少主要表現(xiàn)為脂肪細(xì)胞體積縮小，細(xì)胞數(shù)目變化并不顯著。

前脂肪細(xì)胞增殖分化是成熟脂肪細(xì)胞的唯一來源[7]，因此脂肪細(xì)胞數(shù)目與前脂肪細(xì)胞的增殖分化水平關(guān)系密切。細(xì)胞增殖分化的本質(zhì)是細(xì)胞發(fā)生基因差別表達(dá)，而轉(zhuǎn)錄因子調(diào)控大量基因表達(dá)的時(shí)序并決定了分化過程。目前研究表明，PPARγ和C/EBPα是前脂肪細(xì)胞增殖分化中最主要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子[20，21]。PPARγ是PPARs家族中的一員，在脂肪細(xì)胞分化的調(diào)控中起重要作用[22，23]。脂肪形成級聯(lián)反應(yīng)模型研究表明，PPARγ被激活后將誘導(dǎo)C/EBPα的表達(dá)[24]；C/EBPα和PPARγ又可協(xié)同作用，激活和分化有關(guān)的基因表達(dá)[25，26]。此外，細(xì)胞分化所必需的其它因素也都直接或間接地匯聚到PPARγ和C/EBPα上，最終通過調(diào)節(jié)PPARγ和C/EBPα的表達(dá)來影響脂肪細(xì)胞的增殖分化[27]。因此，研究實(shí)踐中常通過檢測轉(zhuǎn)錄因子PPARγ和C/EBPα的表達(dá)水平來間接評價(jià)脂肪細(xì)胞的增殖分化能力。

本研究中發(fā)現(xiàn)，膳食因素與運(yùn)動(dòng)因素對不同部位脂肪PPARγ及C/EBPα蛋白表達(dá)均影響顯著，且二者具有交互效應(yīng)。具體表現(xiàn)為：H組及組E大鼠附睪、腎周及腹后壁脂肪PPARγ蛋白表達(dá)量均顯著高于C組的相應(yīng)部位，HE組腎周及腹后壁脂肪PPARγ蛋白表達(dá)水平顯著低于H組的相應(yīng)部位；H組大鼠附睪及腎周脂肪C/EBPα蛋白的表達(dá)量顯著高于C組的相應(yīng)部位，E組大鼠腎周及腹后壁脂肪C/EBPα蛋白的表達(dá)量也分別顯著高于C組的相應(yīng)部位，HE組大鼠腎周脂肪EBPα蛋白的表達(dá)水平顯著低于H組。上述結(jié)果提示，高膳膳食與跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對不同部位脂肪PPARγ及C/EBPα蛋白表達(dá)均表現(xiàn)為增強(qiáng)，即促進(jìn)了前脂肪細(xì)胞的增殖與分化；但兩種干預(yù)方式同時(shí)施加時(shí)則表現(xiàn)為拮抗作用，其機(jī)制可能是由于高脂膳食與運(yùn)動(dòng)干預(yù)共同影響體內(nèi)能量代謝平衡，進(jìn)而影響脂肪細(xì)胞體積的大小，并決定是否激活前脂肪細(xì)胞的增殖分化過程[6，28]。

根據(jù)本研究結(jié)果，高脂膳食謝誘導(dǎo)肥胖及運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖過程中脂肪細(xì)胞PPARγ和C/EBPα蛋白的表達(dá)均顯著上調(diào)，說明前脂肪細(xì)胞增殖分化能力均表現(xiàn)為增強(qiáng)。然而，兩種狀態(tài)對脂重、脂肪細(xì)胞體積與數(shù)目的影響結(jié)果則不相同，即脂肪細(xì)胞數(shù)目在肥胖形成過程中起顯著作用，但在運(yùn)動(dòng)防治肥胖過程中卻作用不大。高脂膳食誘導(dǎo)肥胖過程中，能量過剩促進(jìn)脂肪細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積累，使細(xì)胞體積增大并消弱其貯脂能力[2]，進(jìn)而反射性地激活前脂肪細(xì)胞增殖分化并募集更多新生脂肪細(xì)胞，最終滿足機(jī)體的貯脂需求[4，5，28]。然而，運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖過程中由于脂肪細(xì)胞體積縮小，因而對前脂肪細(xì)胞增殖分化能力的刺激作用不足，期間前脂肪細(xì)胞增殖分化能力的增強(qiáng)可能不依賴于脂肪細(xì)胞體積的增大，而更可能是由于運(yùn)動(dòng)刺激本身所致。運(yùn)動(dòng)促進(jìn)脂肪細(xì)胞的增殖分化在其它研究中也得到支持[27]，而且運(yùn)動(dòng)干預(yù)還能提高體內(nèi)小體積的脂肪細(xì)胞的比例[2]，這也是運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致脂肪細(xì)胞體積縮小的原因之一。

前脂肪細(xì)胞增殖分化能力在高脂膳食誘導(dǎo)肥胖及運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖過程中均增強(qiáng)，但其在影響體脂變化中作用與機(jī)制卻可能不同。前脂肪細(xì)胞增殖分化能力對脂肪細(xì)胞的影響主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：（1）影響脂肪細(xì)胞數(shù)目；（2）影響脂肪細(xì)胞更新能力。高脂膳食誘導(dǎo)肥胖過程中前脂肪細(xì)胞增殖分化能力的增強(qiáng)，并使脂肪細(xì)胞數(shù)目增多，是機(jī)體為貯存更多脂肪而產(chǎn)生的代償機(jī)制；運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖過程中脂肪細(xì)胞數(shù)目無顯著變化，因此前脂肪細(xì)胞增殖分化能力增強(qiáng)可能是促進(jìn)了體內(nèi)脂肪細(xì)胞的更新水平，并使小體積脂肪細(xì)胞比例增多，從而使脂肪細(xì)胞的貯脂能力增強(qiáng)[2]，是脂肪細(xì)胞貯脂功能改善的適應(yīng)機(jī)制。

4 總結(jié)

前脂肪細(xì)胞增殖分化能力在高脂膳食誘導(dǎo)肥胖形成及運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖過程中均增強(qiáng)，但其作用及機(jī)制皆不同。高脂膳食誘導(dǎo)肥胖過程中前脂肪細(xì)胞增殖分化能力的增強(qiáng)可使脂肪細(xì)胞數(shù)目增多，是機(jī)體為適應(yīng)體脂增多的代償機(jī)制；運(yùn)動(dòng)預(yù)防肥胖過程中前脂肪細(xì)胞增殖分化能力的增強(qiáng)可促進(jìn)脂肪細(xì)胞更新，并使脂肪細(xì)胞平均體積縮小，是脂肪細(xì)胞貯脂能力改善的適應(yīng)機(jī)制。

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《中國運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)雜志》編輯部

The Role of Proliferation and Differentiation of Preadipocyte on High Fat Diet-induced Obesity and Prevention of Obesity through Exercises in Rats

Liu Shaosheng1，2，Zhao Yongjun1，Zhang Linjing1，Jia Zhiyou1，Lian Junchao1，He Yuxiu1
1 Sport Institute of Hebei Normal University，the Key Laboratory of Human Movement Biological Evaluation of Hebei Province，Shijianzhuang 050024，China 2 Sport Institute of Jianggangshan University，Ji’an 343009，China Corresponding Author：He Yuxiu，Email：heyuxiu@mail.hebtu.edu.cn

ObjectiveTo explore the influences of proliferation and differentiation of preadipocytes on high fat diet-induced obesity and obesity prevention through exercises in rats.MethodsForty male Sprague-Dawley rats were divided into a normal diet control group（C，n=8），a normal diet with exercis?es group（E，n=8），a high fat diet control group（H，n=14） and a high fat diet with exercises group（HE，n=10）.Group C and group H kept sedentary，while group E and group HE underwent treadmill exercises at about 75%VO2max level.After 12 weeks of intervention，the body weight，epididymal，perire?nal and retroperitoneal fat mass were recorded，and the total fat mass was determinated.Stereology method was used to calculate the number and average diameter of fat cells.Western Blotting was con?ducted to measure the expression of PPARγ and C/EBPα protein in adipose tissues.Results（1） The body weight and total fat mass of group H were significantly higher than those of group C （P＜0.01）.Perirenal，retroperitoneal fat and total fat mass of group E and HE were significantly lower than those of group C and H respectively（P＜0.01）.（2） The total fat cell number of group H was significantly higher than that of group C.The average diameter of fat cells in perirenal and retroperitoneal fat pads of group E were significantly lower than that of group C （P＜0.05，P＜0.01），while that of group HE in epididymal，perirenal and retroperitoneal fat pads was significantly lower than that of group H （P＜0.01）.（3） Compared with group C，the expression of PPARγ protein of group E and H increased sig?nificantly in epididymal，perirenal and retroperitoneal fat pads（P＜0.01）.The expression of C/EBPα pro?tein of group H was significantly higher than that of group C in epididymal and perirenal fat pads（P＜0.01），the expression of C/EBPα protein of group E was significantly higher than that of group C in perirenal and retroperitoneal fat pads（P＜0.01），while the expression of C/EBPα protein of group HE was significantly lower than that of group H in perirenal fat pads（P＜0.01）.ConclusionThe prolifera?tion and differentiation of preadipocyte was enhanced in the development of high fat diet induced obesi?ty and exercises to prevent obesity，but its role and mechanisms were different.The high fat diet in?creases the number of fat cells which is a compensatory mechanism for the body to adapt to fat accu?mulation，while exercises might promote cell renewal and decrease the average size of fat cells which is an adaptive mechanism to improve fat storage.

preadipocyte，proliferation and differentiation，high fat diet，PPARγ，C/EBPα，aerobic exercises

2016.12.10

河北省自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（編號(hào)：C2015205088）；井岡山大學(xué)自然科學(xué)科研項(xiàng)目（項(xiàng)目批準(zhǔn)號(hào)：JZ14002）；河北省重點(diǎn)一級學(xué)科“體育學(xué)”資助項(xiàng)目

第1作者：劉紹生，Email：liussmail@163.com；

何玉秀，Email：heyuxiu@mail.hebtu.edu.cn