王勝男 羅利娟 陳毅 蘇欠欠 彭峰林 劉全生

1廣西師范大學(xué)體育學(xué)院（桂林 541006）

2廣東省生物資源應(yīng)用研究所，廣東省動物保護(hù)與資源利用重點實驗室，廣東省野生動物保護(hù)與利用公共實驗室（廣州 510260）

肥胖是多因素作用引起的綜合癥，其中缺乏運動和營養(yǎng)不均衡是造成肥胖、尤其是青少年肥胖的主要因素。當(dāng)前控制青少年肥胖主要方式為增加運動和調(diào)控營養(yǎng)。但運動對體重的調(diào)節(jié)與運動的時間、強(qiáng)度、形式等有關(guān)[1-4]。一般認(rèn)為，高糖高脂食物是導(dǎo)致肥胖的主因，但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)食物中營養(yǎng)不均衡也是重要因素，如長期攝入高淀粉食物或低蛋白食物會顯著增加體重[5-9]，因此有學(xué)者提出一種靠攝食高蛋白食物來控制體重甚至減肥的方式[10]。然而，單獨依靠運動或者營養(yǎng)調(diào)控來控制肥胖發(fā)生均有較大比例的失敗案例[11-15]，且可能對青少年的生長發(fā)育造成其他不利影響[16，17]。為明確有氧運動和營養(yǎng)成分對體重調(diào)節(jié)的共同作用效果，本研究對3周齡雄性昆明小鼠進(jìn)行7周的食物和運動處理，通過檢測體重、體內(nèi)重要脂肪組織鮮重、血清葡萄糖、甘油三酯、尿素氮和肌酐含量等，揭示運動和營養(yǎng)成分對生長發(fā)育期小鼠體重調(diào)節(jié)的效果及機(jī)制。研究結(jié)果可為制定合理的青少年體重調(diào)節(jié)的飲食和運動組合策略提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實驗動物分組和食物

選用健康清潔型3周齡雄性昆明小白鼠，在實驗室適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后，通過跑臺進(jìn)行運動預(yù)篩選[18]，選出無外力刺激能隨著跑臺運行而運動的小鼠共72只。單籠飼養(yǎng)（30 cm×15 cm ×20 cm），自由取食和飲水，室溫維持在22±1℃，光照為12︰12晝夜節(jié)律變化。將72只小鼠隨機(jī)分成6組（每組n=12只）：高蛋白運動組、高蛋白非運動組、普通食物運動組、普通食物非運動組、高淀粉運動組和高淀粉非運動組，各組間體重?zé)o顯著差異。動物和食物均由廣東省醫(yī)學(xué)實驗動物中心供應(yīng)[SCXK（粵）2013-0002]。食物的營養(yǎng)成分和能量見表1，其中21%蛋白供能比的普通食物是小鼠生長繁殖的全價飼料，而8%～9%蛋白供能比的高淀粉食物即可滿足小鼠生長發(fā)育的最低需求[19]。

1.2 訓(xùn)練方式

運動方案依據(jù)有氧運動強(qiáng)度即75%～80%最大攝氧量，運動組每天以15 m/min速度連續(xù)在跑臺上運動60 min，每周訓(xùn)練6 d，持續(xù)7周[18，20-22]；非運動組不進(jìn)行任何額外運動訓(xùn)練，食物馴化總時間為7周。每隔2天在上午8:00～9:00內(nèi)稱量體重。

1.3 取材及指標(biāo)測定

訓(xùn)練結(jié)束后恢復(fù)18小時，斷頸處死小鼠，頸動脈取血后冰上靜置30 min，3000 r/min離心15 min后取血清，凍存。在冰盤上快速剝離腎周脂肪、腸系膜脂肪和性腺周脂肪并稱量鮮重（±0.001 g），去除各內(nèi)臟器官及主要脂肪組織后稱量瘦體重[23]（±0.001 g）。按照試劑盒（南京建成）說明書以比色法測定血清中葡萄糖、甘油三酯、尿素氮和肌酐含量，并計算尿素氮與肌酐比值。

表1 實驗食物的營養(yǎng)成分和能量

1.4 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)均以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤（±s）表示，分析前檢驗所有數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布且方差齊次，體重采用重復(fù)測量分析檢驗處理時間的效應(yīng)（RM-ANOVA），體脂和血液指標(biāo)均采用雙因素方差分析（Two-way ANOVA），相同食物運動與非運動組間比較采用獨立樣本t檢驗，相同運動狀況不同食物間比較采用多重比較LSD。P＜0.05為差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 體重

開始訓(xùn)練前各組間體重均無顯著性差異（35.781±0.278 g，F(xiàn)5，66=0.747，P=0.591），隨著訓(xùn)練的進(jìn)行，體重顯著增長（F17，1122=625.091，P＜0.001）。食物成分對體重隨時間的增長趨勢無顯著影響（F34，1122=0.615，P=0.960），但7周運動顯著降低體重隨時間增長的幅度（F17，1122=12.610，P＜0.001），且在訓(xùn)練期間，運動導(dǎo)致三種食物組體重下降的幅度不同。與非運動組相比，在運動第3天高蛋白和普通食物組體重分別顯著下降8%（P＜0.001）和7%（P＜0.001），而高淀粉組顯著下降11%（P＜0.001），且隨著訓(xùn)練時間的增加這種下降的幅度也在繼續(xù)增加，其中普通食物組在訓(xùn)練第39天時下降幅度達(dá)到最大12%（P＜0.001），到訓(xùn)練結(jié)束時普通食物組下降幅度降至11%，而高蛋白組和高淀粉組直到訓(xùn)練結(jié)束時下降幅度最大，分別達(dá)到11%（P＜0.001）和20%（P＜0.001）。見圖1。

圖1 運動和食物成分對3周齡雄性小白鼠體重的影響

2.2 脂肪組織鮮重

食物成分對腎周脂肪、腸系膜脂肪和性腺周脂肪鮮重?zé)o顯著影響（F2，66＜2.812，P＞0.05），但運動顯著降低了此三處脂肪鮮重（F1，66＞43.619，P＜0.001）。與同種食物的非運動組相比，運動導(dǎo)致腎周脂肪、腸系膜脂肪和性腺周脂肪分別下降56%（t22=3.890，P＜0.01）、36%（t22=4.038，P＜0.01）和55%（t22=3.922，P＜0.01）。食物和運動對三處脂肪無交互作用（F2，66＜2.005，P＞0.05）。運動顯著降低了三大食物組的瘦體重（F1，66=24.792，P＜0.001），與同種食物的非運動組相比，運動導(dǎo)致高蛋白組、普通食物組和高淀粉組分別顯著下降8%（t22=2.346，P＜0.05）、7%（t22=2.112，P＜0.05）和 15%（t22=4.009，P＜0.001）。見圖2。

圖2 運動和食物成分對雄性小白鼠不同身體部位脂肪重量的影響

2.3 血液指標(biāo)

食物成分對血糖（F2，66=3.008，P=0.056）和甘油三酯（F2，66=3.080，P=0.053）均接近顯著影響，而運動對血糖（F1，66=4.610，P＜0.05）有顯著影響但對甘油三酯（F1，66=2.336，P＞0.05）無顯著影響。在非運動狀態(tài)下，食物成分對血糖（F2，33=0.479，P＞0.05）和甘油三酯（F2，33=0.247，P＞0.05）均無顯著影響；在運動狀態(tài)下，食物成分對血糖有顯著影響（F2，33=8.142，P＜0.01），其中高淀粉組比高蛋白和普通食物組分別顯著升高18%（P＜0.05）和34%（P＜0.001）；另外在運動狀態(tài)下，食物成分對甘油三酯影響接近顯著水平（F2，33=3.235，P=0.052），其中高蛋白組比普通食物組顯著升高57%（P＜0.05）。見圖3。

相關(guān)分析顯示，在非運動狀態(tài)下血糖和甘油三酯顯著正相關(guān)（r=0.453，P＜0.01），但在運動狀態(tài)下血糖和甘油三酯不相關(guān)（r=0.105，P＞0.05）。

食物成分對尿素氮、肌酐以及二者比值均有顯著影響（F2，66＞6.306，P＜0.01），而運動對尿素氮影響不顯著（F1，66=2.885，P=0.094），但運動對肌酐和二者比值影響顯著（F1，66＞7.214，P＜0.01）。與高蛋白組的非運動組相比，運動導(dǎo)致尿素氮和尿素氮/肌酐分別顯著下降15%（t22=3.843，P＜0.001）和16%（t22=2.505，P＜0.05），而運動對肌酐無顯著影響（t22=－0.314，P＞0.05）；另外與普通食物組的非運動組相比，運動導(dǎo)致肌酐顯著升高29%（t22=－5.552，P＜0.001）、尿素氮/肌酐顯著降低28%（t22=4.030，P＜0.001），而運動對尿素氮無顯著影響（t22=0.989，P＞0.05）；與高蛋白組的非運動組相比，運動對尿素氮、肌酐及二者比值均無顯著影響（P＞0.05）。見圖4。

圖3 運動和食物成分對3周齡雄性小白鼠血糖和甘油三酯的影響

圖4 運動和食物成分對3周齡雄性小白鼠血清中尿素氮和肌酐的影響

3 討論

3.1 運動和食物成分對體重和身體脂肪的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，運動能控制3周齡雄性小鼠體重和身體主要脂肪的快速增長，而食物成分對體重調(diào)控作用不顯著。具體來看，7周有氧運動可顯著降低3周齡雄性小鼠體重增長量和主要脂肪組織重量，這與Swallow 等[4，24，25]對小鼠的研究結(jié)果一致，有氧運動能降低體重和體脂含量，但是降低的幅度有異，本研究體重和體脂鮮重下降幅度最高分別達(dá)到20%和56%，這可能與實驗運動強(qiáng)度、運動時間以及研究對象等有關(guān)[1]。

不同食物成分對亞成年鼠體重及主要脂肪組織重量無顯著影響，但Sφrensen等[8，9]對小鼠的研究發(fā)現(xiàn)，隨著食物中蛋白增加而淀粉降低時體重增長量顯著降低，體脂重量也表現(xiàn)出與食物中蛋白含量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，食物成分對體重的影響可能與動物的年齡及食物成分配比均有關(guān)。

此外，運動使不同食物組小鼠體重下降的幅度不同，其中高淀粉組降低幅度最大，一方面可能是因為高淀粉食物糖原充足會導(dǎo)致脂肪增加[8，9]，另一方面可能是由于高淀粉食物蛋白含量較低，而運動需要消耗更多能量去動用多余脂肪供能，從而導(dǎo)致體重下降幅度較大。Halton等[10-26]總結(jié)相關(guān)研究結(jié)果得出高蛋白食物比低蛋白食物更有助于減肥，認(rèn)為高蛋白食物會增加飲食產(chǎn)熱和飽腹感并減少后續(xù)的能量攝入。但Eisenstein等[27，28]認(rèn)為高蛋白食物會對身體成分組成、腎臟、心血管系統(tǒng)等產(chǎn)生有害影響。因此，營養(yǎng)均衡對維持體重保持身體健康很重要。

3.2 運動和食物成分對血液指標(biāo)的影響

三大營養(yǎng)物質(zhì)中，糖和脂肪是有氧運動中主要的供能物質(zhì)，而蛋白主要供應(yīng)機(jī)體修復(fù)和肌肉增生。在肥胖青少年人群中，血液葡萄糖、甘油三酯、尿素氮、肌酐等水平失衡是一個突出特征[29，30]。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，7周有氧運動對血糖影響顯著而對甘油三酯影響不顯著，食物成分對血糖和甘油三酯影響均不顯著。另外非運動下血糖和甘油三酯顯著正相關(guān)，但在運動狀態(tài)下血糖和甘油三酯不相關(guān)，這可能是因為運動導(dǎo)致脂肪供能增加，而在非運動狀態(tài)下脂肪幾乎不參與能量供應(yīng)，故有氧運動能顯著降低機(jī)體脂肪重量并有效調(diào)控糖脂代謝水平。有研究[31]發(fā)現(xiàn)小強(qiáng)度有氧運動未能降低大鼠血糖濃度，但對血脂水平有調(diào)控作用，而大量研究發(fā)現(xiàn)[29-33]，有氧運動結(jié)合飲食干預(yù)能有效降低血糖血脂水平，預(yù)防代謝綜合征。這可能因為糖脂代謝會受到運動強(qiáng)度、時間、形式以及物種差異等因素的影響。

本研究發(fā)現(xiàn)食物成分對血液尿素氮、肌酐及二者比值均有顯著影響且均表現(xiàn)為高蛋白組最高，運動對尿素氮/肌酐比值的影響主要表現(xiàn)在對高蛋白組和普通食物組顯著降低而對高淀粉組無顯著影響。這可能是因為高蛋白飲食會在一定程度上加重腎臟負(fù)擔(dān)[28]，蛋白質(zhì)在運動中為彌補(bǔ)糖原供能的不足會增強(qiáng)分解代謝[34]，另外運動可能導(dǎo)致胞漿內(nèi)pH值改變而影響蛋白質(zhì)分解酶的活性[35]。這表明運動可以改善由食物引起的蛋白質(zhì)代謝變化以維持機(jī)體健康水平。

4 結(jié)論

在小鼠斷乳后開始適度的有氧運動可以顯著降低體重增長和身體脂肪重量，而營養(yǎng)不均衡可導(dǎo)致肥胖和代謝紊亂，但運動可改善由食物導(dǎo)致的代謝紊亂。這提示身體處在快速生長發(fā)育時期的青少年，應(yīng)堅持有氧運動并注意營養(yǎng)均衡，以助控制體重保持健康。