不同强度有氧运动对糖尿病大鼠肝脏SREBP及肝脂肪变的影响

【前言】不同强度有氧运动对糖尿病大鼠肝脏SREBP及肝脂肪变的影响由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。基金项目：广东高校优秀青年创新人才培育项目（LYM09139），广东省科技计划项目（2010B060900113）。 作者简介：徐国琴（1975- ），男，湖北浠水人，博士，副教授，研究方向慢性疾病的运动康复机制。 作者单位：广州体育学院，广东 广州 510500 Exercise Biochemistry...

摘 要：目的：通过探讨不同强度有氧运动对糖尿病大鼠肝脏srebp及脂肪变的影响，为运动改善胰岛素抵抗和防治糖尿病性脂肪肝提供理论依据。方法：通过高脂饮食喂养配合小剂量STZ腹腔注射建立糖尿病大鼠模型，并随机分为安静组（PA）和小中大三种强度运动组（LIE，MIE，HIE），分别进行10 m/min、15 m/min和20 m/min的有氧耐力跑台运动，1 h/d，5 d/w，持续运动训练6周。6周后测试大鼠空腹血糖、糖化血清蛋白、胰岛素和肝脏SREBP含量、肝脏脂肪浸润情况，并计算胰岛素抵抗指数、胰岛素敏感指数。结果：糖尿病大鼠经6周运动训练后，与PA组相比较，血糖、糖化血清蛋白和胰岛素抵抗指数均有显著降低； LIE、MIE及HIE组大鼠肝脏SREBP呈显著性降低（P

关键词：有氧运动；糖尿病；肝脏；SREBP；脂肪变

中图分类号：G804.7 文献标识码：A文章编号：1006-2076（2012）06-0059-05

Abstract：Objective：To investigate the changes of SREBP and liver steatosis after different intensity exercise on diabetes rats，which provide a theoretical basis to exercise improving insulin resistance and prevention and treatment of diabetic fatty liver.Methods： Rat model of type 2 diabetes were established by high-fat diet with low-dose streptozotocin intraperitoneally injected， and randomly divided into quiet group （PA） and 3 exercising groups（LIE，MIE，HIE）. After adapting to treadmill exercise， the 3 exercising groups do 1h treadmill running by 10m/min， 15m/min and 20m/min treadmill speed respectively， 1h/d， 5d/w， continuous training for 6 weeks. Then tested FBG，GSP，Ins and the content SREBP of liver， HE staining of liver fat infiltration， and Calculated IRI，ISI，HBCI.Results： After 6 weeks of exercise training， compared with PA， the FBG， GSP，IRI and liver

收稿日期：2012-03-21

基金项目：广东高校优秀青年创新人才培育项目（LYM09139），广东省科技计划项目（2010B060900113）。

作者简介：徐国琴（1975- ），男，湖北浠水人，博士，副教授，研究方向慢性疾病的运动康复机制。

作者单位：广州体育学院，广东 广州 510500

Exercise Biochemistry Laboratory，Guangzhou Sport University，Guangzhou，510500，Guangdong，China

SREBP of 3 exercising groups were all decreased. HE staining of liver shows that PA group of normal rat liver cells in cord-like structural damage， some cells have lipid deposition and fat vacuoles， a small solubility of necrosis of liver cells.LIE， MIE and HIE rat liver cells had greatly improved and fat infiltration by MIE Group minimum.Conclusion： The 6-week exercise intervention can reduce the protein content of SREBP in liver of diabetic rats， thereby reducing lipid accumulation in liver cells，help reduce hepatic insulin resistance， and the low and middle intensity aerobic exercise is better.

Key words： aerobic exercises； diabetes； liver； SREBP； steatosis

糖尿病性脂肪肝是糖尿病的常见并发症，造成大量脂肪在肝细胞内积聚，有研究表明其发生机制可能与SREBP（固醇调节结合蛋白）有关[1-2]。SREBP是一种内质网膜结合的核转录因子，能激活胆固醇和脂肪酸生物合成酶的基因表达[3]。正常非脂肪组织脂质含量的稳定依赖于SREBP调节，SREBP过度表达将引起脂代谢的紊乱，导致肝脏、胰岛β细胞等非脂肪组织脂质过度集聚[4]，引发胰岛素抵抗、肝脂肪变等临床表现。本研究通过不同强度有氧运动对糖尿病大鼠肝脏SREBP及脂肪变的影响，为运动改善胰岛素抵抗和防治糖尿病性脂肪肝提供理论依据。

1 实验对象与方法

1.1 实验对象

8周龄SPF级雄性SD大鼠87只，体重190±15 g，分笼饲养，每笼5只，自由饮食，每天及时给大鼠更换垫料，保持笼内干燥。所有大鼠购买后普通饲料适应性喂养1周进行实验。

1.2 实验设计与方法

1.2.1 糖尿病动物模型的建立及动物分组

通过高脂饲料喂养配合小剂量STZ腹腔注射建立糖尿病大鼠模型。饲料配方为：猪油10%、白糖20%、蛋黄粉5%、胆盐0.2%、维生素0.05%、矿物质0.2%、基础饲料64.55%；高脂喂养6周后大鼠禁食12小时，按30 mg/Kg·wt的剂量于左下腹一次性腹腔注射20 mg/ml链脲佐菌素-柠檬酸缓冲液。3天后连续三天目测尿糖+++～++++，且第7天尾静脉血糖在16.7 mmol/L（300 mg/d1）以上者确定为糖尿病大鼠。从造模成功的糖尿病大鼠中随机挑选出43只并分为糖尿病安静组（PA，10只）、糖尿病小强度运动组（LIE，11只）、糖尿病中等强度运动组（MIE，11只）、糖尿病大强度运动组（HIE，11只）。在6周的运动训练饲养过程中，大鼠可能由于高血糖、啃食同类等原因造成各组大鼠有少量的死亡缺失，最终纳入统计计算的各组大鼠数量为：PA组10只，LIE组10只，MIE组9只，HIE组10只。

1.2.2 糖尿病大鼠运动训练模型的建立

运动组大鼠均在动物跑台上进行有氧耐力运动，依据Bedford等[5]的研究并结合本实验糖尿病大鼠的健康状况设定大、中、小三种运动强度，对应的跑台速度分别为20 m/min、15 m/min和10 m/min，分别相当于70%VO2max、50%VO2max和30%VO2max左右负荷强度。运动组大鼠跑台运动1h/d，5d/w，持续6周。

1.3 样品处理与指标测试方法

大鼠禁食12 h，经10%水合氯醛300 mg/kg.wt腹腔注射麻醉后腹主动脉取血和肝组织，即刻测空腹血糖（Glu），余血液分离血清；果糖胺法测试糖化血清蛋白（GSP），酶联免疫方法测试空腹胰岛素（Ins）、肝脏SREBP，冰冻切片HE染色查看肝脏脂肪浸润情况。Homa Model公式[6]计算出胰岛素抵抗指数（IRI）、胰岛素敏感指数（ISI）、和β细胞功能指数（HBCI）。

1.4 数据处理

所有数据均以“平均数±标准差”表示，用SPSS12.0统计软件进行数据处理，各组之间均数比较用单因素方差分析。P

2 实验结果

2.1 6周不同强度运动对糖尿病大鼠血糖、胰岛素及胰岛素抵抗指数的影响

糖尿病大鼠经6周运动训练后，不同强度的运动均可降低糖尿病大鼠空腹血糖、糖化血清蛋白含量。与PA组相比，大中小三种强度的运动干预均可极显著降低血糖（P0.05）；增强糖尿病大鼠胰岛素敏感指数，降低胰岛素抵抗指数（P0.05，P0.05）。血糖降低的同时，也观察到各种强度的运动均可降低糖尿病大鼠糖化血清蛋白水平（P>0.05，P

2.2 6周不同强度运动对糖尿病大鼠肝脏SREBP及游离脂肪酸变化的影响

糖尿病大鼠经6周运动训练后，与PA组相比较，LIE、MIE及HIE组大鼠肝脏FFA的降低均无统计学上显著性意义；LIE、MIE及HIE组大鼠肝脏SREBP也呈显著性降低（P

2.3 6周不同强度运动对糖尿病大鼠肝脏脂肪变性的影响

经6周不同强度运动之后，肝脏细胞病理形态学HE染色检测发现，PA组大鼠肝细胞正常的条索状结构破坏，细胞中有大量脂质沉积，并出现脂肪空泡，有少部分肝细胞发生溶解性坏死。LIE组大鼠肝细胞基本呈条索状结构，但较散乱；细胞中有较多脂质沉积，但出现脂肪空泡较少，肝细胞溶解坏死出现。MIE组大鼠肝细胞基本呈条索状结构，但较散乱；细胞中有少量脂质沉积，且出现脂肪空泡较少，无肝细胞溶解坏死现象。而HIE组大鼠肝脏HE染色表现为肝细胞基本呈条索状结构，但较散乱；细胞中有少量脂质沉积，且出现脂肪空泡较少，但存在肝细胞溶解坏死现象（见图1）。

3 结果分析与讨论

3.1 6周不同强度运动对糖尿病大鼠血糖、胰岛素及胰岛素抵抗指数的影响

2型糖尿病β细胞功能缺陷发展表现为早期存在显著的胰岛素抵抗伴胰岛素（Ins）的分泌不足，空腹Ins往往偏高，餐后Ins释放延迟，晚期存在显著的Ins分泌不足并伴有Ins抵抗，造成血糖持续升高，对胰岛β细胞的毒性作用，从而使糖尿病人β细胞功能呈进行性衰竭[7]。

多项研究表明[8-9]，无论是人体还是动物，给予适宜的运动后，其胰岛素抵抗都能得到不同程度的改善，与改善胰岛素受体及受体后作用机制有关。Dohm[10]研究证明，耐力训练确实能改变骨骼肌细胞膜胰岛素受体数量；Kim[11]研究发现耐力训练能够提高胰岛素受体和受体后信号的基因表达；王从容等[12]研究也表明耐力运动（跑台速度20 m/min，坡度5°，60 min/d）能显著提高高脂饲料诱发的肥胖大鼠肝细胞膜、肌肉细胞膜和脂肪细胞膜的胰岛素受体结合力，改善胰岛素抵抗，使血胰岛素水平显著下降。运动还可增加GLUT4蛋白水平[13]，降低大鼠糖原合成酶激酶3β（GSK-3β）的活性[14]及其基因表达[15]，进而抑制GS及IRS-1丝氨酸的磷酸化，提高肝脏IRS-2 mRNA及蛋白的表达[16]，进而促进葡萄糖摄取及糖原合成，从而通过胰岛素受体后作用机制改善机体的胰岛素抵抗状况。运动改善胰岛素抵抗的机制尚未完全阐明，可能机制为：1）适宜的运动可以提高胰岛素与其靶器官胰岛素受体的结合力，使胰岛素能够更好地发挥作用；2）适宜的运动可以降低游离脂肪酸的浓度，抑制游离脂肪酸导致的胰岛素抵抗；3）脂肪、肝脏细胞中肿瘤坏死因子α（TNF-α）等炎症因子的超表达和含量增加导致胰岛素信号传导系统的异常，从而导致外周胰岛素抵抗。运动还可改善胰岛β细胞功能。赵家伟等[17]研究表明，运动能减轻2型糖尿病肥胖OLETF大鼠体重，降低血浆甘油三醋和胆固醇水平，减低OGTT30、60 min血糖水平，增加胰腺胰岛素含量，改善β细胞功能，减少β细胞凋亡，增加β细胞质量。Bloem等[18]研究也表明，7天的有氧运动（60%～70%最大心率，1 h/d）不仅增强胰岛素敏感性，还显著性提高了老年IGT病人的β细胞功能，但并不改变体重、血脂水平、瘦素、脂联素、儿茶酚胺等，说明运动可能还通过其他机制改善胰岛β细胞功能。

本研究发现，通过对不同强度运动的糖尿病大鼠之间进行比较发现，与PA组相比，大中小三种强度的运动干预均极显著降低空腹血糖；MIE组和LIE组大鼠糖化血清蛋白有显著降低，说明有氧运动均能一定程度上有效改善糖尿病大鼠机体的高血糖状态；HIE组血清胰岛素有显著性增加（P

3.2 6周不同强度运动对糖尿病大鼠肝脏SREBP的变化影响

SREBPs是调节胆固醇和脂肪合成的转录因子，胰岛素抵抗时SREBP-1增加。研究发现[19]，运动训练可导致大鼠骨骼肌SREBP-1c mRNA及其蛋白含量升高，骨骼肌内甘油三酯含量也升高；限制高的热量摄入时，骨骼肌的SREBP-1蛋白含量升高，同时ERK1/ERK2的磷酸化也增强，表明限制热量摄入和运动通过SREBP-1的表达促进肌内甘油三酯合成，有助于骨骼肌运动时的能量消耗所需。Ikeda等[20]在研究运动后脂肪填充效应的机制时发现，2周游泳训练的大鼠骨骼肌SREBP-1 mRNA增加了1.4～2.0倍，同时脂肪合成基因如乙酰CoA羧化酶mRNA、甘油二酯酰基转移酶mRNA、硬脂酰CoA去饱和酶mRNA等表达增加，认为SREBP-1c可能是长期运动训练后骨骼肌甘油三酯合成增加的重要决定物质。但也有运动训练导致SREBP降低的研究。Smith等研究发现[21]，长期耐力运动降低男性骨骼肌SREBP-1cmRNA含量和丝氨酸棕榈酰转移酶mRNA含量，从而有利于超重和肥胖人群的脂肪代谢。研究结果的不同表明运动对组织细胞SREBP的表达可能与不同人群的组织器官对能量物质的需求不同所致，是机体对运动产生适应的一种表现。Bret等[22]的调查研究证明了这一点，2型糖尿病病人与优秀耐力运动员骨骼肌内均有较多的脂肪沉积及SREBP表达含量，但有训练的耐力运动员骨骼肌却有很好的胰岛素敏感性和较高的氧化能力，研究者认为氧化脂质的能力可能是肌肉内过度的脂肪积聚与胰岛素抵抗间的重要调控点，运动导致骨骼肌内SREBP含量及脂质沉积程度的变化与机体对氧化脂质的能力有关。

多项研究表明肌肉内脂肪过量积聚与胰岛素抵抗相关，肝脏更容易导致脂肪沉积。2型糖尿病时肝脏中SREBP-1c调节的脂肪合成增加，而在肌肉和脂肪组织中却降低，更加重了脂肪在肝脏中的沉积和肝脏胰岛素抵抗。运动对糖尿病肝脏SREBP的影响还未见报道。本研究发现，糖尿病大鼠经6周运动训练后， LIE、MIE及HIE组大鼠肝脏SREBP与PA组相比较呈显著性降低，而组间相互比较却无显著性差异，说明运动可通过降低SREBP来减少脂肪在肝细胞中的合成，从而减少脂肪在肝细胞中的积聚，降低了胰岛素抵抗和肝细胞脂肪变的发生；而且在日常体力活动的基础上进行运动干预，更能有效降低SREBP的表达，减少脂质在肝细胞中的沉积，减少胰岛素抵抗，有助于糖尿病的康复；各运动干预组间无差异可能与运动干预时间稍短有关。运动降低SREBP蛋白含量可能与运动降低糖尿病大鼠肝脏细胞内质网应激强度，维持内质网功能恒定有关。

3.3 6周不同强度运动对糖尿病大鼠肝脏脂肪变性的影响机制分析

研究表明胰岛素抵抗是脂肪肝形成的独立危险因素[23]，T2DM因胰岛素抵抗使胰岛素抑制FFA释放的作用减弱，使脂肪组织过度分解和释放大量的脂肪酸，而脂肪酸的增加又加重了胰岛素抵抗，形成了恶性循环。血中游离脂肪酸增多使肝摄取脂肪增加、肝细胞合成TG增加，导致肝细胞中TG堆积而形成肝脂肪变性甚至形成脂肪肝。张敏等[24]研究也显示，糖尿病合并脂肪肝患者比单纯糖尿病患者有更显著的高胰岛素血症及胰岛素抵抗。适宜的运动可以增加机体的抗氧化能力，加速自由基的清除，阻止脂肪肝的发生和发展。王梅等[25]研究表明，中等强度的游泳运动能降低非酒精性脂肪性肝病模型大鼠血清谷丙转氨酶活性和甘油三酯水平，减轻肝细胞脂肪变性程度。本研究发现，经6周不同强度运动之后，从日常体力活动、小强度运动干预到中等强度运动干预，大鼠肝脏病理形态学表现逐步好转，表现为肝细胞排列的条索状结构逐步清晰，脂肪浸润及脂肪变化坏死逐渐好转，肝细胞溶解性坏死逐渐消失，而大强度运动组肝脏病理形态学变化又有些加重，但依然好于PA组。这个结果与本研究中肝脏SREBP的变化是一致的，说明运动干预尤其是中小强度运动更有利于降低肝脏脂肪沉积，减少细胞凋亡，有助于增强肝脏组织的胰岛素敏感性，降低胰岛素抵抗。运动降低脂质在肝细胞沉积，防止脂肪肝的发生的原因可能为：1）运动训练增加了肌肉和肝脏的游离脂肪酸的氧化，减少其在肝细胞内的酯化和沉积[26]。2）运动训练可降低肝脏SREBP的表达，减少肝脏内脂肪的合成。3）运动训练可以改善外周胰岛素抵抗，减轻胰岛素抵抗造成的脂肪分解作用，从而减少外周脂肪组织中脂肪向肝脏内的转运[27]。

4 结论与展望

4.1 6周的运动干预能有效降低糖尿病大鼠的空腹血糖、糖化血清蛋白，增强外周组织胰岛素敏感性，降低胰岛素抵抗，并促进胰岛β细胞功能，从而治疗糖尿病，且中小强度有氧运动干预效果较好。

4.2 6周的运动干预能有效降低糖尿病大鼠肝脏SREBP蛋白含量，进而减少肝细胞内脂质沉积，维持肝细胞功能，有利于降低肝脏胰岛素抵抗。

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