間歇低氧暴露對高脂膳食大鼠胰島素敏感性的影響

潘哲浩 翁錫全 朱憲鋒 沈財利

1 韓山師范學(xué)院（潮州521041）2 廣州體育學(xué)院

長期高熱量攝入是引起肥胖的主要因素之一，在肥胖進(jìn)程中，機(jī)體會產(chǎn)生胰島素抵抗現(xiàn)象［1，2］。 研究表明，肥胖引起胰島素抵抗與體重增加時胰島素敏感性下降關(guān)系密切［3］，肥胖導(dǎo)致胰島素抵抗是由于體內(nèi)脂肪增加而引起的內(nèi)分泌、炎癥、神經(jīng)系統(tǒng)以及細(xì)胞自主性通路等相關(guān)調(diào)節(jié)異常的結(jié)果［4，5］。 因此，有效預(yù)防和治療因肥胖而引起的胰島素抵抗是當(dāng)前急需解決的問題。研究顯示，適度間歇低氧暴露可通過提高機(jī)體瘦素含量調(diào)節(jié)脂代謝而降低體重［6］。那么，間歇低氧暴露對肥胖進(jìn)程中胰島素及其敏感性是否也起調(diào)節(jié)作用，值得探討。因此，本研究比較了普通膳食和高脂膳食過程中間歇低氧暴露對大鼠內(nèi)臟脂肪含量、血糖、胰島素的影響，探討間歇低氧暴露對胰島素敏感性的影響以及胰島素與內(nèi)臟脂肪含量的相關(guān)關(guān)系，為進(jìn)一步研究間歇低氧暴露防治胰島素抵抗提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物

40只SPF級8周齡健康雄性SD大鼠，體重180～220 g，廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動物中心提供（粵監(jiān)證字：2005A060）。分籠飼養(yǎng)，自由飲食，室溫（23±2）℃，相對濕度40～60%，自然光照和晝夜節(jié)律變化，大鼠適應(yīng)環(huán)境1周后開始實(shí)驗(yàn)。

1.2 低氧干預(yù)方法

將大鼠隨機(jī)分為4組，即普通膳食常氧組、普通膳食間歇低氧組、高脂膳食常氧組、高脂膳食間歇低氧組，每組10只。普通組食用普通飼料，高脂組食用高脂飼料，高脂飼料的配方為豬油12%、蔗糖17%、膽固醇2.5%、膽酸鈉1%、基礎(chǔ)飼料67.5%，飼料生產(chǎn)于廣東省動物實(shí)驗(yàn)中心。預(yù)適應(yīng)1周后進(jìn)行間歇低氧暴露6周，每天10小時，低氧濃度為15.4%，低氧發(fā)生設(shè)備為美國Hypoxico公司制造的低氧分壓系統(tǒng)（HTS）。

1.3 樣品制備

末次干預(yù)結(jié)束后，禁食24小時左右測血糖，然后用10%水合氯醛溶液300 mg/kg·BW注射麻醉大鼠，用真空血清管腹主動脈取血。靜置2小時左右血清管離心 20 min（3000 r/min）后，取血清-20℃保存待測。并取大鼠附睪脂肪墊與腎周脂肪墊用生理鹽水清洗后用濾紙吸干稱重。

1.4 測試指標(biāo)與方法

Lee指數(shù)是在實(shí)驗(yàn)?zāi)┐胃深A(yù)結(jié)束后對大鼠稱重，并準(zhǔn)確測量從鼻至肛門的長度，并按公式［體重（g）1/3÷體長 （cm）×1000］計算獲得。 血糖采用 GT-1640超級血糖儀測定，血清胰島素采用酶聯(lián)免疫吸附法測定，試劑購自美國ADL公司，儀器為RT-2100C型多功能酶標(biāo)儀。各指標(biāo)由專人嚴(yán)格按操作要求測試。 胰島素敏感指數(shù) （ISI）=ln ［1/（FBG×FINS）］［7］。

1.5 統(tǒng)計學(xué)分析

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差表示，采用SPSS15.0統(tǒng)計軟件包進(jìn)行one-way ANOVA檢驗(yàn)和Pearson相關(guān)分析，顯著性水平為P<0.05，極顯著性水平為P<0.01。

2 結(jié)果

2.1 各組大鼠Lee指數(shù)、內(nèi)臟脂肪總量、血糖、胰島素和胰島素敏感指數(shù)

由表1可見，實(shí)驗(yàn)6周后，與普通膳食常氧組相比，高脂膳食常氧組大鼠Lee指數(shù)、內(nèi)臟脂肪總量和血清胰島素水平極顯著增加（P<0.01），胰島素敏感指數(shù)極顯著下降（P<0.01）；而普通膳食間歇低氧組大鼠Lee指數(shù)和內(nèi)臟脂肪總量顯著減少（P<0.05，P<0.01），胰島素敏感指數(shù)顯著提高（P<0.05）。與高脂膳食常氧組相比，高脂膳食間歇低氧組大鼠Lee指數(shù)、內(nèi)臟脂肪總量、胰島素水平均顯著下降（P<0.01），而胰島素敏感指數(shù)則顯著升高（P<0.01）；高脂膳食大鼠血糖水平雖略高于普通膳食，但各組間差異均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

2.2 大鼠血糖、胰島素、內(nèi)臟脂肪總量和胰島素敏感指數(shù)相關(guān)性分析

從表2可見，內(nèi)臟脂肪總量與胰島素水平、胰島素敏感指數(shù)均存在一定的相關(guān)性（P<0.01），其中與胰島素水平呈正相關(guān)，而與胰島素敏感指數(shù)呈負(fù)低度相關(guān)；另外，胰島素水平與胰島素敏感指數(shù)呈高度負(fù)相關(guān)（P<0.01），而血糖與內(nèi)臟脂肪總量、胰島素和胰島素敏感指數(shù)均未見明顯相關(guān)性。

表1 各組大鼠內(nèi)臟脂肪總量、血糖、胰島素和胰島素敏感指數(shù)比較

表2 大鼠內(nèi)臟脂肪總量、血糖、胰島素和胰島素敏感指數(shù)間相關(guān)性分析

3 討論

目前國內(nèi)外采用的肥胖動物模型主要有下丘腦性肥胖、遺傳性肥胖和膳食誘導(dǎo)肥胖三種［8］。本研究采用6周高脂膳食誘導(dǎo)肥胖動物模型，結(jié)果顯示，與普通膳食常氧組比較，高脂膳食常氧組大鼠Lee指數(shù)及內(nèi)臟脂肪總量顯著增加，與其他研究結(jié)果一致［9，10］，說明高脂膳食可引起大鼠肥胖。 同時，盡管胰島素分泌顯著增加，但胰島素敏感性卻顯著降低，說明產(chǎn)生了胰島素抵抗。關(guān)于肥胖引起胰島素抵抗的機(jī)制，多認(rèn)為與機(jī)體脂肪增加時引起的內(nèi)分泌、神經(jīng)系統(tǒng)以及細(xì)胞自主性通路等調(diào)節(jié)紊亂有關(guān)［4，5］。

近年來，低氧不僅在運(yùn)動訓(xùn)練中方興未艾，還應(yīng)用于健身與某些疾病的治療。目前關(guān)于間歇低氧治療肥胖、貧血、心血管疾病等的研究報道不斷［11-13］，以往也有涉及間歇低氧暴露對胰島素調(diào)節(jié)影響的研究，但對于間歇低氧暴露對肥胖進(jìn)程中胰島素抵抗影響的研究尚未見報道。劉霞等［14］研究發(fā)現(xiàn)，28天低氧使骨骼肌胰島素受體明顯增加，說明低氧主要通過增加骨骼肌胰島素受體數(shù)目增強(qiáng)胰島素的結(jié)合力。黃緘等［15］研究也證實(shí)，30天低壓缺氧后，大鼠骨骼肌胰島素受體密度顯著增加，對胰島素的反應(yīng)能力增強(qiáng)，是組織攝取葡萄糖對胰島素信號反應(yīng)能力增強(qiáng)的機(jī)制之一。Tikhonova等［16］觀察到，在高原適應(yīng)第14天，血液胰島素和胰高血糖素水平下降，葡萄糖平衡保持在相同水平，紅細(xì)胞胰島素受體結(jié)合力在第3天特別是第14天顯著增加。盡管以上研究間歇低氧暴露時間不同，但其結(jié)果都表明，間歇低氧暴露可增加胰島素受體數(shù)目，增強(qiáng)胰島素受體磷酸化作用，從而改善胰島素信號傳導(dǎo)系統(tǒng)，提高胰島素敏感性，增加骨骼肌對葡萄糖的利用。

本研究結(jié)果顯示，無論普通膳食還是高脂膳食大鼠，經(jīng)過6周間歇低氧暴露，其血清胰島素水平均下降，胰島素敏感指數(shù)均升高，高脂膳食間歇低氧組大鼠變化有統(tǒng)計學(xué)意義。同時，內(nèi)臟脂肪總量也顯著下降，提示間歇低氧暴露可改善高脂膳食大鼠胰島素敏感性，從而預(yù)防高脂膳食進(jìn)程中產(chǎn)生肥胖引起的胰島素抵抗。其原因可能是間歇低氧刺激引起骨骼肌胰島素受體密度增加和胰島素受體親和力上升。另外，近期研究表明［17］，低氧誘導(dǎo)因子 1α 在肥胖引起的胰島素敏感性降低中起著關(guān)鍵作用，因?yàn)樵谡芰科胶馄陂g，白色脂肪組織為滿足儲存更多的甘油三酯而擴(kuò)展，結(jié)果導(dǎo)致脂肪組織缺氧，激活低氧誘導(dǎo)因子1α的轉(zhuǎn)錄，低氧誘導(dǎo)因子1α又轉(zhuǎn)而激活與若干生理反應(yīng)相關(guān)的眾多基因，引起脂肪組織纖維化反應(yīng)，造成單核白細(xì)胞滲透和炎癥，導(dǎo)致胰島素敏感性降低。而另有研究表明［18］，體重下降與白色脂肪組織中巨噬細(xì)胞減少和炎癥整體基因表達(dá)改善有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)，內(nèi)臟脂肪含量與胰島素呈一定正相關(guān)，而胰島素與胰島素敏感指數(shù)高度負(fù)相關(guān)，表明內(nèi)臟脂肪含量增高可引起胰島素分泌增加，導(dǎo)致胰島素敏感性下降，產(chǎn)生胰島素抵抗，故控制體重減少脂肪是預(yù)防胰島素敏感性下降的關(guān)鍵。而間歇低氧暴露一方面通過提高機(jī)體瘦素及其受體調(diào)節(jié)，增加脂肪的消耗［6］；另一方面通過內(nèi)臟脂肪減少以及血脂水平下降也可以增加胰島素受體的數(shù)量［19，20］。 同時，由于低氧暴露下胰島素抵抗得到改善，脂肪細(xì)胞因子內(nèi)脂素下調(diào)，從而減少甘油三酯合成和脂肪細(xì)胞積聚［21］，因此，本研究認(rèn)為，間歇低氧干預(yù)對提高肥胖大鼠胰島素敏感性起到一定的調(diào)節(jié)作用。

4 小結(jié)

間歇低氧暴露可以減少高脂膳食進(jìn)程中大鼠內(nèi)臟脂肪含量，降低血清胰島素水平，從而提高胰島素敏感性，改善胰島素抵抗程度。

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