不同運動方式對肥胖大鼠骨骼肌肌聯(lián)素的影響

郁 麗，劉秀娟，2，盛 蕾

2012 年，Seldin 等［1］發(fā)現(xiàn)肌聯(lián)素(myonectin)，并發(fā)現(xiàn)其由骨骼肌分泌，是蛋白家族成員之一，故又叫補(bǔ)體C1q/腫瘤壞死因子相關(guān)蛋白15(簡稱CTRP15)［2，3］，因參與血紅鐵蛋白的吸收與排泄過程，因其而又被命名為 erythroferrone［4］。

目前研究發(fā)現(xiàn)肌聯(lián)素在機(jī)體脂肪組織和肝臟組織等發(fā)揮作用［4，5］。Seldin等研究報道肌聯(lián)素能促進(jìn)機(jī)體攝取游離脂肪酸［6］，激活mTOR信號通路，阻抑個體肝臟自噬，從而成為一種新的抑制肝臟自噬的調(diào)節(jié)因子［7］。此外，肌聯(lián)素還能參與胰島素抵抗［7，8］，是預(yù)測糖尿病前期和糖尿病發(fā)展的有用指標(biāo)［9］。由此可見，肌聯(lián)素有降低血清游離脂肪酸水平、調(diào)節(jié)肝臟自噬、參與胰島素抵抗、預(yù)測糖尿病等作用，是機(jī)體預(yù)測疾病改善健康的重要調(diào)節(jié)因子。

機(jī)體肌聯(lián)素水平主要受營養(yǎng)和運動影響［10］。研究表明，高脂飲食小鼠的血漿和腓腸肌中肌聯(lián)素的表達(dá)水平降低，肌聯(lián)素mRNA表達(dá)量較少;而低脂飲食小鼠腓腸肌和血漿肌聯(lián)素水平升高，肌聯(lián)素mRNA表達(dá)量較高［4］。提示肥胖可能抑制肌聯(lián)素的表達(dá)。Seldin等［1］在小鼠轉(zhuǎn)輪實驗中發(fā)現(xiàn)，肥胖能顯著抑制骨骼肌肌聯(lián)素的表達(dá)，而運動可以上調(diào)肌聯(lián)素mRNA的表達(dá)。但Peterson等［11］研究發(fā)現(xiàn)，肥胖的Zucker大鼠體內(nèi)肌聯(lián)素含量增加，而在運動后，無論是對照組還是肥胖的Zucker大鼠，體內(nèi)肌聯(lián)素mRNA表達(dá)較運動前均降低、蛋白表達(dá)量較運動前均增加。張靚等［12］研究顯示，10周高脂喂養(yǎng)后，SD雄性大鼠肌聯(lián)素mRNA的表達(dá)顯著升高;10周高脂喂養(yǎng)同時進(jìn)行跑臺運動后，SD雄性大鼠肌聯(lián)素mRNA表達(dá)水平則明顯降低。由此可以看出，目前研究結(jié)果中飲食和運動因素對大鼠骨骼肌肌聯(lián)素的影響并不一致，需要進(jìn)一步探索與研究。

本實驗探究持續(xù)游泳運動、高強(qiáng)度間歇游泳運動和抗阻爬梯運動三種不同的運動方式對高脂飲食大鼠骨骼肌肌聯(lián)素的影響，觀察運動訓(xùn)練后肌聯(lián)素表達(dá)量的變化，以期為運動干預(yù)肥胖和胰島素抵抗的研究提供理論依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

按照動物試驗標(biāo)準(zhǔn)要求，購入3周齡SD大鼠。在室內(nèi)溫度20～24℃，濕度40% ～60%環(huán)境中分籠飼養(yǎng)。適應(yīng)性喂養(yǎng)一周后，開始建立肥胖模型。大鼠食用高脂飼料，高脂飼料購自派克生物公司，飼料型號:D12451。

1.2 實驗分組與運動模型建立

50只4周齡健康雄性SD大鼠編號后，隨機(jī)分成普通飲食組(C，n=10)，喂養(yǎng)普通飼料;高脂飲食組(high fat diet，HFD，n=40)，喂養(yǎng)高脂飼料。8周后，按照空腹?fàn)顟B(tài)時的體重篩選肥胖大鼠，以普通組平均體重為基線，高脂組超過基線的20%則納入［13］。肥胖模型建立成功后隨機(jī)分組。安靜組(Con)、持續(xù)游泳組(Ex1)、高強(qiáng)度間歇游泳組(Ex2)和抗阻訓(xùn)練組(Ex3)。繼續(xù)高脂飼料喂養(yǎng)。

三個訓(xùn)練組大鼠進(jìn)行一周適應(yīng)性訓(xùn)練，此周記為第0周，后進(jìn)行8周正式訓(xùn)練，每周六晚5點統(tǒng)一稱重，取樣禁食前稱重記為第8周體重。采集樣本前12h禁食不禁水。大鼠在水深60cm，水溫28～32℃的泳池中進(jìn)行持續(xù)游泳和高強(qiáng)度間歇游泳訓(xùn)練。大鼠的負(fù)重方式采用負(fù)重氣球系于大鼠尾部，泳池所在房間室內(nèi)溫度20～24℃，游泳訓(xùn)練方案參考DA ROCHA等人的方案［14］(見表1)?？棺栌?xùn)練采用爬梯運動。爬梯高1米，寬0.15米，每級梯階相距0.02米，上方有平臺下方有底座。每周訓(xùn)練5天，每天1次(偶數(shù)周周三、周六加訓(xùn)1次)，每次訓(xùn)練三組，每組完成2次從爬梯底部尾巴負(fù)重往上攀爬到頂部(間隔1分鐘)，每組間隔2分鐘。具體訓(xùn)練方案參考 Liang等人的方案［15］(見表1)。

1.3 樣本采集

取樣前禁食12小時，麻醉前稱量記錄大鼠空腹體重，麻醉采取腹腔注射方式，麻醉液選取7%水合氯醛，按照350mg/kg的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行注射;大鼠麻醉后剖開腹腔進(jìn)行腹主動脈取血，然后斷頭處死大鼠，分離大鼠右側(cè)腓腸肌，樣本處理并標(biāo)記，凍存于-80℃冰箱待用。

1.4 指標(biāo)檢測

大鼠血清，用于檢測血脂四項、游離脂肪酸和肌聯(lián)素的表達(dá);腓腸肌勻漿用于檢測游離脂肪酸和肌聯(lián)素的表達(dá)。

1.5 統(tǒng)計方法

用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)錄入，JMP軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。采用單因素方差分析法，以均數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)差(means±SD)形式對各變量進(jìn)行統(tǒng)計，P＜0.05定義為有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同運動方式對肥胖SD大鼠體重、血脂四項和NEFA的影響

8周運動后，持續(xù)游泳訓(xùn)練組、高強(qiáng)度間歇游泳訓(xùn)練組和抗阻爬梯訓(xùn)練組大鼠體重，與高脂安靜組相比，極顯著性下降(見圖1，P＜0.01)。

圖1 不同運動方式對肥胖SD雄性大鼠體重的影響

如圖2所示，與安靜組比，三個訓(xùn)練組血清TG(圖2A)、LDL(圖2C)和NEFA(圖3A)水平無顯著性差異;持續(xù)游泳組血清TC(圖2B，P＜0.05)和HDL(圖2D，P＜0.05)水平與安靜組比顯著降低。

圖2 不同運動方式對肥胖SD雄性大鼠血脂的影響

如圖3所示，持續(xù)游泳訓(xùn)練組和抗組爬梯訓(xùn)練組腓腸肌中 NEFA(圖3B，P＜0.05)水平顯著降低，高強(qiáng)度間歇游泳組腓腸肌中NEFA水平，與對照組比極顯著地降低(圖3B，P＜0.01)，與抗阻爬梯訓(xùn)練組比(圖3B，P＜0.05)顯著降低。

圖3 不同運動方式對肥胖SD雄性大鼠血清和腓腸肌NEFA的影響

2.2 不同運動方式對肥胖SD大鼠腓腸肌肌聯(lián)素的影響

如圖4所示，與對照組相比，訓(xùn)練組血清中肌聯(lián)素的表達(dá)水平無顯著性差異(圖4A)。高強(qiáng)度間歇游泳組和抗阻爬梯組腓腸肌中肌聯(lián)素(圖4B，P＜0.05)的表達(dá)顯著增加。爬梯組較高強(qiáng)度間歇游泳組腓腸肌中肌聯(lián)素表達(dá)水平明顯增加(圖4B，P ＜0.05)。

圖4 不同運動方式對肥胖SD雄性大鼠血清和腓腸肌肌聯(lián)素的影響

3 討論

3.1 不同運動方式對肥胖SD雄性大鼠血清和腓腸肌肌聯(lián)素表達(dá)的影響

Seldin等［7］通過PCR測定野生型小鼠肌肉和血清中肌聯(lián)素mRNA的含量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對照組比，肥胖小鼠體內(nèi)肌聯(lián)素mRNA含量降低，而運動后小鼠體內(nèi)mRNA含量增加。Peterson等［11］將大鼠分成了高脂喂養(yǎng)組和普通飼料喂養(yǎng)組，分析了Zucker大鼠膈肌中肌聯(lián)素的變化。研究結(jié)果顯示，高脂喂養(yǎng)促進(jìn)肥胖的Zucker大鼠膈肌肌聯(lián)素mRNA表達(dá)的增加，已經(jīng)肥胖的Zucker大鼠經(jīng)過運動后，膈肌肌聯(lián)素mRNA表達(dá)和蛋白表達(dá)量并不一致，mRNA表達(dá)顯著降低，而蛋白表達(dá)量卻明顯增加。本研究雖然未檢測肌聯(lián)素mRNA的表達(dá)，但運動對肌肉中肌聯(lián)素蛋白的表達(dá)與Peterson等的報道一致。

本研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不同運動方式訓(xùn)練后，大鼠血清中肌聯(lián)素?zé)o顯著性差異。對腓腸肌中肌聯(lián)素含量的研究發(fā)現(xiàn)，通過不同方式訓(xùn)練一段時間后，腓腸肌中肌聯(lián)素顯著增加，與Peterson等［13］研究發(fā)現(xiàn)的運動后肌聯(lián)素蛋白表達(dá)量增加的結(jié)果相同，與Seldin等［6］檢測的肌聯(lián)素mRNA表達(dá)量增加相同，但與張靚等［12］檢測的mRNA表達(dá)量降低相反。可能是由于運動方案的不同、干預(yù)時間不同等因素引起的。由此提示，運動對肌聯(lián)素mRNA和蛋白的影響可能存在不一致的現(xiàn)象。運動對肌聯(lián)素的影響可能存在轉(zhuǎn)錄后調(diào)控的現(xiàn)象，其深入的機(jī)制有待進(jìn)一步研究。

本實驗中持續(xù)游泳、高強(qiáng)度間歇游泳和負(fù)重爬梯三種運動方式對肥胖大鼠血清和腓腸肌中肌聯(lián)素的影響可以看出，運動能明顯增加大鼠腓腸肌中肌聯(lián)素蛋白表達(dá)量。圖4B可見運動強(qiáng)度越大，肌聯(lián)素增加量越明顯。本實驗中進(jìn)行抗阻運動的大鼠體內(nèi)肌聯(lián)素含量增加幅度最大。晁敏等［16］比較抗阻訓(xùn)練和間歇運動后基礎(chǔ)代謝率的變化，發(fā)現(xiàn)抗阻訓(xùn)練較間歇運動提高基礎(chǔ)代謝率效果更顯著。而Seldin等［6］發(fā)現(xiàn)肌聯(lián)素與脂肪酸代謝密切相關(guān)，提示肌聯(lián)素在抗阻訓(xùn)練促進(jìn)的機(jī)體代謝中發(fā)揮重要作用，其可能是引起抗阻爬梯組大鼠體內(nèi)肌聯(lián)素表達(dá)量增高的原因之一。此外，大鼠肌肉中肌聯(lián)素的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于血清中含量。肌聯(lián)素作為肌肉分泌的蛋白，大量在肌肉中發(fā)揮作用，少量經(jīng)過血液循環(huán)發(fā)揮作用。本實驗肥胖大鼠經(jīng)過8周運動，血清肌聯(lián)素水平?jīng)]有變化，可能與大鼠取樣前夜禁食有關(guān)，可能是營養(yǎng)對肌聯(lián)素的強(qiáng)大抑制作用掩蓋了前8周運動的調(diào)控作用。有實驗表明小鼠禁食12h，骨骼肌肌聯(lián)素的表達(dá)被顯著抑制;自由進(jìn)食2h后，肌聯(lián)素的表達(dá)顯著上調(diào)［1］。由此可見，營養(yǎng)可在短時間內(nèi)對肌聯(lián)素起到強(qiáng)大的調(diào)控作用。而大鼠腓腸肌中肌聯(lián)素含量較多，雖然禁食對機(jī)體肌聯(lián)素的影響作用大，但因腓腸肌中肌聯(lián)素含量多，運動的效應(yīng)并沒有被完全掩蓋，因此，張靚研究中曾提出過禁食對肌聯(lián)素的抑制作用可能掩蓋運動的調(diào)控作用的假說［14］。

3.2 不同運動方式下肌聯(lián)素在機(jī)體利用血脂及游離脂肪酸中的作用

Seldin、Peterson和張靚的研究均建立了肥胖模型。經(jīng)過一段時間的運動后，肥胖大鼠體重均下降，且下降幅度較大，與本論文研究結(jié)果一致。大鼠經(jīng)過運動訓(xùn)練后，機(jī)體糖脂代謝加快，能量消耗增加，與對照組比運動組大鼠體重明顯下降，說明運動能增加機(jī)體的糖脂代謝，有效降低體重。Seldin［6］等對C57BL/6J鼠進(jìn)行為期2周的轉(zhuǎn)輪實驗，經(jīng)檢測血漿NEFA水平降低;張靚等［12］研究的大鼠跑臺運動中，血脂四項指標(biāo)，除了高密度脂蛋白水平升高，其他降低。本實驗經(jīng)過三種不同方式的運動后，持續(xù)游泳組血總膽固醇表達(dá)顯著降低，與張靚等研究一致;總甘油三酯、低密度脂蛋白和NEFA水平雖并無顯著性差異，但均有下降的趨勢。本實驗通過檢測運動后腓腸肌中游離脂肪酸的含量，發(fā)現(xiàn)8周訓(xùn)練后，腓腸肌中游離脂肪酸含量均顯著下降，且高強(qiáng)度間歇游泳組下降程度最大。研究表明［17～19］，大強(qiáng)度間歇運動能促進(jìn)糖脂代謝，增加氧化應(yīng)激能力，促進(jìn)機(jī)體攝取NEFA，是治療肥胖及慢性病較好的運動方式。Carnevali等［20］通過研究發(fā)現(xiàn)高強(qiáng)度間歇運動明顯增加機(jī)體對游離脂肪酸的攝取利用。本實驗中，高強(qiáng)度間歇運動組運動強(qiáng)度大，肌肉收縮快，且肌肉收縮能增加機(jī)體對脂肪酸的攝取利用，故而組內(nèi)大鼠NEFA含量變化顯著。

本實驗結(jié)果顯示，運動后肥胖大鼠骨骼肌肌聯(lián)素含量增加，游離脂肪酸水平下降。Seldin等［6］對實驗組小鼠體內(nèi)補(bǔ)充肌聯(lián)素而對照組沒有補(bǔ)充，結(jié)果發(fā)現(xiàn)補(bǔ)充肌聯(lián)素后小鼠血清NEFA顯著下降，提示肌聯(lián)素能降低血NEFA水平;后通過離體研究證實，肌聯(lián)素作用于脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白，通過增強(qiáng)其轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)機(jī)體對脂肪酸的攝取。上述研究提示運動可能通過正向調(diào)節(jié)肌聯(lián)素的表達(dá)降低機(jī)體游離脂肪酸水平。不同方式運動后骨骼肌肌聯(lián)素的表達(dá)水平并不相同，提示大鼠肌聯(lián)素的表達(dá)水平可能與運動的方式或強(qiáng)度相關(guān)。與安靜組相比，中低強(qiáng)度持續(xù)游泳運動后大鼠腓腸肌內(nèi)肌聯(lián)素?zé)o顯著變化，而高強(qiáng)度間歇游泳訓(xùn)練后，大鼠腓腸肌內(nèi)肌聯(lián)素表達(dá)顯著增加，提示可能運動強(qiáng)度越大，腓腸肌內(nèi)肌聯(lián)素表達(dá)量越高。8周訓(xùn)練后，持續(xù)游泳組肌聯(lián)素表達(dá)略有增加，游離脂肪酸表達(dá)降低;高強(qiáng)度間歇組肌聯(lián)素表達(dá)明顯增加，游離脂肪酸表達(dá)極顯著降低;抗阻爬梯組，肌聯(lián)素表達(dá)明顯增加，游離脂肪酸表達(dá)降低。提示運動過程中肌聯(lián)素參與機(jī)體攝取游離脂肪酸的過程，運動上調(diào)肌聯(lián)素的表達(dá)可能是促進(jìn)機(jī)體攝取游離脂肪酸的路徑。

4 結(jié)論

(1)8周不同方式的運動訓(xùn)練后，高強(qiáng)度間歇游泳運動和抗阻爬梯運動能上調(diào)肥胖大鼠腓腸肌內(nèi)肌聯(lián)素的表達(dá)，提示肌聯(lián)素的表達(dá)水平可能與運動方式或運動強(qiáng)度相關(guān)。

(2)8周訓(xùn)練后，肥胖大鼠肌肉中肌聯(lián)素和游離脂肪酸的表達(dá)趨勢提示運動通過上調(diào)肌聯(lián)素的表達(dá)促進(jìn)骨骼肌對NEFA的攝取利用。