馬寶玲，王向東，馬寶娟，權超穎

(1 河北科技師范學院a體育與健康學院，b后勤與國有資產(chǎn)管理處，河北 秦皇島，066004；2 石家莊信息工程職業(yè)學院)

目前全球2型糖尿病發(fā)病率已呈爆發(fā)性增長趨勢，中國糖尿病患者約占世界患病總人數(shù)的三分之一[1]。2型糖尿病是多因素綜合作用引起的內(nèi)分泌代謝性慢性疾病，可引起胰島功能受損、血糖控制效果降低和各器官并發(fā)癥發(fā)生的危險性增高，嚴重影響國民的生活質(zhì)量和健康壽命[2，3]，在病情進展過程中，糖尿病患者的胰腺與腎臟的損害不斷加深，早期是組織細胞形態(tài)與排列的異常，最終導致臟器不可逆的損傷。有研究發(fā)現(xiàn)，高糖環(huán)境會對腎臟組織造成不同程度的傷害[4]。電鏡下觀察組織細胞形態(tài)改變是組織結構損傷最直接的證明?？棺栌柧毥Y合有氧運動對減少糖尿病并發(fā)癥有積極的促進作用[5]。游泳運動對2型糖尿病的胰腺、腎臟以及脂肪細胞有良好促進作用[6]。為此，筆者采用高脂飲食飼喂4周+低劑量鏈尿佐菌素(STZ)腹腔注射的方法誘導建立2型糖尿病小鼠實驗模型，對其進行8周有氧運動(跑臺運動)的干預，旨在探討有氧運動對2型糖尿病小鼠的內(nèi)臟組織病理形態(tài)的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

表1 主要儀器、設備和試劑

1.1.1實驗動物 雄性C57BL/6J小鼠(6周齡，體質(zhì)量15.42 g±1.47 g)共60只，實驗動物由北京維通利華實驗動物技術有限公司提供。分籠飼養(yǎng)，自由飲水進食，明暗交替周期為12 h，動物房溫度為(25±2) ℃，相對濕度為50%±5%。

1.1.2主要儀器與試劑 本次研究使用的主要儀器、設備和試劑見表1。

1.2 實驗方法

1.2.1預飼養(yǎng)與分組 小鼠適應性飼養(yǎng)7 d后隨機抽取6只飼喂標準普通飼料(RG,n=6)，其余小鼠飼喂高脂高糖飼料(HG，n=34)。喂養(yǎng)12周后將HG小鼠復制T2MD小鼠模型，并將造模成功的小鼠隨機分為模型組、運動組，每組不少于8只。

1.2.2復制T2MD小鼠模型 將用于建模的HG雄性小鼠34只，在實施了高脂高糖飼料喂養(yǎng) 12周后禁食 12 h，按120 mg/kg體質(zhì)量腹腔注射1%鏈脲佐菌素 (STZ)，72 h后尾靜脈采血檢測空腹血糖(FBG)，測完空腹血糖后，立即對每只建模組小鼠灌胃0.2 mL質(zhì)量濃度為500 g/L的葡萄糖溶液。糖耐量的測定設為5個時間點，分別為灌胃葡萄糖溶液后0，30，60，90，120 min。選空腹血糖≥11.1 mmol/L，糖耐量明顯下降，進食量、飲水量、尿量明顯增多的小鼠為造模成功的2型糖尿病模型[7]。

1.2.3運動干預 為了使小鼠更好、更配合地做有氧運動，正式運動干預前需對運動組進行適應性訓練1周(跑臺速度2 m/min,坡度0)。正式運動：中等強度運動為12 m/min，運動持續(xù)時間均為60 min，每周運動6 d，持續(xù)8周。每次訓練前均做10 min的準備活動(跑臺速度2 m/min,坡度0)。模型組、空白組小鼠不運動。

1.2.4取材

(1)對小鼠稱質(zhì)量。

(2)將小鼠摘眼球取血，所得血液置于離心管中，并用離心機分離(3 500 r/min，15 min，4 ℃)血清。

(3)解剖小鼠：取腎臟、胰腺、胸腺、網(wǎng)膜脂肪、腎周脂肪、皮下脂肪和附睪脂肪組織，電子天平稱質(zhì)量；取 0.5 cm×0.5 cm×0.5 cm 腎臟組織、胰腺組織和網(wǎng)膜脂肪組織，置于福爾馬林中性緩沖液進行固定，常規(guī)石蠟包埋，切片，進行病理切片觀察。

2 結 果

2.1 有氧運動干預對小鼠空腹血糖、血清胰島素的影響

試驗結果表明，模型組血清胰島素水平遠遠高于空白組(P<0.001)，運動組血清胰島素水平也高于空白組(P<0.01)，但低于模型組(P>0.05)(表 2)。模型組空腹血糖遠遠高于空白組(P<0.001)，運動組空腹血糖也高于空白組(P<0.01)、但低于模型組(P>0.05)。研究結果表明，長時間中等強度有氧運動可降低2型糖尿病小鼠空腹血糖水平和血清胰島素水平。

2.2 有氧運動干預對小鼠臟器指數(shù)的影響

試驗結果表明，2型糖尿病小鼠運動8周后，運動組的胸腺指數(shù)、胰腺指數(shù)、腎臟指數(shù)與空白組、模型組相比，均有所升高(P>0.05)(表3)。由此表明，有氧運動可以提升2型糖尿病小鼠臟器功能，提高免疫力；促進胰腺組織生長，提高胰腺組織功能；提升腎臟生理功能，避免2型糖尿病導致的腎臟組織損害、萎縮。

表2 各組小鼠空腹血糖、胰島素比較

表3 各組小鼠臟器指數(shù)的比較 mg/kg

2.3 有氧運動對 2 型糖尿病小鼠各組織形態(tài)的影響

2.3.1有氧運動干預對2型糖尿病小鼠脂肪組織形態(tài)的影響 病理切片顯示，空白組小鼠網(wǎng)膜脂肪組織大小均勻，排列整齊、規(guī)則(圖1A，圖1B)；模型組小鼠脂肪細胞直徑與空白組相比有增大趨勢(本次研究未對脂肪細胞直徑進行測量)，且大小不一，排列無序(圖1C，圖1D)；運動組小鼠脂肪細胞直徑有所減小，且排列較整齊(圖1E，圖1F)。結果提示，有氧運動對2型糖尿病小鼠脂肪細胞結構排列有利好趨勢，對脂代謝有促進作用。

注：A 空白組，放大倍數(shù)(×200)；B 空白組，放大倍數(shù)(×400) C 模型組，放大倍數(shù)(×200)；D 模型組，放大倍數(shù)(×400)E 中強度運動組，放大倍數(shù)(×200)；F 中強度運動組，放大倍數(shù)(×400)圖1 各組小鼠脂肪病理切片

2.3.2有氧運動干預對2型糖尿病小鼠腎臟組織形態(tài)的影響 病理切片顯示，空白組小鼠腎組織 HE 染色結構清晰完整，細胞大小相似，排列整齊(圖2A，圖2B)；模型組小鼠細胞排列不整齊，且大小不一，腎小球細胞出現(xiàn)萎縮趨勢(圖2C，圖2D)；運動組小鼠細胞排列與模型組相比略顯整齊，有腎小球細胞仍有萎縮趨勢，但病變減輕(圖2E，圖2F)。結果提示，2型糖尿病會引起小鼠腎臟病變，但經(jīng)過8周有氧運動后，病癥減輕。提示，運動可減輕2型糖尿病腎臟組織的病理損傷[15]，對2型糖尿病的腎病并發(fā)癥有一定的緩解作用。

注：A 空白組，放大倍數(shù)(×200)；B 空白組，放大倍數(shù)(×400) C 模型組，放大倍數(shù)(×200)；D 模型組，放大倍數(shù)(×400)E 中強度運動組，放大倍數(shù)(×200)；F 中強度運動組，放大倍數(shù)(×400)圖2 各組小鼠腎臟病理切片

2.3.3有氧運動干預對2型糖尿病小鼠胰腺組織形態(tài)的影響 病理切片顯示，空白組小鼠胰島細胞為細長的橢圓形，細胞核大小均勻，分散于胰腺腺泡之間，胰島中細胞數(shù)量較多，細胞分布均勻，排列規(guī)整，結構清晰(圖3A，圖3B)；模型組小鼠胰島結構紊亂，組織疏松，細胞分布不均，細胞數(shù)目減少(圖3C，圖3D)；運動組小鼠胰島結構較清晰，邊緣較整齊，細胞分布較均勻，組織疏松，胰島細胞數(shù)目相對于建模對照組增多(圖3E，圖3F)。結果提示，8周有氧運動可以改善胰島細胞組織形態(tài)，有緩解2型糖尿病病征的趨勢。

3 結論與討論

脂肪組織雖然不是主要的血糖吸收組織，但大部分2 型糖尿病患者多半與腹型肥胖高度相關，內(nèi)臟脂肪的增加提高胰島素抵抗和慢性炎癥的風險[8，9]。肥大的脂肪細胞會自動釋放抑制性反饋信息，從而降低胰島素的敏感性，而肥胖者脂肪細胞合成甘油三酯的能力下降，使多余脂肪無法儲存于脂肪細胞，進而刺激肝臟釋放葡萄糖，使血糖上升，促進糖尿病發(fā)生。與單純肥胖相比，糖尿病且肥胖的患者，其脂肪組織的表達有明顯的炎癥反應增強現(xiàn)象，這也從另一方面說明糖尿病的發(fā)生可能與肥胖息息相關[10]。雖然脂肪組織對胰島素降糖效應僅為10%左右，但脂肪組織的糖代謝紊亂卻可以影響整個機體的糖代謝穩(wěn)態(tài)[11]，肥胖是脂肪組織質(zhì)量的增多，而脂肪細胞的體積和數(shù)量是脂肪質(zhì)量的決定因素。而有研究發(fā)現(xiàn)，運動對降低脂肪細胞體積的效果比節(jié)食減脂、藥物減脂更為顯著。王漫卓[12]研究表明，中等強度耐力訓練可以顯著降低脂肪含量、降低由高脂膳食誘導肥胖引起的脂肪組織FTO(fat mass and obesity-associated gene, FTO)表達的升高。脂肪體積的減小、排列有序都是脂肪組織對運動的積極應答[13]，本次研究的脂肪組織病理切片結果也證明了這一點。但試驗中各臟器指數(shù)并無統(tǒng)計學意義，可能由于運動干預時間較短，其康健效果不明顯，后續(xù)研究中將延長運動期限進行進一步研究論證，對不同干預期限進行分組研究，力爭找到運動顯效的期限閾值。

糖尿病腎病可導致末期腎衰竭，是2型糖尿病病死率增加的重要原因之一。李國立[14]研究表明，8周游泳運動可顯著降低2型糖尿病大鼠空腹血糖(GLU)、糖化血紅蛋白(GHb)、血清肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)水平，提示游泳運動可改善2型糖尿病大鼠糖代謝紊亂的現(xiàn)象，對改善糖尿病大鼠腎小球濾過功能有一定的作用。可能機制為運動可以增加機體能量消耗，提高機體胰島素敏感性，促進機體對葡萄糖的吸收和利用，進而顯著降低了血糖水平，從而使2型糖尿病大鼠腎損害得到一定程度的改善。朱洪竹[15]研究表明，6周有氧游泳訓練可減輕2型糖尿病大鼠腎臟病理損傷，運動對下調(diào)2型糖尿病大鼠腎臟NF-κB-p65及相關蛋白表達有促進作用。本次研究對2型糖尿病小鼠進行為期8周的有氧運動，其腎臟病理組織切片的結果顯示，通過8周中等強度有氧運動，2型糖尿病小鼠的腎臟組織細胞的萎縮現(xiàn)象有很大程度的好轉，腎臟指數(shù)也有提高的趨勢。結果提示，有氧運動對2型糖尿病小鼠的腎臟衰退功能有恢復作用，可以改善2型糖尿病小鼠腎臟組織形態(tài)。運動對降低2型糖尿病的腎臟并發(fā)癥有一定的促進作用。

2型糖尿病發(fā)生發(fā)展的一個重要機制是體內(nèi)氧化和抗氧化作用失衡引起氧化應激導致細胞數(shù)量減少，其中胰島B細胞凋亡異常增多是導致胰島B細胞數(shù)量減少的重要原因。糖尿病小鼠的胰腺組織病理形態(tài)學和超微機構改變，能改善糖尿病小鼠血脂代謝和胰腺組織的氧化應激狀態(tài)進而減少炎癥反應[16]。吳亞文[17]以鏈脲霉素誘導的糖尿病大鼠為實驗對象，對其進行一段時間的游泳運動干預后，取胰腺組織作病理切片，觀察到運動改善了大鼠胰島的形態(tài)學指標，糖尿病運動組的胰島最大直徑、胰島面積、胰島個數(shù)都顯著優(yōu)于糖尿病對照組。本次試驗結果顯示，8周有氧運動不但可以降低2型糖尿病小鼠的血糖和胰島素水平，還能改善胰島細胞組織形態(tài)，使胰島細胞數(shù)量增多，在一定程度上提高胰島功能，減輕胰島受損傷程度，與多數(shù)游泳運動干預的研究結果較為一致[17，18]。

在本次研究條件下，8周有氧運動可降低2型糖尿病小鼠的血糖和胰島素水平，改善2型糖尿病小鼠的脂肪細胞形態(tài)結構，有降低內(nèi)臟脂肪含量的良好趨勢。對胰腺和腎臟組織的形態(tài)結構有利好作用。一定程度上改善了2型糖尿病小鼠的胰腺和腎臟的功能，降低了2型糖尿病小鼠腎臟并發(fā)癥的幾率。雖然運動組小鼠的空腹血糖水平降低了，但仍然超出正?？崭寡侵档姆秶?。提示，運動降糖是一個長期干預的過程，2型糖尿病的運動降糖是否存在運動期限需后續(xù)研究進一步論證。