郜 琨， 楊歷新

(青海省人民醫(yī)院， 青海 西寧 810000)

由于現代人們高脂高糖的飲食習慣，肥胖已經成為一種普遍高發(fā)的營養(yǎng)代謝性疾病，給現代人們的健康帶來極大的隱患。有研究報道：居住于高海拔地區(qū)的人群體內脂肪比例低于平原地區(qū)居住的人群，因此，低氧療法逐漸成為一種預防、治療肥胖疾病的方法?？赏ㄟ^抑制食欲，增加基礎代謝率和脂肪氧化，并盡量減少副作用[1]。運動可有效降低血脂、血糖，對于肥胖疾病作用極佳，有學者發(fā)現低氧環(huán)境因素可有效增強運動提高能量消耗的作用效果[2]。因此，低氧結合運動在減肥降脂方面效果顯著。骨骼肌是機體能量代謝的重要場所，也是主要的耗能組織之一。PGC-1α在骨骼肌分布廣泛，有研究顯示：活化的PGC-1α可增強線粒體活動，促進脂肪酸的氧化[3,4]。PPAR-α是一種脂質調節(jié)因子，可以促進脂肪細胞分解、參與脂質能量代謝，對于肥胖、高血壓等疾病的發(fā)生具有重要作用[5]。在本研究中，通過高脂膳食建立肥胖大鼠模型，觀察低氧配合耐力運動對肥胖大鼠能量代謝以及PPAR-α、PGC-1α蛋白表達的影響，探討低氧運動在肥胖大鼠能量代謝中的作用機制。

1 材料與方法

1.1試驗動物:SD大鼠80只，SPF級，雄性，體重220～250g，購于湖南斯萊克動物實驗公司，生產許可證號：SCXK(湘)2019-0005，飼養(yǎng)環(huán)境：溫度22～24℃，濕度40%～55%，5只/籠，自由飲食。

1.2試劑及儀器:JM-A20001電子稱(北京金科利達電子科技有限公司)；低氧分壓系統(tǒng)(美國Hypoxico公司)，TSE動物代謝測量分析系統(tǒng)(德國PROCESS CONTROL公司)，半自動生化儀(南京建成科技有限公司)，PGC-1α 、PPAR-α、GAPDH抗體(英國 Abcam 公司)。

1.3營養(yǎng)性肥胖大鼠模型復制:大鼠隨機分為普通膳食對照組(10只)、高脂膳食模型組(70只)，普通膳食為國家標準嚙齒類動物干燥飼料；高脂膳食：基礎飼料52.2%，豬油15%，蔗糖20%，酪蛋白10%，膽固醇1.2%，膽酸鈉0.2%，石粉0.4%，磷酸氫鈣0.6%，預混料0.4%，高脂膳食供能比：碳水化物45.5%，脂肪37%，蛋白質17.5%。持續(xù)性喂養(yǎng)7周后，取對照組及模型組大鼠各10只，稱量體重，測定血糖、血脂，評價造模效果。根據肥胖易感模型篩選規(guī)律，高脂膳食組大鼠的體重超過普通膳食組大鼠體重的20%作為營養(yǎng)性肥胖大鼠[6,7]。

1.4動物分組及低氧運動干預:隨機取建模成功的肥胖大鼠60只，分為常氧安靜組(A)、常氧運動組(AE)、16.3%低氧安靜組(B)、16.3%低氧運動組(BE)、13.3%低氧安靜組(C)、13.3%低氧運動組(CE)，每組10只；繼續(xù)進行高脂膳食飼養(yǎng)，運動組適應1周后，進行跑臺耐力訓練，20m/min、40min/d、5d/周、跑臺坡度為0；低氧組采用低氧分壓系統(tǒng)構建人工常壓低氧環(huán)境，持續(xù)干預8周。

1.5稱量大鼠體重:在相同的時間點(每周3下午)稱量大鼠體重并記錄。

1.6采用大鼠代謝系統(tǒng)測大鼠運動后即刻狀態(tài)吸氧量和能量消耗:采用TSE動物代謝測量分析系統(tǒng)測定大鼠干預后即刻吸氧量和能量消耗，實驗前測試系統(tǒng)穩(wěn)定性，測試方法：每日大鼠運動結束后，立即將其放回呼吸室內，固定儀將大鼠固定后進行測定，采集9、18、27、36、45、54min數據，選擇第2個9min為運動即刻吸氧量。儀器主要參數為：FlowSamp 0.72mL/L，Ref O2：20.92%～20.93%，Ref CO2：0.054%～0.055%。代謝實驗室條件：溫度：20℃±2℃、濕度：50%～70%，保持安靜狀態(tài)。

1.7檢測血糖(BG)濃度和血脂(TC、LDL-C、TG):京都血糖儀測定血糖含量；半自動生化儀測定血脂四項。

1.8Western blotting 法PPAR-α、PGC-1α的表達:取腓腸肌100mg，加入適量RIPA裂解液，使用玻璃勻漿器充分研磨裂解；4℃，12000r/min離心10min，取上清液，BCA蛋白試劑盒測定蛋白質濃度，取少量蛋白質，配制成上樣緩沖液，電泳、轉膜、封閉、加入一抗PGC-1α(1∶1000)、PPAR-α(1∶1000)、GAPDH(1∶1000)；4℃孵育過夜，TBST洗滌，加入HRP標記二抗(山羊抗兔IgG/HRP：1∶3000)，室溫孵育2h，TBST洗滌，用ECL化學發(fā)光試劑顯色后，化學發(fā)光儀成像。以相應的GAPDH作為內參，計算各目標條帶的灰度值。

2 結 果

2.1高脂誘導營養(yǎng)性肥胖模型構建成功:7周高脂膳食飼養(yǎng)后，模型組大鼠體重、體長、Lee's指數均顯著增加(P<0.01，P<0.05)；BG、TG、TC、LDL-C含量均顯著增加(P<0.01)，差異具有顯著性統(tǒng)計學意義，說明高脂膳食誘導的營養(yǎng)性肥胖大鼠模型建立成功。見表1、表2。

表1 兩組大鼠體重體長Lee's指數比較

表2 兩組大鼠血脂及血糖比較(mmoL/L)

2.2低氧運動干預對肥胖大鼠體重的影響:與A組比較，AE、BE、C、CE組大鼠的體重增長明顯受到抑制，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,P<0.01)；與AE組比較，BE、CE組大鼠體重增長明顯受到抑制，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,<0.01)。見表3、圖1。

圖1 低氧運動對肥胖大鼠體重的影響

表3 低氧運動對肥胖大鼠體重的影響

2.3低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)總耗氧量的影響:與A組比較，AE、B、BE、C、CE組大鼠的運動即刻狀態(tài)總耗氧量均出現增加趨勢，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,P<0.01)；與AE組比較，B、BE、C、CE組大鼠運動即刻狀態(tài)總耗氧量出現增加趨勢，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,P<0.01)。在8周的干預過程中，每個組別肥胖大鼠伴隨周齡的增加，運動即刻狀態(tài)總耗氧量表現為下降趨勢，但干預各組均能提高運動后即刻耗氧量水平從而抑制其降低。見表4、圖2。

表4 低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)總耗氧量的影響

圖2 低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)總耗氧量的影響

2.4低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)肌肉耗氧量的影響：與A組比較，AE、B、BE、C、CE組大鼠的運動即刻狀態(tài)肌肉耗氧量均出現增加趨勢，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,P<0.01)；與AE組比較，BE、C、CE組大鼠運動即刻狀態(tài)總耗氧量出現增加趨勢，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,P<0.01)，在8周的干預過程中，每個組別的肥胖大鼠伴隨周齡的增加，運動即刻狀態(tài)肌肉耗氧量表現為下降趨勢，但干預各組均能提高運動后即刻耗氧量的水平從而抑制其降低。見表5、圖3。

圖3 低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)肌肉耗氧量的影響

表5 低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)肌肉耗氧量的影響

2.5低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)總耗能的影響：與A組比較，AE、BE、C、CE組大鼠的運動即刻狀態(tài)總耗能出現增加趨勢，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,P<0.01)；與AE組比較，CE組大鼠運動即刻狀態(tài)總耗能出現增加趨勢，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,P<0.01)。在8周的干預過程中，每個組別的肥胖大鼠伴隨周齡的增加，運動即刻狀態(tài)總耗能表現為下降趨勢，但干預各組均能提高運動后即刻耗能量的水平從而抑制其降低。見表6、圖4。

表6 低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)總耗能的影響

圖4 低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)總耗能的影響

2.6低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)肌肉耗能的影響：與A組比較，B、BE、C、CE組大鼠的運動即刻狀態(tài)肌肉耗能出現增加趨勢，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,P<0.01)；與AE組比較，CE組大鼠運動即刻狀態(tài)總耗能出現增加趨勢，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,P<0.01)。B、BE、C組運動即刻狀態(tài)總耗能在6W、7W出現下降，1W、2W、3W、4W、5W、8W為增加趨勢，差異具有統(tǒng)計學意義(P<0.05,P<0.01)；在8周的干預過程中，每個組別的肥胖大鼠伴隨周齡的增加，運動即刻狀態(tài)總耗能表現為下降趨勢，但干預各組均能提高運動后即刻耗能量的水平從而抑制其降低。見表7、圖5。

表7 低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)肌肉耗能的影響

圖5 低氧運動干預對肥胖大鼠運動即刻狀態(tài)肌肉耗能的影響

2.7低氧運動干預對肥胖大鼠血脂血糖的影響：與A組大鼠比較，AE、BE、C、CE組大鼠TC、TG、LDL-C、血糖明顯降低(P<0.05或P<0.01)，BE、CE組大鼠HDL-C明顯升高(P<0.01)；與AE組大鼠比較，BE、CE組大鼠TC、TG、LDL-C、血糖明顯降低(P<0.01)；BE、CE組大鼠HDL-C明顯升高(P<0.01)。見表8。

表8 低氧運動干預對肥胖大鼠血脂血糖的影響

2.8低氧運動干預對肥胖大鼠對大鼠骨骼肌PPAR-α、PGC-1α蛋白表達的影響：與A組相比，BE組、C組和CE組大鼠PPAR-α、PGC-1α蛋白表達明顯升高(P<0.05，P<0.01)；與AE組相比，BE組、C組、CE大鼠PPAR-α、PGC-1α蛋白表達明顯增加(P<0.05，P<0.01)。見表9、圖6。

圖6 低氧運動干預對肥胖大鼠對大鼠骨骼肌PPAR-α、PGC-1α蛋白表達的影響

表9 低氧運動干預對肥胖大鼠對大鼠骨骼肌PPAR-α PGC-1α蛋白表達的影響

3 討 論

氧是人體維持生命活動必不可少的物質，持續(xù)的低氧環(huán)境會讓機體產生不適反應，但是適當的低氧刺激反而能促進機體的脂肪酸代謝。當機體受到無氧刺激時，組織中的無氧代謝會加強，此時糖代謝無法滿足正常的能量代謝，脂肪便會分解供給能力，當配合耐力運動時，則可以加快脂肪的分解代謝，從而有效控制體重，降低血脂[8]。此外，諸多研究表明低氧運動還可通過調控PGC-1α通路極其下游因子，增強脂肪酸氧化能力，加劇骨骼肌能量代謝等[9]。

能量代謝是一個復雜的過程，諸如運動強度、機體的生理狀態(tài)、精神狀態(tài)等都會對其產生影響。機體進行生理活動時需要持續(xù)地從外界獲取氧氣，排出CO2，因此，能量消耗、耗氧量等可以作為評價能量代謝的關鍵指標[10]。本實驗結表明示：低氧運動干預8周后，肥胖大鼠血糖、血脂均明顯降低，與常氧安靜組相比，低氧安靜組大鼠能量代謝增加，與低氧安靜組比較，低氧運動組大鼠能量代謝明顯增加，且13.3%低氧運動組能量代謝較16.3%低氧運動組增加，說明低氧結合運動可協(xié)同提高機體的能量代謝，且低氧濃度也是影響能量代謝的重要因素。骨骼肌是機體重要的氧耗器官，其形態(tài)結構或是功能異常可影響機體能量代謝的平衡[11]。PGC-1α是人體能量代謝“分子開關”，骨骼肌作為機體能量代謝最活躍的組織之一，富含PGC-1，而PGC-1α在骨骼肌線粒體發(fā)生、糖代謝、脂肪酸氧化等能量代謝網絡中均具有重要調控作用。低氧狀態(tài)下，PGC-1α可通過低氧誘導因子1(HIF-1)調節(jié)機體骨骼肌線粒體生成和糖、脂代謝等[12]。Greene等研究報道：耐力運動可促進骨骼肌中PGC-1α的表達，提高能量代謝水平[13]。PPARs屬于核受體超家族成員，在細胞的信號轉導過程中具有重要作用，PPRAα是脂類供給的總感受器，能夠與飽和、不飽和脂肪酸結合，增加脂肪酸向肌肉的輸送，從而促進脂類的氧化利用[14]。本實驗結表明示：低氧運動干預8周后，與常氧安靜組相比，13.3%低氧安靜組大鼠PGC-1α、PPAR-α蛋白表達增加，與低氧安靜組比較，低氧運動組大鼠PGC-1α、PPAR-α蛋白表達增加，其中13.3%低氧運動組大鼠PGC-1α、PPAR-α蛋白表達高于16.3%低氧運動組，說明低氧結合運動干預可協(xié)同增強骨骼肌PGC-1α、PPAR-α蛋白的表達，且低氧濃度也可影響PGC-1α、PPAR-α蛋白表達。由此可見，運動過程中增加低氧干預手段可有效增強骨骼肌PGC-1α/PPAR-α蛋白的表達，進而影響骨骼肌能量代謝穩(wěn)態(tài)。

綜上可知：長期高脂膳食可誘導營養(yǎng)性肥胖的發(fā)生，導致機體代謝紊亂，低氧和運動客有效控制營養(yǎng)性肥胖大鼠的體重，其機制可能是低氧運動可增強骨骼肌PGC-1α、PPAR-α蛋白的表達，進而改善肥胖大鼠能量代謝水平。