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常压低氧耐力训练对营养性肥胖大鼠体重及糖代谢的影响

徐建方  
【摘要】:以探讨低氧耐力训练对肥胖大鼠运动潜能的影响为本论文的研究方向,通过构建营养性肥胖大鼠模型,采用低氧耐力训练、常氧耐力训练和低氧安静3种方式,观察肥胖大鼠低氧耐力训练减体重效果,以及低氧耐力训练对肥胖大鼠糖有氧代谢和糖酵解关键酶的影响。研究成果将为普通肥胖人群,以及体重过大、体脂过高的专业运动员低氧减肥提供理论基础。 实验对象、训练安排及取材 1、本研究以出生21天的离乳雄性SD大鼠为研究对象。实验大鼠分笼饲养,每笼5只,自然光照、室温保持21-23℃、湿度保持40%-60%,高脂饲料自由饮食。经高脂饲料喂养10周后,进行营养性肥胖模型验证。肥胖模型建模成功后继续高脂饲料喂养2周以增加肥胖程度,随后筛选160只肥胖大鼠进行2周跑台适应性训练(在2周内,将训练速度从16m/min递增到25m/min,运动时间从20min/d递增到60min/d)。本论文实验对象进行正式训练时鼠龄为4个半月,根据施新猷《医用实验动物学》推算,实验大鼠的鼠龄相当于人的青年阶段。 2、根据实验大鼠体重分布和适应性训练情况,选取130只SD大鼠进行随机抽签分组:分为对照0周组,低氧安静1、2、3、4周组,常氧训练1、2、3、4周组,低氧训练1、2、3、4周组,共13组。其中,低氧安静和低氧训练组于低氧环境(模拟海拔3500米,氧浓度13.6%)下生活,常氧训练组在常氧环境下生活;常氧和低氧训练组分别以25m/ min、20m/min进行跑台训练,各训练组持续运动1 h/d、6 d/w、1-4 w。 3、对照组在分组当天进行取材。低氧安静、常氧训练、低氧训练的1、2、3、4周组分别在正式实验开始后的第1、2、3、4周的最后一天进行取材。分别取实验大鼠比目鱼肌、胫前肌、腓肠肌、附睾脂肪、肾周脂肪等组织进行测试。 研究方法 1、体重、体长、肌肉和脂肪重量分别用电子称、直尺、电子天平等仪器设备进行测量,脂体比、Lee’s指数根据相应公式推算; 2、采用荧光定量PCR测试比目鱼肌(慢肌)中CS-2、NAD+-IDH3α、DLST-2、Hif-1α和胫前肌(快肌)中HK-2、6-PFK、PKM、Hif-1αmRNA表达; 3.采用ELISA测试比目鱼肌(慢肌)中的CS、IDH、α-KGDHC、Hif-1α和腓肠肌(快肌)中的HK、6-PFK、PK、Hif-1α的蛋白含量。 主要研究结果 1.低氧训练组第1、2周时体重(436.70±21.90、440.80±29.96g)低于常氧训练组和低氧安静组第1、2周时体重(461.60±29.52、467.90±22.96、461.20±25.76、487.00±28.52g)且差异显著(P0.05或P0.01);低氧训练组第3、4周时体重(453.40±27.66、455.20±32.55g)低于低氧安静组第3、4周时体重(514.10±35.41、514.2±35.85g)且差异显著(P0.01),低于常氧训练组第3、4周时体重(462.90±32.01、476.67±29.64g)但差异不显著(P0.05)。 2.低氧训练组第1、2、4周时胫前肌重量低于常氧训练组和低氧安静组第1、2、4周时胫前肌重量,但差异不显著(P0.05);低氧训练组第3周时胫前肌重量(1.605±0.108g)低于低氧安静组第3周时胫前肌重量(1.754±0.158 g)且差异显著(P0.05)。 低氧训练组比目鱼肌重量有递增趋势,第4周时其值(0.407±0.042g)高于第1周时水平(0.363±0.022g)且差异显著(P0.05);低氧训练组比目鱼肌重量与常氧训练组、低氧安静组之间无显著性差异(P0.05)。 3.低氧训练组第1、2周时肾周脂肪重量低于低氧安静组第1、2周时肾周脂肪重量,但差异不显著(P0.05);而低氧训练组第3、4周时肾周脂肪重量(1.385±0.389、1.368±0.604g)低于低氧安静组第3、4周肾周脂肪重量(2.167±0.526、2.028±0.510g)且差异显著(P0.01)。 低氧训练组第2、3、4周时附睾脂肪重量(3.292±0.629、3.675±1.412、3.785±1.573 g)低于常氧训练组和低氧安静组第2、3、4周时附睾脂肪重量(4.249±0.825、4.164±2.048、4.054±0.709、4.627±1.285、5.419±1.243、5.242±1.243g)且差异显著(P0.05或P0.01)。 4.低氧训练组Lee’s指数逐周下降,第1、2、3、4周时其值(320.91±9.30、309.28±5.18、303.65±7.99、302.72±4.82)低于对照0周组(325.88±10.79)且差异显著(P0.05或P0.01)。 低氧训练组第1、2、3、4周时脂体比(1.130±0.205、1.098±0.204、1.103±0.331、1.115±0.401)低于低氧安静组第1、2、3、4周时脂体比(1.275±0.384、1.373±0.289、1.467±0.239、1.406±0.221)且第2、3、4周差异显著(P0.05或P0.01)。 5.低氧训练组第4周时比目鱼肌CS-2 mRNA表达水平(0.2429±0.00878)高于低氧训练第1、2、3周时CS-2 mRNA表达水平(0.1839±0.0307、0.2027±0.0501、0.1809±0.0165)和常氧训练组、低氧安静组第4周时CS-2 mRNA表达水平(0.1876±0.0383、0.1647±0.0454),但均不具有显著性差异(P0.05)。 低氧训练组和常氧训练组第4周时比目鱼肌CS蛋白含量(10.246±2.425、10.056±1.542 U/L)高于低氧安静组第4周时CS蛋白含量(7.987±1.152 U/L)且差异显著(P0.05)。 6.低氧训练组第1、2、3、4周时NAD+-IDH3αmRNA表达水平(0.0979±0.0153、0.1112±0.0393、0.0861±0.0145、0.1444±0.0563)高于对照0周时水平(0.0540±0.0205)且差异显著(P0.05或P0.01),低氧训练第4周时表达水平高于常氧训练和低氧安静组第4周时表达水平(0.0962±0.0225、0.0827±0.0168)且差异显著(P0.05或P0.01)。 低氧训练组比目鱼肌IDH蛋白含量逐周下降,至第4周时IDH蛋白含量(182.778±145.151 mIU/L)低于常氧训练组和低氧安静组(359.167±74.342、521.875±90.692 mIU/L)且差异显著(P0.01)。 7.低氧训练组第1、2、3、4周时比目鱼肌DLST-2 mRNA表达水平(0.0723±0.0071、0.086±0.0155、0.0826±0.0182、0.0673±0.0211)低于对照0周组(0.1510±0.0346)且差异显著(P0.01)。 低氧训练组第2、3、4周时比目鱼肌α-KGDHC蛋白含量高于常氧训练组和低氧安静组且差异显著(P0.01)。 8.低氧训练组和低氧安静组第4周时比目鱼肌Hif-1αmRNA表达水平(0.0476±0.0193,0.0477±0.0114)高于常氧训练组第4周时表达水平(0.0398±0.0131),但无显著性差异(P0.05);低氧训练组和常氧训练组比目鱼肌Hif-1αmRNA表达表现出逐周上调趋势,且高于对照0周组(0.0161±0.0043)并具有显著性差异(P0.01)。 低氧训练组比目鱼肌组织Hif-1α蛋白含量在第2、3、4周时其值(21.625±3.603、22.759±3.364、22.293±2.324 ng/L)高于对照0周和低氧训练组1周时Hif-1α蛋白含量(16.573±2.771、9.289±2.215ng/L)且差异显著(P0.01)。低氧训练组第2、3、4周时比目鱼肌Hif-1α蛋白含量高于低氧安静组且差异显著(P0.01),高于常氧训练组,但不具有显著性差异(P0.05)。 9.低氧训练组、常氧训练组胫前肌HK-2 mRNA表达先升后降。低氧训练组第1、2周时胫前肌HK-2 mRNA表达水平(0.00422±0.00307、0.00344±0.00188)高于低氧安静组第1、2周时胫前肌HK-2 mRNA表达水平(0.00061±0.00049、0.00056±0.00037)且差异显著(P0.01),高于常氧训练组第1、2周时水平(0.00239±0.00141、0.00254±0.00247)但差异不显著(P0.05)。第4周时,低氧训练组胫前肌HK-2 mRNA低于常氧训练组,但差异不显著(P0.05)。 低氧训练组第2、3周时胫前肌HK蛋白含量(160.283±32.228、143.361±44.057mU/L)低于低氧安静组和常氧训练组(227.054±76.836、236.987±71.707、207.172±24.441、255.847±68.141mU/L)且差异显著(P0.05或P0.01);但第4周时3种模式之间无显著性差异(P0.05)。 10.低氧训练组胫前肌6-PFK mRNA表达水平在第1周(0.0736±0.0251)显著低于对照0周组(0.2053±0.0945)。低氧训练组第1、2、3、4周时胫前肌6-PFK mRNA表达水平低于常氧训练组和低氧安静组,且第1、2周时差异显著(P0.05或P0.01)。 低氧训练组第2、3周时胫前肌6-PFK蛋白含量(31.462±6.784、31.371±7.189 IU/L)低于对照0周和低氧安静组胫前肌第2、3周(39.301±9.791、47.643±6.093、43.058±4.860 IU/L)且差异显著(P0.05或P0.01)。 11.低氧训练组第1周时胫前肌PKM mRNA表达水平(2.1617±0.8050)高于对照0周组(1.2307±0.4479)并具有显著性差异(P0.01)。 低氧训练组第2、3、4周时PK蛋白含量(928.125±261.465、691.875±83.150、698.125±184.157mU/L)低于0周对照组、低氧训练第1周和常氧训练第2、3、4周的PK蛋白含量(1272.500±387.198、1572.857±491.544、1266.429±428.006、1327.143±473.276 mU/L)(P0.01)。 12.低氧训练组第1、2、3、4周时胫前肌Hif-1αmRNA表达水平(0.0330±0.0084、0.0447±0.0282、0.0557±0.0218、0.0652±0.0113)低于对照0周水平(0.1121±0.0411)并具有显著性差异(P0.01),但低氧训练组第4周时胫前肌Hif-1αmRNA表达水平高于常氧训练和低氧安静组第4周时表达水平(0.0413±0.0118、0.0433±0.0179)且差异显著(P0.01)。 低氧训练组第1、2、3、4周时腓肠肌Hif-1α蛋白含量(33.293±5.630、34.479±5.712、28.656±7.380、26.627±7.225 ng/L)高于常氧训练组第1、2、3、4周时水平(18.314±5.891、14.185±8.479、17.191±6.914、17.345±6.740 ng/L)且差异显著(P0.05或P0.01);但低氧训练组第2、3、4周时腓肠肌Hif-1α蛋白含量低于低氧安静组第2、3、4周时水平(39.201±7.499、37.399±3.697、36.863±4.553)且差异显著(P0.05或P0.01)。 研究结论 1.低氧训练可能通过上调肥胖大鼠慢肌组织NΑD+-IDH3αmRNA表达,促进CS mRNA的表达水平和提高CS、α-KGDHC蛋白水平,增强机体有氧代谢能力。 2.低氧训练能通过下调肥胖大鼠快肌组织HK-2、6-PFK mRNA表达,以及降低HK-2、PK蛋白含量,抑制机体的糖酵解能力。 3.不同肌肉类型组织HIF-1αmRNA表达受常氧训练、低氧安静和低氧训练影响表现不一,即4周训练后肥胖大鼠慢肌组织HIF-1αmRNA表达水平上调、快肌组织其表达水平却下调。 4.长期低氧安静刺激不利于降低肥胖大鼠内脏脂肪的增长。 5.低氧训练较常氧训练和低氧安静更能有效控制肥胖大鼠体重、脂肪的增长。


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