耐力訓練及限制飲食對單純性肥胖大鼠脂肪合成的影響

王立靖　衣雪潔

摘要：為探討運動及限制飲食對單純性肥胖大鼠脂合成的影響，將大鼠隨機分為四組：正常飲食對照組（ND），高脂飲食非運動組（HN）,高脂飲食運動組（HE）和限制高脂飲食運動組（LE）。造肥胖模型后對HE和LE組實行游泳耐力訓練，期間LE組進行限制性高脂飲食。10周后，測定其體重、體長、脂肪墊重量，并測定其肝組織乙酰CoA羧化酶（ACC）基因表達、甘油三酯、血胰島素及極低密度脂蛋白水平。游泳訓練后，HE和LE組ACC基因表達比HN組分別下降19.6%和36.3%，大鼠體重及體脂百分比也顯著下降；LE組甘油三酯、血胰島素和極低密度脂蛋白水平顯著降低。且LE組甘油三酯含量比HE組顯著下降。耐力訓練降低了大鼠脂類的合成，結合限制飲食使這種趨勢更明顯，減肥效果更好。

關鍵詞：單純性肥胖；運動；飲食；乙酰CoA羧化酶

中圖分類號：G804.5文獻標識碼：A文章編號：1007-3612(2008)09-1215-04

Influence of Endurance Training and Food-Restriction on Fat Synthesis in Rats with Simple Obesity

WANG Li-jing1, YI Xue-jie2

（1. Southeast University, Nanjing 210096, Jiangsu China; 2. Shenyang Sport University, Shenyang 110032, Liaoning China)

Abstract:To explore the effects of endurance training and food-restriction on fat synthesis, we divide rats into four groups randomly: Normal diet contrast group (ND), high fat diet non-exercise group (HN), high fat diet exercise group (HE) and high-fat diet-limiting exercise group (LE). After making fat rats model, rats of HE and LE groups are trained to swim, and rats of LE group go on the restricted-high fat diet during this time. we measure their weight, the length of bodies, fat cushion weight, and also determine the level of acetyl CoA carboxyl enzyme ( ACC ) gene expression, triglyceride in rats liver, and the level of blood insulin, very low-density lipoprotein. 10 weeks later, ACC gene expression is 19.6% and 36.3% in HE and LE groups lower than that in HN group, and the rats weight and body fat content decreases remarkably too. The level of liver triglyceride, blood insulin, and very low-density lipoprotein in LE group decrease remarkably. Moreover, the liver triglyceride level of LE group decreases remarkably compared with HE group. Endurance training reduces fat synthesis, and it is has a more effective function if combined with food-restriction.

Key words: simple obesity; exercise; diet; Acetyl CoA carboxyl enzyme

肥胖是近年來一種常見的能量代謝性疾病，隨著人們生活方式的改變及生活水平的提高，肥胖在人群中占有越來越高的比例，肥胖與高血壓、糖尿病、腦血管意外、癌癥等多種疾病密切相關。臨床上，肥胖按其發生機制可分為病理性肥胖和單純性肥胖兩類，單純性肥胖占肥胖總數的90%以上，其病因尚不十分明確,目前認為其發病與飲食及生活方式有關。

運動及運動加限制飲食是一種很好的減肥方式，它既能改善身體機能狀態，同時對機體又幾乎無副作用，被肥胖人群廣泛采用。以往研究重點主要放在了運動后脂肪分解供能方面上，而對脂肪合成因素的變化研究較少。脂肪的合成大部分在肝組織中進行，乙酰CoA羧化酶(ACC) 是肝組織中脂肪酸合成限速酶，對肝中甘油三酯的合成起到重要的促進作用，甘油三酯釋放入血后主要以極低密度脂蛋白的形式運輸。

Jang報道,飲食易感性肥胖大鼠肝組織中ACC基因表達明顯高于正常對照組^［1］，耐力訓練及限制飲食對單純性肥胖大鼠肝組織ACC基因表達的影響還未見報道。本次試驗通過測定大鼠肝組織中ACC基因表達、甘油三酯及血中極低密度脂蛋白的水平探討耐力訓練和耐力訓練加限制飲食對肥胖的影響。

1實驗材料及方法

1.1實驗動物及分組┆雄性4周齡（Sprague-Dawley）SD大鼠40只，體重約50 g/只,購自沈陽醫學院動物飼養部。所有動物適應性飼養一周后，隨機分為四組：正常對照組（ND）、高脂飲食不運動組（HN）、高脂飲食運動組（HE）和限制高脂飲食運動組（LE）。分組后組間體重無統計學差別。飼料配方：正常對照組采用國家標準飼料，其余三組采用高脂高營養飼料^［2］。室溫(23±3)℃，相對濕度為45%±10%，通風良好，每天定時人工照明（12 h），造肥胖模型期間大鼠自由攝取食物，自由飲水。

1.2運動方案┒苑逝腫櫬笫蠼行高脂飼料喂養10周后，其體重超過對照組大鼠平均體重25%^［3］（P＜0.001），HE和LE組大鼠開始3 d試游泳，前3 d試游泳時間分別為每天15min,30 min,45 min,以后開始保持60 min/d,6 d/周,持續10周,水溫(34±2)℃，水池長100 cm,寬60 cm,高80 cm。其間LE組每天給與飲食量為HE組的85%，其余三組飲食不變。

1.3取樣和測定大鼠在末次游泳訓練后禁食過夜，次日取材，隨機去除多余大鼠使每組均為8只，測定其體重及體長，計算 lees指數（3體重(g)×103/體長（cm）），然后眼球取血處死大鼠。采集的血樣在室溫下3 000 rpm離心10 min，分離血清，密封，—20℃保存，待測。剝離大鼠腎周和附睪周圍脂肪組織并稱重。

1.3.1肝組織ACC基因表達的測定用氯仿/異丙醇/酒精一步法抽提肝組織總RNA，總RNA抽提試劑盒（上海生工生物工程技術服務有限公司）。 按上海生工生物工程公司逆轉錄試劑盒說明書，合成反應液總量為20 μL的反應體系(表1)。

ACC引物根據參考文獻^［4］與基因文庫（J03808）設計，由北京華美生物工程公司設計合成。上游為序列：5'CAGGCCGGATGCAGGAGAAG3'，下游序列：5'GAGATGTGC TGGGTCATGTGGAC3'。內對照β-actin基因的上游引物序列：5'AGCCTTCCTTCCTG GGTATG3'，下游引物序列：5'AGCGTACTCCTGCTTGCTCA3'。ACC擴增片斷為380bp，內對照擴增長度為700bp

PCR反應按試劑盒說明書（上海生工生物工程技術服務有限公司）按以下條件進行(表3)。

1.3.2肝甘油三脂的測定取肝右葉0.2 g加入1.8 mL生理鹽水中，勻漿，3 000 rpm離心15 min，取上清液，嚴格按試劑盒說明（寧波慈城試劑公司）用分光光度法測定。

1.3.3血中極低密度脂蛋白水平的測定取血清并嚴格按試劑盒說明寧波慈城試劑公司）用分光光度法測定。

1.3.4血中胰島素水平的測定取血清用放免法（解放軍總醫院科技開發中心放射免疫研究所）嚴格按照試劑盒說明測定。

1.4統計學處理實驗數據應用SPSS12.0軟件包進行處理，均數間比較采用單因素方差分析Turckeys'檢驗。

2結果

2.110周肥胖造模后各組大鼠體重、Lees指數及肥胖組體重肥胖度┆見表4

表4顯示 ，10周肥胖造模后HN、HE及LE組大鼠體重及Lees指數均顯著高于ND組（玃＜0.01），這三組間體重及Lees指數無統計學差別，且HN、HE及LE組大鼠體重均比ND組高出25%以上，造肥胖模型成功。

2.2游泳訓練和游泳訓練加限制飲食后大鼠體重、lees指數及體脂百分比┆見表5。

表5顯示，游泳訓練后HN組大鼠體重及體脂百分比比ND組顯著升高（玃＜0.01），Lees指數明顯升高（玃＜0.05）；HE和LE組大鼠體重比HN組顯著下降（玃＜0.01），體脂百分比明顯下降（玃＜0.05）；其余各組間Lees指數無統計學差異；LE組大鼠體重、體脂百分比比HE組均有下降趨勢，但無統計學差異。

2.3游泳訓練后各組大鼠肝組織ACC基因表達結果┆見下圖1。

圖1大鼠ACC基因表達結果圖1顯示，肝組織中ACC基因表達在HN組最高，比ND組升高93.1%，HE及LE組比HN組分別下降19.6%和36.3%,經游泳耐力訓練及耐力訓練加限制飲食后出現了明顯的下降。

2.4游泳訓練和游泳訓練加限制飲食對大鼠肝組織中甘油三酯含量及血中極低密度脂蛋白和胰島素的影響

表6顯示，HN組大鼠血胰島素水平、肝中甘油三酯含量及血中極低密度脂蛋白水平均顯著高于ND組；HE組與HN組相比這三個指標均未發生顯著變化，LE組胰島素和極低密度脂蛋白和甘油三酯水平均顯著下降；與HE組相比，LE組甘油三酯含量也顯著下降，其余兩個指標并未發生顯著變化。

3討論

肥胖已成為21世紀人類健康的殺手，對肥胖病的防治刻不容緩。人們一直在探索治療肥胖的有效的途徑，但目前尚未見明顯的突破，本試驗通過給與SD大鼠高脂高營養飲食10周后，成功造肥胖模型。經游泳耐力訓練，顯著降低了肥胖大鼠體重及體脂百分比，以此證明耐力游泳訓練可起到減肥效果。限制飲食在動物試驗中較容易實施，但對于廣大肥胖患者若限制飲食量較大會導致饑餓感覺強烈，不容易堅持。國外有文獻報道^［5］單純性限制飲食一般飲食限制量為肥胖對照組的80%左右，而本次實驗要把耐力訓練與限制飲食聯合作用，因此我們把耐力訓練加限制飲食組的飲食量定為單純性運動組平均飲食量的85%，經8周游泳耐力訓練加限制飲食作用后，比單純性運動組有放大減肥效果的作用，提示耐力訓練加限制飲食聯合作用比單純耐力訓練有更好的治療肥胖效果。下面將對耐力訓練和耐力訓練加限制飲食減肥部分作用機制進行討論：

3.1游泳耐力訓練和耐力訓練加限制飲食對單純性肥胖大鼠肝組織中甘油三酯合成的影響脂肪的合成在肝組織最為旺盛，ACC是肝組織中脂肪酸合成限速酶，它主要存在細胞液中^［6］，催化脂肪酸合成的第一步反應, 即乙酰CoA合成丙二酰CoA, 后者可進一步生成脂肪酸，并能阻止肉堿脂酰轉移酶Ι將長鏈脂肪酸轉移至線粒體內膜, 從而可減少長鏈脂肪酸的氧化并促進脂肪酸和甘油三酯的生成^［7］。

Malewia報道肥胖大鼠肝組織勻漿中乙酰CoA羧化酶（acetyl-CoA carboxyl enzyme，ACC）含量高于正常大鼠肝組織中ACC含量^［8］。McCarty認為降低肝臟中ACC的活性可降低其甘油三酯的生成。ACC基因表達或活性變化可以直接影響FFA水平，因而影響了組織中甘油三酯的合成。本試驗中單純性肥胖組大鼠肝組織中ACC基因表達比正常對照組組高93.1%，肝組織中TG含量也比正常對照組極顯著升高，兩者變化趨勢相一致。提示高脂膳食引起大鼠肥胖，肝組織中ACC基因表達升高促進脂肪酸和甘油三酯的合成增加是誘導大鼠肥胖的重要原因之一。

運動可以降低肥胖者脂肪含量，肝組織中ACC基因表達的變化可能在其中起著重要的作用。耐力訓練使遺傳性肥胖大鼠肝組織中ACC基因表達下降，脂肪酸生成減少^［9］。但在所查文獻中并未見到有關于耐力訓練對單純性肥胖大鼠肝中ACC基因表達的影響。本次實驗通過施加耐力訓練降低了單純運動組大鼠肝組織中ACC的基因表達，其肝臟中甘油三脂含量也發生極顯著下降?？梢哉J為，耐力訓練無論是對遺傳性肥胖還是對單純性肥胖，都可以通過降低肝組織中ACC基因表達來降低肝組織中甘油三酯的合成，進而使VLDL入血量減少。

限制飲食同樣可以影響ACC基因表達。Winder報道，限制飲食可以降低肝組織中ACC基因表達，使ACC基因表達下降^［10］。本次實驗也發現，限制飲食組大鼠肝組織中ACC基因表達低于單純運動組，同時肝組織中甘油三酯含量也出現顯著下降。如果單純限制飲食，ACC基因表達下降幅度較小。限制飲食組大鼠在單純性耐力訓練基礎上進一步限制了能量的攝入，加強能量代謝負平衡，使肝組織中脂肪酸合成底物減少，ACC基因表達同時降低，甘油三酯合成量降低，更有效地促進減肥作用。

3.2游泳耐力訓練及耐力訓練加限制飲食對單純性肥胖大鼠血液中極低密度脂蛋白水平的影響肝組織中甘油三酯與Apo B等載脂蛋白結合后生成VLDL微粒釋放入血，血液中甘油三酯主要存在于極低密度脂蛋白中。本研究結果顯示，肥胖組大鼠血中極低密度脂蛋白水平顯著高于正常對照組。趙源源報道，肥胖者血中VLDL水平顯著高于正常^［11］。這可能是由于肥胖者肝組織中ACC基因表達的增高，促使肝中甘油三酯合成增加，進而造成了血液中極低密度脂蛋白升高，單純性肥胖大鼠體內存在著明顯的脂合成紊亂。

耐力訓練可以明顯改善肥胖者脂代謝紊亂，降低血液中極低密度脂蛋白水平^［12］。本實驗結果顯示，單純運動組大鼠血中極低密度脂蛋白水平有下降趨勢，但并無統計學差別，這可能與本試驗選擇的訓練強度大小及訓練時間長短有關。

有關限制飲食對肥胖者肝組織中甘油三酯的合成及極低密度脂蛋白在血中轉運的影響報道并不多見。本試驗限制飲食組大鼠血中極低密度脂蛋白水平與單純運動組相比有下降趨勢，但并無統計學差異，說明單純限制飲食對脂代謝紊亂的改善無明顯意義。但限制飲食與游泳耐力訓練聯合作用后，血極低密度脂蛋白水平與單純性運動組相比，發生了更顯著的降低，使脂代謝紊亂得以更好的改善。限制飲食是在機體運動能量消耗增加的基礎之上使能量代謝進一步達到負平衡，增加了極低密度脂蛋白的供能作用，達到更好的減肥效果。

3.3耐力訓練和耐力訓練加限制飲食對胰島素在脂肪合成及血脂轉運過程中作用的影響

3.3.1肥胖狀態下胰島素對肝組織中脂肪合成及血脂轉運的調節本試驗中肥胖組大鼠血胰島素水平顯著高于正常對照組。胰島素對肝臟中甘油三酯的合成及極低密度脂蛋白在血中的轉運等均有重要影響。實驗證明，少活動且肥胖大鼠體內每一個β細胞分泌胰島素的能力降低，且肌細胞膜上葡萄糖載體對胰島素的敏感性降低，影響了肌細胞對葡萄糖的攝取，這就需要更多的胰島細胞來維持葡萄糖的動力學平衡，使胰島素不正常的升高，而且有可能發生肌組織胰島素抵抗^［13］，使肌肉利用脂肪減少，導致肥胖加重。

胰島素是影響ACC基因表達的重要因素之一，Rumberger報道，胰島素的升高能促進ACC基因表達的增高^［14］,并且ACC活性與胰島素水平呈線性正相關^［15］。胰島素一方面可以通過作用于蛋白磷酸酶促使磷酸化的ACC恢復活性，另一方面，還可以在基因水平上直接提高其表達。另外，胰島素還能直接促進周圍組織攝取FFA^［16］，促進甘油三酯的合成，進而影響極低密度脂蛋白的合成。

高胰島素水平引起肝臟中ACC基因表達增加，使肝組織中脂肪酸及甘油三酯生成增加。肥胖大鼠肝組織中ACC基因表達的增高能夠促進甘油三酯的合成及VLDL向血液中的釋放，可能是單純性肥胖發生發展過程中的一個重要原因。

在胰島素增高狀態下，肥胖大鼠肝臟中VLDL微粒合成增加而分解減少。體內研究顯示，高濃度胰島素抑制甘油三酯的酯解，刺激甘油三酯的?；?sup>［17］。Sparks認為，血中富含甘油三酯的脂蛋白受胰島素的正向調節^［15］。本試驗結果也顯示，胰島素水平的的增高可能是肥胖大鼠脂代謝紊亂的一個重要原因^［18］。

3.3.2游泳耐力訓練及游泳耐力訓練加限制飲食后胰島素對脂代謝的影響游泳耐力訓練后，單純運動組大鼠血胰島素水平比肥胖組顯著下降，對ACC基因表達的促進作用減少，ACC基因表達下降，肝組織中TG合成減少，進而使極低密度脂蛋白釋放入血減少。

胰島素抵抗現象在耐力訓練后得到改善，引起血極低密度脂蛋白的分解。本實驗中，運動組大鼠血胰島素水平發生了顯著下降，各項脂代謝指標也趨近正常，游泳耐力訓練改善了單純性肥胖大鼠的高胰島素血癥及脂代謝紊亂。

Pesonen認為，限制飲食可以降低肥胖者血胰島素水平^［19］，從而改善脂代謝紊亂。經施加限制飲食后，耐力訓練加限制飲食組除肝臟中甘油三酯含量比單純運動組下降顯著外，血胰島素和極低密度脂蛋白水平與單純運動運動組相比并無統計學差異，但有向良好方向發展的趨勢。限制飲食使機體能量攝入減少，促進能量代謝達到負平衡，但與單純運動組相比，單純限制飲食在本次試驗中意義并不明顯，分析可能是與限制飲食的程度較小或時間短有關。但耐力訓練加限制飲食組與肥胖組相比，其血胰島素水平、肝中ACC基因表達下降顯著，肝組織甘油三酯含量和血極低密度脂蛋白水平均顯著下降。耐力訓練聯合限制飲食作用對脂代謝紊亂的改善有更好的促進作用，減肥效果更加明顯。

4結論

耐力訓練通過改善肥胖大鼠胰島素抵抗，下調大鼠肝臟中ACC基因表達，降低了肝組織中甘油三酯的合成，同時降低了血液中極低密度脂蛋白的轉運，進而肥胖者之代謝紊亂及減輕體重的目的。結合限制飲食使血胰島素水平、脂肪在肝組織中合成及血脂轉運有向更好的方向發展的趨勢，具有更好的減肥效果。

參考文獻：

［1］ Jang I, Hwang D, Lee J, et al. Physiological Difference between Dietary Obesity-Susceptible and Obesity-Resistant Sprague Dawley Rats in Response to Moderate High Fat Diet［J］. Exp Anim 2003, 52(2): 99-107.

［2］ 施新猷.現代醫學實驗動物學［M］.北京：人民軍醫出版社，2000,（9）：483.

［3］ 孫志，張中成，劉志誠.營養性肥胖動物模型的實驗研究［J］.中國藥理學通報，2002，18(4):466-7.

［4］ Young L, May W,Tetsuya K,et al.Liporegulation in Diet-induced Obesity［J］.J Biol Chem，2001,276(8):5629-5635.

［5］ Luscombe ND, Clifton PM, Noakes M,et al. Effect of a high-protein, energy-restricted diet on weight loss and energy expenditure after weight stabilization in hyperinsulinemic subjects［J］.Int J Obes Relat Metab Disord，2003,27(5):582-90.

［6］ Demetrios V, Alexios A, Asish K. et al. Contraction-induced Changes in Acetyl-CoA Carboxylase and 5-AMP-activated Kinase in Skeletal Muscle ［J］. J Biol Chem，1997,272(20):13255-13261.

［7］ Jeukendrup AE.Regulation of fat metabolism in skeletal muscle ［J］. Ann N Y Acad Sci 2002，967: 217-35.

［8］ Malewiak MI, Griglio S, Le Liepvre X. Relationship between lipogendsis, ketogeNDsis, and malonyl-CoA content in isolated hepatocytes from the obese Zucker rat adapted to a high-fat diet ［J］. Metabolism，1985,34(7):604-11.

［9］ Atkinson LL, Kelly SE, Russell JC,et al. MEDICA 16 inhibits hepatic acetyl-CoA carboxylase and reduces plasma triacylglycerol levels in insulin-resistant JCR: LA-cp rats ［J］. Diabetes,2002,51(5):1548-55.

［10］ Winder WW, MacLean PS, Lucas JC, et al. Effect of fasting and refeeding on acetyl-CoA carboxylase in rat hindlimb muscle ［J］. J Appl Physiol, 1995, 78: 578-582.

［11］ 趙源源，馬貴明，趙靜，等.92例單純性肥胖兒童血脂檢測結果分析［J］.南京醫科大學學報,2001,24(1): 65.

［12］ Aellea. Effect of aerobic and an aerobic training on plasma lipoprotein ［J］.Int J Sports Med 1993,14:396-400.

［13］ Sparks JD, Sparks CE. Insulin regulation of triacylglycerol-rich lipoprotein synthesis and secretion ［J］. Biochim Biophys Acta, 1994,1215:9-32.

［14］ Rumberger JM, Wu T, Hering MA, et al. Role of hexosamiND biosynthesis in glucose-mediated up-regulation of lipogenic enzyme mRNA levels: Effects of glucose, glutamiND and glucosamiND on glycerophosphate dehydrogenase, fatty acid synthase, and acetyl-CoA carboxylase mRNA levels ［J］. J Biol Chem, 2003, 278(31):28547-52.

［15］ Girard J, Perdereau D, Foufelle F, et al. Regulation of lipogenic enzyme expression by nutrients and hormons［J］. FASEB J, 1994, 8(1): 36-42.

［16］ Kim SP, Ellmerer M, Van Citters GW, et al. Primacy of hepatic insulin resistance in the development of the metabolic syndrome induced by an isocaloric moderate-fat diet in the dog［J］.Diabetes,2003,52(10):2453-60.

［17］ Coppack SW,Jensen MD, Miles JM. In vivo regulation of lipolysis in humans ［J］.J Lipid Res, 1994,35:177-193.

［18］ Blaak EE. Fatty acid metabolism in obesity and type 2 diabetes mellitus ［J］. Proc Nutr Soc, 2003,62(3):753-60.

［19］ Pesonen U, Huupponen R, Rouru J. Hypothalamic neuropeptide expression after food restriction in Zucker rats: evidence of persistent neuropeptide Y gene activation ［J］. Brain Res Mol Brain Res, 1992, 16(3-4):255-60.