路瑛麗 張漓 馮連世 徐建方 王雪冰 宗丕芳

國家體育總局體育科學(xué)研究所（北京 100061）

有氧運(yùn)動能夠降低或控制體重、改善血脂代謝、促進(jìn)脂肪酸氧化已經(jīng)被多數(shù)研究證實。在有關(guān)高山探險和高原低氧訓(xùn)練的實踐中發(fā)現(xiàn)人體體重降低，只是不同研究報道中對體重的影響程度不同。趙鵬的研究［1］建立了模擬海拔3500m高住高練、高住低練、低住高練等動物訓(xùn)練實驗?zāi)Ｐ?，對低氧?xùn)練的適應(yīng)機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)低氧訓(xùn)練對運(yùn)動機(jī)體的體重控制有很好的效果，“高住高練”控體重的效果最好，“高住低練”次之，“低住高練”較差。三種低氧訓(xùn)練方式在控體重方面都明顯優(yōu)于“低住低練”。

低氧訓(xùn)練研究發(fā)現(xiàn)體重降低主要由體脂降低引起。Mawson等［2］的研究表明，當(dāng)機(jī)體處于低氧環(huán)境時，會消耗更多的能量滿足機(jī)體代謝的需要，在所增加的能量中，主要以脂肪氧化供能為主。在4300m高原，機(jī)體碳水化合物利用率降低，而能量需要量增加，增加的能量主要是由脂肪代謝產(chǎn)生。另外，Darleen等［3］報道在低氧狀態(tài)下脂肪代謝酶活性增強(qiáng)。脂代謝在低氧訓(xùn)練中的作用越來越受到重視。但目前有關(guān)低氧訓(xùn)練脂代謝影響的研究多為縱向比較，低氧訓(xùn)練與常氧訓(xùn)練之間的橫向比較還不多見，不同低氧訓(xùn)練方法之間的比較更少。故本研究以常氧訓(xùn)練為對照，同時建立高住高練和高住低練兩種低氧訓(xùn)練模型，分別從血脂和脂肪酸氧化的角度研究兩種低氧訓(xùn)練方法對脂代謝的影響。

1 材料與方法

1.1 實驗對象及方案

6周齡雄性SD大鼠60只，購自北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司，分籠飼養(yǎng)，每籠5只。室溫23～25℃，濕度40%～60%，自然光照，自由飲食。飼養(yǎng)室、用具等定期消毒滅菌。經(jīng)過適應(yīng)性訓(xùn)練篩選出30只，隨機(jī)雙盲法分成3組，每組10只，分別為低住低練組（Lo-Lo）、高住高練組（HiHi）和高住低練組（HiLo）。

低住低練組每天常氧生活23h，訓(xùn)練1h（非訓(xùn)練日生活 24h）；高住高練組每天低氧生活 23h，訓(xùn)練 1h（非訓(xùn)練日低氧生活24h）；高住低練組每天低氧生活12h（晚7點至次日早 7點），常氧生活 11h，訓(xùn)練 1h（非訓(xùn)練日低氧生活12h，常氧生活12h）。低氧濃度為13.6%（相當(dāng)于海拔3500m高度）。低氧實驗主要設(shè)備空氣壓縮機(jī)為瑞典AtlasCopco公司GA15FF-13型雙螺桿式風(fēng)冷空壓機(jī)；制氮機(jī)為天津森羅科技發(fā)展有限公司CA-200AT型中空纖維膜制氮機(jī)。采用水平動物跑臺對大鼠進(jìn)行耐力訓(xùn)練，訓(xùn)練強(qiáng)度為常氧35m/min，低氧30m/min，持續(xù)運(yùn)動1h/d，6d/周，訓(xùn)練 4 周。

1.2 取材與測試

最后一次訓(xùn)練后恢復(fù)24h，按0.3m l/100g體重劑量腹腔注射10%水合三氯乙醛溶液麻醉大鼠。固定，開腹，腹主動脈取血，靜置 30min后，3000轉(zhuǎn)/min離心15min，分離血清備用；然后在冰盤中迅速分離出大鼠右側(cè)腓腸肌，并在預(yù)冷的生理鹽水中漂洗去血，濾紙吸干水分，放入液氮中速凍保存。

采用日本第一化學(xué)試劑公司試劑，全自動生化分析儀測試膽固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白（HDL）、低密度脂蛋白（LDL）；脂蛋白脂酶（LPL）、瘦素（Leptin）、脂聯(lián)素（adiponectin，AD）采用 R&D 的 ELISA試劑盒，嚴(yán)格按說明書操作。過氧化物酶體增殖物激活受體 α（PPARα）和肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-1（CPT-1）采用SYBR Green熒光定量PCR分析，RNA提取、逆轉(zhuǎn)錄試劑盒購自美國Promega公司，熒光定量PCR試劑盒由美國ABI公司提供。

引物由上海生物工程有限公司合成，序列如下：β-actin-s：5’ATGTGGATCAGCAAGCAGGAGTA 3’，大小23bp；β-actin-a：5’AGGTTTTGTCAAAGAAAGGGTGTAA3’，大 小 25bp；PPARα-s：5’GACAAGGCCTCAGGATACCA CTATG3’，大小 25bp；PPARα-a：5’TTGCAGCTT CGATCACACTTGTC3’，大小 23bp；CPT-1-s：5’AAACATGTAC CGCCTAGCCATGA3’，大小 23bp；CPT-1-a：5’AGGCTC CAGGGTTCCGAAAG3’，大小 20bp。

PCR反應(yīng)體系為20μl，在Real-time PCR管中依次加入 cDNA（1μl）、上游引物（1.2μl）、下游引物（1.2μl）和2×定量 PCR 優(yōu)化試劑盒（10μl），用水補(bǔ)足 20μl。PCR 反應(yīng)條 件：50℃ 2min，95℃ 10min，95℃ 15s，60℃ 1min，共40個循環(huán)；測得Ct值并分析溶解曲線，以β-actin作為內(nèi)參，用Ct比較法進(jìn)行相對定量計算：△Ct=Ct（目的基因）－Ct（內(nèi)參基因），相對表達(dá)量 =2-△Ct。

1.3 統(tǒng)計學(xué)分析

2 結(jié)果

2.1 血脂變化

如表1所示，與低住低練組相比，高住高練組大鼠血清TC和TG水平分別下降了17.4%和37.7%，均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；血清HDL水平基本無變化，LDL降低了11.2%，但無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。高住低練組血清TC和TG水平較低住低練組分別下降了14.0%和12.1%，均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；HDL水平下降 11.0%，有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；LDL水平下降8.2%，無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

兩種低氧訓(xùn)練比較：高住高練組血清 TC、TG和LDL較高住低練組分別降低16.2%、29.1%、3.3%，均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；血清HDL升高12.4%，有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）。

表1 各組大鼠血脂比較

2.2 血清 LPL、Leptin、AD變化

如表2所示，與低住低練組相比，高住高練組血清LPL、AD水平分別提高45.2%和23.3%，均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）；Leptin水平升高 16.0%，無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）；高住低練組血清LPL、AD水平較低住低練組分別升高了3.2%和4.2%，Leptin降低22.3%，均無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05）。

兩種低氧訓(xùn)練比較：高住高練組血清LPL、Leptin和AD較高住低練組分別提高了40.7%、49.3%和18.4%，其中LPL和AD有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。

2.3 腓腸肌PPARα、CPT-1 mRNA相對表達(dá)量變化

如表3所示，與低住低練組比較，高住高練組大鼠腓腸肌PPARαmRNA和CPT-1 mRNA表達(dá)分別升高68.1%和 8.2%，均有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05）；高住低練組腓腸肌PPARαmRNA表達(dá)較低住低練組升高36.2%，無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），CPT-1mRNA表達(dá)降低 42.5%，有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。

兩種低氧訓(xùn)練比較：高住高練組腓腸肌PPARαmRNA和CPT-1 mRNA較高住低練組分別升高23.4%和88.3%，其中，僅CPT-1 mRNA有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.01）。

3 討論

3.1 高住高練和高住低練對血脂的影響

研究發(fā)現(xiàn)，低氧訓(xùn)練對血脂代謝有良好的改善作用。Bailey等［4］發(fā)現(xiàn)，16.0%氧濃度下每周三次、每次 20～30 min、70%～85%HRmax的自行車訓(xùn)練4周后，健康受試者血脂肪酸、TC、LDL濃度都明顯下降。動物實驗也有類似的發(fā)現(xiàn)。低氧訓(xùn)練與常氧訓(xùn)練以及低氧訓(xùn)練之間的比較目前尚無一致意見。翁錫全［5］的研究顯示，高住低練4周后，大鼠血清TC、TG、LDL較常氧運(yùn)動組明顯降低，而HDL明顯升高。而王昕［6］研究卻發(fā)現(xiàn)，雖然高住高練和高住低練較常氧訓(xùn)練降低TG的幅度更大，但無統(tǒng)計學(xué)差異，因此不能認(rèn)為高住高練和高住低練較常氧訓(xùn)練降低TG的作用更明顯。Greie［7］研究了兩組受試者分別到海拔1700米（相當(dāng)于高住高練）和200米進(jìn)行徒步旅游，3周后TC、LDL均明顯下降，HDL無明顯變化，但1700米和200米兩組之間無顯著差異。

本研究發(fā)現(xiàn)，高住高練比常氧訓(xùn)練對血脂的作用更明顯，但高住低練較常氧訓(xùn)練對血脂的作用不明顯。高住高練較高住低練更能提高HDL。

3.2 高住高練和高住低練對血脂代謝的影響機(jī)制

高住高練和高住低練對血脂產(chǎn)生不同的影響可能與低氧程度以及訓(xùn)練強(qiáng)度都有關(guān)。高住高練和高住低練是低氧和訓(xùn)練兩種因素不同組合方式，本實驗中，3500m高度上訓(xùn)練強(qiáng)度30m/min的高住高練更有利于促進(jìn)大鼠血脂代謝，而同樣高度的高住低練的效果并不明顯，可能與以下因素有關(guān)：低氧本身可以刺激血中TG水解加強(qiáng)，肝臟合成TG速度減慢［11］，使血中富含TG的脂蛋白濃度下降；低氧訓(xùn)練使血游離脂肪酸氧化利用明顯加強(qiáng)，從而更有利于TG分解［12］；此外，還與 LPL有關(guān)，LPL活性對血TG降解速率的影響至關(guān)重要，王昕［6］的實驗發(fā)現(xiàn)，低氧訓(xùn)練后骨骼肌LPL活性增強(qiáng)比常氧訓(xùn)練更明顯，LPL活性增強(qiáng)使富含TG的脂蛋白分解代謝加強(qiáng)，其分解產(chǎn)物與未成熟的HDL融合致使HDL濃度升高。本研究發(fā)現(xiàn)，與低住低練組相比，高住高練組大鼠血清LPL顯著升高，高住低練組幾乎沒有變化；高住高練組與高住低練組比較有顯著性差異（P<0.01）。LPL升高，促進(jìn)TG分解代謝也可能是高住高練組TG顯著降低，HDL顯著高于高住低練組的原因之一。

劉茜等［8］研究證明，正常狀態(tài)下小鼠脂肪組織有明顯的Leptin mRNA表達(dá)，接受缺氧刺激后，其脂肪組織Leptin及其受體mRNA表達(dá)水平升高顯著，Leptin水平上升，通過中樞和外周途徑來調(diào)節(jié)體重。Tschop等［9］發(fā)現(xiàn)在高原的低壓低氧環(huán)境中暴露20h，人體血Leptin含量增加，食欲減退。黃徐根等［10］發(fā)現(xiàn)大鼠在低氧訓(xùn)練中血清Leptin水平逐漸升高，至實驗3周末達(dá)到顯著水平，隨后逐漸下降，但至復(fù)氧2周末仍顯著高于實驗前，低氧訓(xùn)練促進(jìn)了Leptin產(chǎn)生或分泌，使大鼠食物攝入量及體脂減少。本研究結(jié)果顯示：與低住低練組比較，高住高練組大鼠血清Leptin水平升高，高住低練組血清Leptin降低，但無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），可能是由于大鼠適應(yīng)和低氧訓(xùn)練的環(huán)境對食欲影響不大。

PPARα激活后也可對脂蛋白的代謝產(chǎn)生作用。作用于編碼蛋白 APOA-I、APOA-II和 LPL的基因，增加了HDL的合成，通過下調(diào)血漿編碼蛋白APOCIII水平抑制肝臟VLDL的合成與分泌，并減少中性脂質(zhì)在VLDL和HDL之間的交換，促進(jìn)LDL清除等。本研究發(fā)現(xiàn)，低氧訓(xùn)練能夠顯著提高或提高PPARαmRNA表達(dá)，但因未測試 APOA-I、APOA-II、APOCIII， 故 推 測 PPARα 可 能 對HDL和LDL起到一定的調(diào)節(jié)作用，但仍有待進(jìn)一步研究。

3.3 高住高練和高住低練對脂肪酸氧化的影響

低氧訓(xùn)練可引起骨骼肌內(nèi)脂肪酸氧化酶發(fā)生適應(yīng)性變化。Bigard等［13］發(fā)現(xiàn)低氧訓(xùn)練后，大鼠足趾長伸肌和跖肌脂肪酸氧化酶活性明顯提高。Terrados等［14］在模擬2300m高原訓(xùn)練中發(fā)現(xiàn)，骨骼肌脂肪酸氧化酶活性提高比平原訓(xùn)練更顯著。Takahashi等［15］研究發(fā)現(xiàn)，低氧訓(xùn)練組脂肪酸氧化酶活性明顯提高并高于常氧訓(xùn)練組。雄性W istar鼠在模擬海拔4000m的低氧環(huán)境暴露或訓(xùn)練14周，其脂肪酸β-氧化酶——β-羥脂酰輔酶A脫氫酶活性增加。Galbès［16］研究發(fā)現(xiàn)，在 4000m 進(jìn)行 5周高住高練可以削弱低氧引起的大鼠CPT-1的下降。

表2 各組大鼠血清LPL、Leptin、AD比較

表3 各組大鼠腓腸肌PPARα、CPT-1 mRNA相對表達(dá)量比較

本研究發(fā)現(xiàn)，與低住低練組比較，高住高練組大鼠腓腸肌CPT-1 mRNA相對表達(dá)量顯著升高（P<0.05），高住低練組顯著降低（P<0.01），高住高練組顯著高于高住低練組（P<0.01）。這提示在3500m進(jìn)行4周高住高練可以明顯增強(qiáng)脂肪氧化，而在同一高度進(jìn)行4周高住低練后，脂肪酸氧化明顯降低。高住高練較高住低練更能促進(jìn)脂肪酸氧化。結(jié)合血脂代謝結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高住高練可能更有利于脂代謝。

3.4 低氧訓(xùn)練對脂肪酸氧化的影響機(jī)制

脂聯(lián)素能增加脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白36、脂酰CoA氧化酶、解偶聯(lián)蛋白2等分子的表達(dá)，增加脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)，增強(qiáng)脂肪氧化和能量釋放，從而降低血液TG和游離脂肪酸濃度。脂聯(lián)素還可以活化骨骼肌和肝臟AMPK和PPARα。通過活化AMPK，增加乙酰輔酶A羧化酶的磷酸化，增強(qiáng)脂肪酸的氧化；通過激活 PPARα，可以誘導(dǎo)多個線粒體脂肪酸催化酶的表達(dá)，如脂酰CoA合成酶（ACS）以及經(jīng)典β氧化途徑中的所有酶的編碼基因，誘導(dǎo)肌肉和肝臟特異性的CPT-1表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)脂肪酸向線粒體的轉(zhuǎn)運(yùn)，刺激β氧化過程，降低脂肪酸和TG合成［17］。

本研究發(fā)現(xiàn)，與低住低練組比較，高住高練組血清AD水平顯著升高（P<0.01），腓腸肌 PPARα mRNA和CPT-1 mRNA表達(dá)顯著升高（P<0.05）。升高的AD本身可以增加脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)，增強(qiáng)脂肪氧化；AD與其受體結(jié)合后還可以激活 PPARα，活化的 PPARα誘導(dǎo)肌肉CPT-1 mRNA表達(dá)，促進(jìn)脂肪酸β氧化，降低TG濃度，從而間接有利于血脂代謝。高住低練組大鼠血清AD水平和腓腸肌PPARαmRNA表達(dá)稍有升高，但無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），而腓腸肌CPT-1 mRNA表達(dá)顯著下降（P<0.01），與高住高練組相比亦有顯著性差異（P<0.01）。因為本實驗未檢測AD受體，推測可能由于AD受體未與AD變化保持一致，沒充分激活PPARα，而不能有效誘導(dǎo)促進(jìn)脂肪酸氧化的CPT-1表達(dá)。但CPT-1 mRNA表達(dá)顯著下降的原因還有待進(jìn)一步探討。

4 總結(jié)

（1）高住高練調(diào)節(jié)血脂變化的作用優(yōu)于常氧訓(xùn)練，可能與提高血清LPL水平有關(guān)，高住高練較常氧訓(xùn)練更能促進(jìn)腓腸肌脂肪酸氧化，可能與提高血清AD和腓腸肌 PPARα mRNA、CPT-1 mRNA 表達(dá)關(guān)系密切；（2）高住低練較常氧訓(xùn)練對血脂代謝無有利影響，對腓腸肌脂肪酸氧化起抑制作用；（3）高住高練對血清HDL影響優(yōu)于高住低練，可能與提高血清LPL有關(guān)，高住高練較高住低練更能促進(jìn)腓腸肌脂肪酸氧化，可能與提高血清AD和腓腸肌CPT-1 mRNA表達(dá)關(guān)系密切。

［1］趙鵬.低氧訓(xùn)練對大鼠骨骼肌適應(yīng)機(jī)制的研究.上海體育學(xué)院博士學(xué)位論文，2005，26.

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