王仁綱 徐國琴 翁錫全 孟艷 林文弢

廣州體育學院運動生化省重點實驗室（廣州 510500）

糖尿病并發(fā)癥，尤其是心、腦等的血管病變是導致糖尿病死亡的主要原因，嚴重威脅患者生活質量及生存年限。據報道，糖尿病患者的全部死亡原因中，約30%為心肌梗死［1-3］。有研究提出，糖尿病患者心臟纖溶酶原激活物抑制劑-1 （PAI-l）升高［4］，引起纖維蛋白降解障礙，纖維蛋白原在血管內皮上堆積而產生血栓，是導致糖尿病心肌病發(fā)病的重要因素之一，而一氧化氮（NO）具有抑制PAI-1水平，改善纖溶系統(tǒng)的作用，在心血管疾病發(fā)生中有重要意義［5］。目前，運動療法是安全、簡便、有效的糖尿病治療方式，其有效性已在基礎研究和臨床應用中得到有力證實［6-8］。但有關心血管纖溶系統(tǒng)的報道多限于運動對血液PAI-1的影響，本研究以高脂高糖膳食并腹腔注射鏈脲佐菌素（STZ）建立糖尿病大鼠模型，觀察不同強度運動后糖尿病大鼠心肌組織PAI-1及血清NO、內皮型一氧化氮合酶（eNOS）、總一氧化氮合酶（T-NOS）的變化，探討運動對糖尿病大鼠心血管舒張功能及血液凝聚功能的影響，揭示運動防治糖尿病并發(fā)心肌病的生物學機制。

1 材料與方法

1.1 動物模型及分組

SPF級健康6周齡雄性SD大鼠87只，體重190±15 g，購自廣東省醫(yī)學實驗動物中心（粵監(jiān)證字2007A003）。自由飲食，飼養(yǎng)和運動時室溫20℃～25℃，空氣濕度40%～60%，自然晝夜節(jié)律，光線充足。

大鼠適應環(huán)境1周后給予高脂飼料喂養(yǎng)，其飼料配方為豬油10%、白糖20%、蛋黃粉5%、膽鹽0.2%、維生素0.05%、礦物質0.2%、基礎飼料64.55%，原料來自廣東省醫(yī)學實驗動物中心并由其加工制作。參照文獻［9，10］進行高脂飼料喂養(yǎng)并建立糖尿病大鼠模型，即飼養(yǎng)6周后所有高脂飲食大鼠禁食12小時后稱量空腹體重，并按30 mg/kg體重的劑量于左下腹一次性腹腔注射STZ緩沖液（20 mg/m l），所配制STZ溶液30分鐘內注射完畢。注射3天后對大鼠進行尿糖定性檢測，連續(xù)3天目測尿糖結果為+++~++++，第7天測試大鼠尾靜脈全血血糖，16.7 mmol/L（300 mg/d1）以上者確定為糖尿病大鼠［11］。結果糖尿病大鼠造模成功81只，成功率為93.1/%。從造模成功的糖尿病大鼠中隨機選取43只，分為糖尿病安靜對照組（DMC）10只，糖尿病運動1組（DME1）、2組（DME2）和3組（DME3），每組11只。運動各組進行跑臺（BCPT-98型）運動，依據Bedford等的推薦［12］分為小、中、大3種強度，即DME1組跑速為10 m/min（相當于30%VO2max強度），DME2組為15 m/min（相當于50%VO2max強度），DME3組為20 m/min（相當于70%VO2max強度），每天1 h，其余時間自由活動，每周5天，持續(xù)6周。由于高血糖、運動等原因造成實驗中大鼠少量死亡，最終取材時各組樣本量為DMC組、DME1組、DME3組每組各10只、DME2組9只。

1.2 樣品采集與處理

各組大鼠在第6周末次干預后禁食約12 h，稱重，尾部靜脈取血（測試血糖）后即刻腹腔注射10%水合氯醛溶液麻醉大鼠，腹主動脈取血，室溫靜置1 h，3000 r/min離心20 min后分離血清，置-70℃超低溫冰箱保存，用于血清指標測試。取心肌組織0.5克用4℃預冷的生理鹽水洗凈血液，濾紙吸干水份后稱重，按1:9比例加入生理鹽水置勻漿機上10 000 r/min勻漿10 s×3次，制備10%勻漿，4℃以下2000 r/min離心10 min，取上清液測試心肌PAI-1含量。

1.3 測試指標與方法

血糖（FBG）采用日本京都GT-1640血糖儀測試；糖化血清蛋白（GSP）采用果糖胺法測試，儀器為S22PC分光光度計，試劑盒由南京建成生物工程研究所提供；采用ELISA測試血清胰島素（FINS），血清NO、eNOS、T-NOS和心肌組織PAI-1，儀器為RT-2100C型多功能酶標儀，試劑盒由美國ADL公司提供。所有測試步驟嚴格按試劑盒要求操作；胰島素抵抗指數（IRI）采用國際通用的Homa Model公式計算［13］：胰島素抵抗指數（IRI）=（FBG×FINS）÷22.5。

1.4 統(tǒng)計學分析

所有數據均以平均數±標準差表示，用SPSS12.0統(tǒng)計軟件進行數據處理，各組之間均數比較采用單因素方差分析。P < 0.05為顯著性差異，P < 0.01為非常顯著性差異。

2 結果

2.1 各組大鼠FBG、GSP、FINS及IRI比較

由表1可知，6周實驗后，與DMC組比較，3個運動組FBG顯著下降（P < 0.01）；運動各組GSP出現不同程度下降，其中DME1組和DME2組下降有統(tǒng)計學意義（P < 0.05）；運動各組FINS均升高，僅DME3組升高有統(tǒng)計學意義（P < 0.05），且DME1組、DME2組顯著低于DME3組（P <0.05）；DME1 組、DME2 組 IRI顯著下降（P < 0.05），而DME3組上升，與DMC組相比無顯著差異（P> 0.05），且顯著高于DME1、DME2組（P < 0.01，P < 0.05）。

表1 各組大鼠空腹血糖、糖化血清蛋白、胰島素及胰島素抵抗指數比較

2.2 各組大鼠NO、eNOS、T-NOS及PAI-1比較

表2顯示，6周實驗后，與DMC組相比，各運動組大鼠血清NO均顯著升高（P < 0.05，P <0.01）；血清 eNOS 均顯著升高（P < 0.05，P < 0.01）；DME1組T-NOS顯著升高（P < 0.05）；各運動組心肌PAI-1均顯著降低（P < 0.05，P < 0.01）。

表2 各組大鼠NO、eNOS、T-NOS、PAI-1比較

3 討論

3.1 不同強度運動對糖尿病大鼠FBG、GSP、FINS及IRI的影響

控制血糖水平是治療糖尿病和防治糖尿病并發(fā)癥的關鍵［6，14］。本研究結果顯示，糖尿病大鼠6周不同強度跑臺運動后，空腹血糖和糖化血清蛋白均呈不同程度降低，以中小強度運動效果最明顯。說明一定強度的運動能降低糖尿病大鼠血糖，改善高血糖癥狀，對糖尿病的干預治療是有效的。同時，DME1和DME2組血FINS有升高趨勢但無統(tǒng)計學意義，而IRI顯著下降，表明6周低、中強度跑臺運動能提高胰島素敏感性，減輕大鼠胰島素抵抗程度，其效果與運動強度有關。其機制為規(guī)律的有氧運動作為一種高能耗的刺激，可加強機體組織細胞攝取和利用葡萄糖，改善和提高機體組織細胞的胰島素敏感性。

3.2 不同強度運動對糖尿病大鼠心肌PAI-1含量的影響

PAI-l為單鏈糖蛋白，其活性增加對組織型纖溶酶激活物（t - PA）和尿激酶型纖溶酶原激活物（u- PA）起抑制作用。糖代謝紊亂時，引起心臟PAI-l升高［4］，使纖溶酶原生成減少，纖維化和血栓形成，導致心肌缺血、缺氧，最終演變?yōu)樘悄虿⌒募〔?。研究發(fā)現，急性運動迅速升高血漿纖溶活性，其作用與運動的劇烈程度和持續(xù)時間相關；次極量運動（40%最大運動量持續(xù)30 min）可使纖溶活性中度升高。運動增加纖溶活性的機制可能是促進血管內皮釋放纖溶酶原活化因子，參與纖溶調節(jié)，或通過運動減少腹部脂肪，使脂肪細胞合成的PAI-1減少［15］。此外，不同運動強度對PAI-1的影響結果不同，低強度運動對PAI-1活性影響較小，力竭性運動可使PAI-1活性上升，而中等負荷運動可降低PAI-1活性，有效預防血栓性疾?。?6，17］。其機制可能為適當運動可使兒茶酚胺和腦垂體后葉釋放PA釋放激素（PARH）分泌增多，促使血管內皮細胞合成與釋放t-PA，進而抑制PAI-1生成，有效增加血纖溶活性［18，19］。本實驗結果顯示，糖尿病大鼠6周運動后，各運動組大鼠心肌PAI-1與糖尿病對照組相比均顯著下降。這與上述研究結果一致。但由于本實驗缺少正常對照組，對不同強度運動降低心肌PAI-1，改善纖溶系統(tǒng)及防治糖尿病并發(fā)心肌病的生物學機制還有待探討。

3.3 不同強度運動對糖尿病大鼠血清NO、eNOS、T-NOS的影響

NO水平在一定程度上反映糖尿病心肌血管損傷的程度，其代謝失?？赡苁菍е绿悄虿⌒募〔〉臋C制之一［20］。NOS是合成NO的關鍵酶，有3種亞型：神經源型一氧化氮合酶（nNOS）、誘導型一氧化氮合酶（iNOS）、內皮型一氧化氮合酶（eNOS）。iNOS催化產生的NO發(fā)揮較強的自由基效應，而eNOS催化產生的NO為強有力的內源性血管舒張因子，對血管有較強的保護作用，抑制血管平滑肌增殖，減少血小板黏附，抑制脂質過氧化及氧自由基的產生，使細胞免受超氧陰離子損傷［21］。

長期有氧運動不僅增加eNOS活性，也上調eNOS mRNA表達，增加NO合成量，促進內皮依賴性的舒張反應，進而防治心血管疾?。?2］。王玉等研究發(fā)現，12周有氧運動在改善糖尿病患者心率變異的同時，提高了血漿NO水平［23］。適宜負荷的游泳訓練也可提高大鼠心肌與血清eNOS活性，改善心血管系統(tǒng)功能；而長時間過度負荷的游泳訓練可使大鼠心肌與血清iNOS活性升高，引起心血管內皮細胞損傷，影響心血管功能［24］。本研究結果顯示，糖尿病大鼠6周運動后，運動各組eNOS與DMC組相比顯著升高，僅DME1組T-NOS顯著升高，這可能與T-NOS是三種NOS的總和，影響因素較多，個體差異大有關，T-NOS不高還間接說明iNOS較低對心肌組織有利。另外，3種強度運動組糖尿病大鼠血清NO均顯著升高，這與王玉、孫紅梅等的研究［23，24］結果一致，且eNOS和NO的變化有強度依賴性，中等強度運動更有利于提高糖尿病大鼠血清NO水平。

4 總結

6周不同強度有氧運動可降低糖尿病大鼠心肌PAI-1含量，提高血清eNOS活性和NO水平，對糖尿病心肌病起到一定的預防與控制作用。

6周不同強度有氧運動對糖尿病大鼠心肌PAI-1和血清eNOS活性、NO水平的影響有一定的強度依賴性。

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