阮 凌

（安康學院 體育學院，陜西 安康 725000）

糖尿病是一種全球性的慢性疾病，正威脅著人類健康。糖尿病已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)重大的公共衛(wèi)生問題，其中2型糖尿病是代謝紊亂等多種因素造成的，主要是由于胰島β細胞中胰島素分泌相對降低，或者絕對不足以及外周主要胰島素靶組織肌肉、脂肪和肝臟存在著胰島素抵抗引起的長期高血糖造成的。糖尿病的改善、治療也是目前國內(nèi)外研究的熱點問題。本研究選用運動療法和飲食療法相結合方式，即選用運動和魔芋多糖單獨或聯(lián)合的方式對2型糖尿病模型大鼠進行干預，研究有氧運動和魔芋多糖單獨或聯(lián)合方法對改善2型糖尿病患者糖、脂代謝和抗氧化功能的影響作用，為2型糖尿病的預防、改善和治療提供新的思路和理論依據(jù)。

1 實驗材料與方法

1.1 實驗材料

1.1.1 實驗動物

2月齡SPF級雄性糖尿病模型大鼠，體重180±40g，由西安交通大學醫(yī)學院動物中心提供。

1.1.2 實驗儀器及試劑

722分光光度計（上海精密科學儀器），臺式高速冷凍離心機（5417R），7020全自動生化分析儀（HITACH公司）。膽酸鈉、膽固醇、蘇木素、多聚甲醛（南京建成生物工程研究所）；水合氯醛（天津化學試劑六廠）；SOD、MDA檢測試劑盒（南京建成生物工程研究所）。

1.1.3 魔芋多糖飼料配方

采用10%的魔芋多糖混合基礎飼料（面粉20%、米粉10%、玉米20%、鼓皮25%、豆料20%、魚粉2%、雞骨粉3%；其中，脂肪提供能量占18%、蛋白質(zhì)占32%，碳水化合物占50%） 添加成分和水按一定比例混合成團，將混勻的飼料團塊填充到實驗大鼠特配飼料自制裝置中，壓實，然后用注射器活塞將飼料推出，魔芋多糖特配飼料采用高溫烘干。

1.2 實驗方法

1.2.1 實驗動物分組

實驗大鼠50只，經(jīng)跑臺適應性訓練一周后隨機分為5組（每組10只）：正常對照組（A組），2型糖尿病對照組（B組），2型糖尿病運動組（C組），2型糖尿病魔芋多糖組（D組），2型糖尿病聯(lián)合強度運動組（E組）。

1.2.2 運動形式和強度

大鼠運動負荷的設定是根據(jù)大鼠的健康情況以及參考BedfordTG經(jīng)典跑臺實驗模型來設計。運動組大鼠運動強度為中等強度：20m/min，運動時間：1小時/次，每周5次，共計運動6周。

1.2.3 實驗取材

大鼠腹腔注射10%水合氯醛（0.35～0.40ml/kg bw） 麻醉，腹主動脈取血，用于血脂指標測試。取材前大鼠禁食12h，所有器材均采用高溫高壓滅菌鍋進行高溫（200℃）消毒6h。大鼠稱重后，腹腔注射10%水合氯醛（0.35~0.40ml/kg體重） 麻醉，腹主動脈取血3ml，靜置1小時，4℃離心機（4000rpm） ×5min，離心后取血清。

1.2.4 測試指標

1.2.4.1 通過全自動生化分析儀測定大鼠血清生物化學指標：血糖、胰島素水平、甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL-c）、高密度脂蛋白（HDL-c）、谷丙轉氨酶（ALT）、谷草轉氨酶 （AST）。

1.2.4.2 采用試劑盒測試大鼠肝臟抗氧化指標：SOD、MDA。

1.3 統(tǒng)計學方法

應用SPSS16.0統(tǒng)計軟件和Excel 2007加載軟件包對各組實驗數(shù)據(jù)進行分析。實驗數(shù)據(jù)采用平均數(shù)±標準差（Mean±SD） 表示，所有計量資料間比較在確定方差齊性后（P>0.05），進行組間比較；各組間采用單因素方差分析，兩樣本間比較采用T檢驗，以P<0.05為差異，具有統(tǒng)計學意義，P<0.01為具有非常顯著性差異。

2 實驗結果

2.1 實驗大鼠空腹血糖和空腹胰島素指標情況

從表1可看出，實驗大鼠空腹血糖指標表現(xiàn)為：A組低于其它各組；與B組相比，C組和D組均降低（P<0.01）；與D組相比，E組降低（P<0.01）。實驗大鼠空腹胰島素水平表現(xiàn)為：A組低于其它各組，與B組相比，E組降低（P<0.01），與D組相比，E組降低（P<0.01）。

表1 實驗大鼠空腹血糖和空腹胰島素指標

2.2 實驗大鼠血脂指標情況

從表2可看出，實驗大鼠TG指標表現(xiàn)為：A組低于其它各組；與B組相比，C組降低，具有非常顯著性差異（P<0.01），E組也降低（P<0.01）；與D組相比，E組降低（P<0.05）。實驗大鼠TC指標表現(xiàn)為：A組低于其它各組，與B組相比，運動組降低，且具有顯著性差異（P<0.05）。實驗大鼠LDL-c指標表現(xiàn)為：A組低于其它各組，與B組相比，其他各組均降低，具有顯著性差異（P<0.05）；其中E組降低最明顯（P<0.01），與C組相比，E組降低（P<0.01），與D組相比，E組降低（P<0.05）。實驗大鼠HDL-c指標表現(xiàn)為：與B組相比，其他各組均升高，具有顯著性差異（P<0.05）。

表2 實驗大鼠血脂指標 mmol/L

2.3 實驗大鼠血清ALT、AST指標情況

從表3可以看出，實驗大鼠血清ALT指標表現(xiàn)為：A組低于其它各組，與B組相比，C組、D組和E組降低，且具有非常顯著性差異（P<0.01）；與D組相比，E組降低，有顯著性差異。實驗大鼠血清AST指標表現(xiàn)為：與B組相比，C組、D組和E組降低，且具有顯著性差異（P<0.05）；與C組相比，D組和E組降低，且具有顯著性差異（P<0.05）。

表3 實驗大鼠血清ALT、AST指標 U/L

2.4 實驗大鼠肝臟SOD和MDA指標情況

從表4中可看出，實驗大鼠SOD指標表現(xiàn)為：B組低于其它各組，與B組相比，其他各組SOD水平均升高，其中D組升高，具有顯著性差異（P<0.05），C組和E組升高，且具有非常顯著性差異（P<0.01）；與D組比較，C組升高（P<0.05），E組升高（P<0.05）。實驗大鼠MDA指標表現(xiàn)為：C組較B組下降，且具有顯著性差異（P<0.05），E組降低（P<0.01）。

表4 實驗大鼠肝臟SOD、MDA指標

3 討論

3.1 運動對2型糖尿病患者血糖和血脂的影響

運動一直被認為是一種的健康生活方式，在2型糖尿病綜合治療中，運動療法的重要性較高。一些研究結果表明了運動能夠減少2型糖尿病機體TG、TC、FFA含量。Alsubiheen A等人[1]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過8周太極拳運動，對改善2型糖尿病中老年人TC效果最好。而在降血糖方面，Cunha V N研究發(fā)現(xiàn)，體育鍛煉能夠控制血糖[2]，Kim C S等人也發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常性訓練可以改善大鼠糖耐量和GLUT4的水平[3]。KIM等人發(fā)現(xiàn)，有規(guī)律的運動可以降低2型糖尿病患者氧化應激[4]。在2型糖尿病治療中，醫(yī)生多建議患者選擇有氧運動作為主要的運動方式，最適宜的運動方式是持之以恒的中低強度較長時間的有氧運動。但運動對2型糖尿病的治療效果仍需要大量科學依據(jù)的支撐和證明。

本次實驗研究發(fā)現(xiàn)，A組血脂各指標如血清TG、TC指標低于其它各組；B組高于其它各組，C組、D組降低非常顯著（P<0.01）；而C組與D組相比，TG、TC濃度下降更顯著，表明運動對脂代謝更具有調(diào)節(jié)作用，這可能與運動對能量的消耗增加有關[5]。機體一方面通過加速脂肪分解供能，另一方面運動可以增強機體對胰島素的敏感性，胰島素調(diào)節(jié)的許多酶的活性發(fā)生改變，促進肌細胞對游離脂肪酸（FFA） 的攝取增加[6]。本次實驗結果與King L B的實驗結果一致，證實了規(guī)則、周期性中小強度的有氧運動有益于健康[7]。因此，在制定2型糖尿病運動療法時，要先充分考慮2型糖尿病患者的病情發(fā)展程度，再合理安排適量的運動強度和運動形式。

谷丙轉氨酶（ALT） 是一種肝特異性的轉氨酶。血清中的ALT活性升高是因為從受損的肝細胞泄漏的結果，是反映肝細胞損傷的敏感指標。正常情況下，谷草轉氨酶（AST） 存在于組織細胞中，其中心肌細胞含量最高，其次為肝臟，血清中含量極少。AST主要存在于肝細胞線粒體內(nèi)，當肝臟發(fā)生炎癥時，才會引起谷草轉氨酶在血清中濃度偏高。Kawanishi N等人[8]研究發(fā)現(xiàn)，通過5d/w，60min/day的訓練可以降低肝臟損傷物ALT水平。Fealy C E等人[9]研究結果顯示，短期運動可以減少血清中AST、ALT含量。本研究結果顯示，通過6周運動訓練，與B組相比，C組大鼠血清AST、ALT水平均顯著下降（P<0.05，P<0.01），說明長期進行有氧運動，在一定程度上可以防止2型糖尿病患者肝細胞損傷，減少血清中轉氨酶含量；同時也印證了有氧運動能夠改善肝臟轉氨酶水平。

3.2 魔芋多糖對2型糖尿病的治療效果

3.2.1 魔芋多糖對2型糖尿病者血糖、血脂及肝功能酶的影響

魔芋多糖是從魔芋精粉中提取的天然植物多糖物質(zhì)，是可溶性的優(yōu)質(zhì)膳食纖維，具有親水性、流變性、凝膠性、抗菌性、可食用性、低熱值性等多種特性。魔芋多糖吸水性強，吸水后具有強大的膨脹力，膨脹系數(shù)為自身體積的80～100倍，其分子量大、水合能力強和不帶電荷等特性也決定了它優(yōu)良的增稠性質(zhì)，這些特點使得魔芋多糖在胃腸道吸水后成為具有粘性的大分子纖維素。魔芋多糖是葡萄糖和甘露糖以β-1,4糖苷鍵的形式結合而成，不能被人體及動物體內(nèi)的淀粉酶水解消化，所以食用后隨糞便排出體外而不能為機體吸收。

空腹血糖是反應胰島β細胞功能，代表基礎胰島素分泌的指標。2型糖尿病在其早期，存在單純餐后高血糖狀態(tài)，此時胰島素敏感性己降低。糖尿病病程較短，空腹血糖不高，微血管并發(fā)癥較少。近年來的研究證實，魔芋中所含的葡萄甘露聚糖對降低糖尿病患者的餐后血糖有較好的效果，因其分子量大，粘性高，能延緩葡萄糖的吸收，可有效降低餐后血糖，從而減輕胰島的負擔，是糖尿病良好的輔助藥物。

此次動物實驗證明，魔芋多糖能改善2型糖尿病患者機體脂質(zhì)沉積，改善2型糖尿病患者血糖、胰島素水平，其血脂紊亂明顯降低，TG、TC、LDL-c、AST、ALT降低，HDL-c升高；從而阻止2型糖尿病進一步發(fā)展，但其具體機制仍需進一步探討。

3.2.2 魔芋多糖對2型糖尿病的抗氧化作用

魔芋多糖是一種多糖類物質(zhì)，主要通過清除自由基、抑制自由基生成和脂質(zhì)過氧化、調(diào)節(jié)抗氧化相關酶活性等機制發(fā)揮抗氧化作用。魔芋多糖本身就是ROS的清除劑，能夠有效的清除羥基、超氧化物和金屬誘導基因，從而保護氧化應激對細胞膜的脂質(zhì)過氧化和DNA損傷。魔芋多糖能減少過氧化物的生成，使過氧化物酶和氧化型谷胱甘肽還原酶活性正?；?，恢復谷胱甘肽水平和SOD活性，從而增強機體自由基抗氧化防御系統(tǒng)的功能，其作用要強于經(jīng)典的抗氧化劑維生素E、維生素C等。已有研究[10-11]表明，慢性氧化應激反應促進游離脂肪酸氧化產(chǎn)生細胞毒性，可能導致細胞炎癥因子上調(diào)同時消耗肝抗氧化劑的水平。此外，增強的脂質(zhì)過氧化反應產(chǎn)生的副產(chǎn)物MDA進一步刺激細胞因子的產(chǎn)生。而魔芋多糖降低MDA主要是通過增加包括超氧化物歧化酶，谷胱甘肽過氧化物酶和過氧化氫酶等肝臟的肝抗氧化劑的水平，從而減少機體自由基的產(chǎn)生。

本實驗研究發(fā)現(xiàn)，D組SOD含量較B組升高，而MDA下降，都具有顯著性差異。魔芋多糖主要通過清除或抑制ROS生成，抑制脂質(zhì)過氧化、調(diào)節(jié)抗氧化相關酶活性等機制發(fā)揮抗氧化作用。魔芋多糖可保護2型糖尿病大鼠體內(nèi)抗氧化物酶的活性，使肝組織存在的氧化應激和脂質(zhì)過氧化紊亂得以改善，這可能與魔芋多糖提高機體抗氧化酶的活性有關，從而維持機體氧化及抗氧化系統(tǒng)的動態(tài)平衡，減少自由基的毒副作用，進而降低機體的脂質(zhì)過氧化反應，從而起到保護機體的作用。

魔芋多糖的減肥、降脂降糖、潤腸通便作用已經(jīng)被很多研究所證實，對于魔芋多糖的降脂降糖機理，目前認為主要是與魔芋多糖的吸水膨脹較強，能充盈胃腸道減少食物攝入和粘附營養(yǎng)素以利于排出有關。

本研究結果顯示，運動或魔芋多糖給藥單獨干預均能改善2型糖尿病大鼠血脂、肝酶和提高抗氧化能力，這兩種單獨干預方式對改善2型糖尿病起到一定作用。但兩者聯(lián)合是否具有疊加效應？通過6周的有氧運動聯(lián)合魔芋多糖聯(lián)合干預后，本研究發(fā)現(xiàn)，聯(lián)合干預減低了E組大鼠血糖、胰島素水平、血脂、ALT、AST等指標。在TG、TC指標上，E組比B組非常顯著性降低；比C組、D組顯著性降低；E組與B組、C組相比，LDL-c指標非常顯著降低，而HDL-c指標顯著性升高，提示聯(lián)合干預有效降低了2型糖尿病患者糖、脂代謝紊亂，加速了脂代謝，可能延緩了2型糖尿發(fā)病進程。

本研究結果還顯示，與其它2型糖尿病組相比，E組SOD水平升高，說明聯(lián)合干預明顯增強了2型糖尿病大鼠肝細胞抗氧化能力，而MDA水平降低，表明聯(lián)合干預一定程度上降低了2型糖尿病大鼠的脂質(zhì)過氧化。

4 結論

2型糖尿病實驗大鼠經(jīng)過6周運動和魔芋多糖單獨或聯(lián)合干預后，測得實驗大鼠的血糖、胰島素水平、血指指標表明，干預明顯改善2型糖尿病大鼠糖、脂代謝紊亂，減少了脂質(zhì)沉積，降低轉氨酶含量，降低脂質(zhì)過氧化水平，提高機體抗氧化能力。研究結果提示，單獨與聯(lián)合干預方式均有效的延緩了2型糖尿病進一步發(fā)展，有促進2型糖尿病轉歸的作用；其中運動和魔芋多糖聯(lián)合干預方式對2型糖尿病的改善具有疊加效應。

[1]CUNHA V N，PAULA L M，MOTTA-SANTOS D，et al.Role of exercise intensity on GLUT4 content，aerobic fitness and fasting plasma glucose in type 2 diabetic mice[J].Cell Biochem Funct，2015，10 （14）：101-105.

[2]ALSUBIHEEN A，PETROFSKY J，DAHER N，et al.Effect of Tai Chi Exercise Combined with Mental Imagery Theory in Improving Balance in a Diabetic and Elderly Population[J].Med Sci Monit，2015，10 （21）：3054-3061.

[3]KIM C S，PARK S，CHUN Y，et al.Treadmill Exercise Attenuates Retinal Oxidative Stress in Naturally-Aged Mice：An Immunohistochemical Study[J].Int J Mol Sci，2015，16（9）：21008-21020.

[4]KIM J Y，CHOI M J，SO B，et al.The Preventive Effects of 8 Weeks of Resistance Training on Glucose Tolerance and Muscle Fiber Type Composition in Zucker Rats[J].Diabetes Metab J，2015，9（8）：424-433.

[5]CONN V S，HAFDAHL A R，COOPER P S，et al，Lusk SL.Meta-analysis of workplace physical activity interventions[J].Am J Prev Med，2009，37（4）：330-339.

[6]HANSEN D，DENDALE P，BERGER J，et al，Meeusen R.The effects of exercise trainining on fat-mass loss in obese patients during energy intake restriction[J].Sports Med，2007，37 （1）：31-46.

[7]KING L B.Exercise tesing and preacription [J].Sport Medicine，1996，21 （5）：205-216.

[8]KAWANISHI N，YANO H，MIZOKAMI T，et al.Exercise training attenuateshepatic inflammation，fibrosis and macrophage infiltration during diet induced-obesity in mice[J].Brain Behav Immun，2012，26（6）：931-941.

[9]FEALY C E，HAUS J M，SOLOMON T P，et al.Short-term exercise reduces markers of hepatocyte apoptosis in nonalcoholic fatty liver disease[J].J Appl Physiol，2012，113 （1）：1-6.

[10]GARCIA-RUIZ C，COLELL A，MORALES A，et al.Role of oxidative stress generated form the mitochondrial electron transport chain and mitochondrial glutathione status in loss of mitochondrial function and activation of transcription factor nuclear factor-kappa B：studies with isolated mitochondria and rat hepatocytes[J].Mol Pharmacol，1995，48，825–834.

[11]WELTMAN M D，F(xiàn)ARRELL G C，LIDDLE C.Increased hepatocytes CYP2E1 expression in a rat nutritional model of hepatic steatosis with inflammation[J].Gastroenterology，1996，111，1645–1653.

[12]ZIVKOVIC V，LAZAREVIC P，DJURIC D，et al.Alteration in basal redox state of young male soccer players after a six-month training programme[J].Acta Physiol Hung，2013，100 （1）：64-76.

[13]馬國棟，劉艷環(huán)，劉善云.有氧運動對高脂膳食誘導小鼠脂肪肝及血脂改善效果的觀察[J].天津體育學院學報，2006，21 （1）：35-37.

[14]SENN J J， KLOVER P J，NOWAK I A， et al.Interleukin-6 induces cellular insulin resistance in hepatocytes[J].Diabetes，2002，51 （12）：3391-3399.

[15]HOTAMISLIGIL G S.Inflammatory pathways and insulin action[J].Int J Obes Relat Metab Disord，2003，27 （3）：53-55.