孫 焱，李立強(qiáng)，劉 勇，徐 倩，任仕廣，付 麗，段利濤，白 真

有氧運(yùn)動聯(lián)合二甲雙胍改善2型糖尿病大鼠胰島素抵抗及其對血清內(nèi)脂素的影響

孫 焱1，李立強(qiáng)1，劉 勇1，徐 倩1，任仕廣1，付 麗1，段利濤1，白 真2

（1.華東交通大學(xué)體育與健康學(xué)院江西省體質(zhì)健康與運(yùn)動干預(yù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌，330013；2.寧波大學(xué)體育學(xué)院，浙江 寧波，315211。）

目的：本研究旨在通過觀察6周有氧運(yùn)動、二甲雙胍及其兩者聯(lián)合干預(yù)，對2型糖尿病（T2DM）大鼠胰島素抵抗的改善作用，及對血清內(nèi)脂素（Visfatin）的影響，為有氧運(yùn)動聯(lián)合二甲雙胍方案在2型糖尿病的治療中的效果，提供試驗(yàn)依據(jù)。方法：選用8周齡SD雄性健康大鼠共計(jì)50只，隨機(jī)挑選10只大鼠為正常對照組（C組），用標(biāo)準(zhǔn)普通飼料進(jìn)行喂養(yǎng)。剩余的40只大鼠進(jìn)行T2DM動物模型塑造。造模成功后的大鼠隨機(jī)分為：糖尿病對照組（DM）、糖尿病運(yùn)動組（DME）、糖尿病藥物組（DMM）、糖尿病藥物+運(yùn)動組（DMME），進(jìn)行6周的干預(yù)。6周后，檢測各組大鼠 TG、TC、FBG、FINS 和 Visfatin 的含量。結(jié)果：（1）與C組相比，DM組TC和TG水平均表現(xiàn)出極顯著升高（P＜0.01）；與DM組相比，DME組、DMM組、DMME組TC水平均顯著性降低（P＜0.05）；與DM組相比，DME組、DMM組、DMME組TG含量均呈下降趨勢，其中DMM組具有極顯著性差異（P＜0.01）。（2）與C組相比，DM組胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）顯著升高（P＜0.05）；與DM組相比，DME組、DMM組、DMME組胰島素抵抗指數(shù)均呈下降趨勢，其中以DME組、DMME組下降顯著（P＜0.05）。（3）與C組相比，DM組Visfatin水平極顯著升高（P＜0.01）；與DM組相比，DME組、DMM組、DMME組Visfatin水平均呈下降趨勢，其中以DMME組下降趨勢最為明顯，但無顯著性差異（P＞0.05）。結(jié)論：（1）有氧運(yùn)動、二甲雙胍及二者聯(lián)合均能在一定程度上糾正T2DM大鼠糖脂代謝的紊亂，改善T2DM大鼠胰島素抵抗。（2）有氧運(yùn)動、二甲雙胍二者聯(lián)合干預(yù)的效果有優(yōu)于單一干預(yù)的趨勢。

2型糖尿?。粌?nèi)脂素；有氧運(yùn)動；二甲雙胍；胰島素抵抗

隨著人民生活水平的不斷提高，經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，物資極度豐富，極大的增強(qiáng)了人民群眾的幸福感和獲得感，但隨之而來的人們生活習(xí)慣和飲食結(jié)構(gòu)的巨大變化卻也給國人帶來了新的健康問題。慢性代謝性疾病的發(fā)病率逐年上升，尤其是糖尿病。據(jù)最新流行病學(xué)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，中國大陸糖尿病患者總?cè)藬?shù)估計(jì)為1.298億，有大概50%的成年人血糖指數(shù)異常，而且糖尿病發(fā)病年齡有越來越年輕的趨勢[1]。糖尿病的高發(fā)現(xiàn)狀，給中國的公共衛(wèi)生帶來了極大的負(fù)擔(dān)，成為了一個(gè)十分嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題。

二甲雙胍作為一個(gè)經(jīng)典的降糖藥，應(yīng)用于臨床已有60余年歷史，是目前全球應(yīng)用最廣泛的口服降糖藥之一，為全球防控糖尿病的核心藥物。二甲雙胍以其降糖效果好，副作用小，且價(jià)格便宜而成為2型糖尿?。═2DM）患者的首選降糖藥[2]。而運(yùn)動作為目前提倡的控制血糖的“五駕馬車”之一，一直在防治T2DM中發(fā)揮著重要的作用。

本研究分別觀察二甲雙胍、有氧運(yùn)動及二者聯(lián)合干預(yù)對T2DM大鼠模型的糖脂代謝和胰島素抵抗的改善，以及對血清內(nèi)脂素（Visfatin）的影響，從而為有氧運(yùn)動聯(lián)合二甲雙胍對T2DM的干預(yù)效果提供試驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動物與飼養(yǎng)

8周齡Sprague-Dawley（SD）大鼠，雄性，50只，體重（200±20）g。購置于南昌大學(xué)醫(yī)學(xué)院動物研究中心。大鼠分籠飼養(yǎng)，每籠5只，自由飲食。室溫：25±5℃，濕度：50-60%。自然光照。適應(yīng)性喂養(yǎng)1周。每天更換墊料、清洗籠具、飲水瓶，確?；\內(nèi)干燥清潔。所用墊料為高壓滅菌，動物房內(nèi)定期用紫外線燈照射消毒。

1.2 動物分組及T2DM造模

50 只SD大鼠隨機(jī)分為為正常對照組（N=10，C 組）、T2DM造模組（N=40，G組）。實(shí)驗(yàn)進(jìn)行之前稱體重、進(jìn)行剪尾部采血測血糖。C組喂以普通嚙齒類動物普通飼料。G組喂以高糖高脂飼料（56.5%常規(guī)飼料、10%豬油、8%蛋黃粉、25%蔗糖、0.5%膽酸鈉加工制成）。

G 組大鼠高糖高脂持續(xù)喂養(yǎng)4周后，禁食12h，鏈脲佐菌素（STZ）（使用前將STZ粉末溶解在PH=4的0.1mmol/L 的檸檬酸鈉緩沖液內(nèi)，30mg/kg，1次/天，每兩天一次，持續(xù)2次）注射于大鼠的左下腹腔內(nèi)，一星期后測其血糖值，空腹血糖值≥16.7mmol/L則認(rèn)定為T2DM大鼠，對照組注射同劑量的檸檬酸緩沖液。最終確定造模成功大鼠數(shù)量為37只。

造模成功的大鼠隨機(jī)分為4組：糖尿病對照組（DM組）；糖尿病運(yùn)動組（DME組），進(jìn)行有氧運(yùn)動干預(yù)；糖尿病藥物組（DMM組），每天給與二甲雙胍；糖尿病藥物+運(yùn)動組（DMME組），同時(shí)給予二甲雙胍和有氧運(yùn)動干預(yù)。干預(yù)時(shí)間為6周。

1.3 運(yùn)動方案

DME和DMME組大鼠采用跑臺作為運(yùn)動方式。具體方案為：每天進(jìn)行30min的跑臺運(yùn)動，速度20m/min，6次/W，持續(xù)6周。

1.4 給藥方案

DMM和DMME組大鼠灌胃給予藥物二甲雙胍，200 mg/kg.d，早晚各一次、給藥6周。每日監(jiān)控大鼠飲水量和進(jìn)食量，每周根據(jù)大鼠體重變化調(diào)整一次藥物劑量。

1.5 取材方法

各組大鼠取材前禁食過夜，24h后取材。麻醉前，取尾靜脈血，測血糖值。大鼠腹腔注射20%烏拉坦進(jìn)行麻醉（1mg/kg體重）。腹主動脈取血，離心（4℃，3000r/min，10min），吸取上清液，-40℃冰箱保存，待測各項(xiàng)指標(biāo)。

1.6 指標(biāo)測試

1.6.1 大鼠體重 高度精密電子天平（準(zhǔn)確度為0.01g）測定。

1.6.2 血糖（FBG）羅氏活力型血糖儀測試。

1.6.3 胰島素（FINS）放射免疫分析法。（試劑盒購于南京森貝伽生物公司）

1.6.4 甘油三酯（TG）、總膽固醇（TC）全自動生化分析儀（Roche Modular DPP公司）

1.6.5 胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）HOMA-IR＝（空腹血糖×空腹胰島素）／22.5

1.6.6 內(nèi)脂素（Visfatin）采取ELISA方法測定（試劑盒購于江蘇建成生物工程研究所）。

1.7 數(shù)據(jù)處理

2 結(jié) 果

2.1 試驗(yàn)干預(yù)前、后各組大鼠TC、TG含量的變化情況

由表1可以看出，試驗(yàn)干預(yù)前，與C組相比，其余各組實(shí)驗(yàn)大鼠TC、TG的水平均極顯著高于C組（P＜0.01）。試驗(yàn)干預(yù)后，與DM組相比，DME組、DMM組、DMEM組TC水平均呈顯著性降低（P＜0.05），TG水平只有DMM組極顯著下降（P＜0.01），其余各組TG水平都有下降趨勢，但未見顯著性差異。

表1 運(yùn)試驗(yàn)干預(yù)前、后各組大鼠TC、TG含量的變化情況（±s mmol / L）

*P＜0.05，**P＜0.01C group；#P＜0.05，##P＜0.01DM group

BI: Before Intervention, AI:After Intervention

2.2 試驗(yàn)干預(yù)前、后各組大鼠空腹血糖值（FBG）、胰島素值（FINS）和胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）的變化情況

由表2可以看出，試驗(yàn)干預(yù)前，與C組相比，其余各組的FBG和FINS值都極顯著升高（P＜0.01），HOMA-IR顯著升高（P＜0.05），且各組組間無差異。

干預(yù)后，與DM組相比，DME組、DMM組、DMME組的FBG均出現(xiàn)顯著下降（P＜0.05），其中DMME組較DME組、DMM組下降趨勢更明顯。但無顯著性差異（P＞0.05）。與DM組相比，DME組、DMM組及DMME組FINS水平均呈升高趨勢，其中DMM組、DMEM組具有顯著性差異（P＜0.05），DME組雖有升高趨勢但無顯著性差異（P＞0.05）。與DM組相比，DME組、DMM組、DMME組HOMA-IR均呈下降趨勢；其中以DME組、DMME組下降較顯著（P＜0.05），DMM組雖有下降趨勢但無顯著性差異（P＞0.05）。

表2 實(shí)驗(yàn)干預(yù)前、后各組大鼠空腹血糖水平（FBG）、胰島素水平（FINS）和胰島素抵抗指數(shù)（HOMA-IR）的變化情況（±s）

*P＜0.05，**P＜0.01C group；#P＜0.05，##P＜0.01DM group

BI:Before Intervention, AI:After Intervention

2.3 各組大鼠試驗(yàn)干預(yù)后血清內(nèi)脂素（Visfatin）水平變化

由表3可知，試驗(yàn)干預(yù)后與C組相比，DM組Visfatin水平極顯著升高（P＜0.01）；與DM組相比，DME組、DMM組、DMME組Visfatin水平均較DM組呈下降趨勢。但無顯著性差異（P＞0.05），其中以DMME組下降趨勢最明顯。

表3 各組大鼠試驗(yàn)干預(yù)后血清內(nèi)脂素（Visfatin）水平變化（±s）

*P＜0.05，**P＜0.01C group

3 討 論

3.1 有氧運(yùn)動聯(lián)合二甲雙胍對2型糖尿病糖脂代謝及胰島素抵抗的改善作用

胰島素抵抗是2型糖尿病的主要病理機(jī)制。二甲雙胍可通過提高肌肉、脂肪組織對胰島素的敏感度，減輕胰島素抵抗，同時(shí)抑制肝葡萄糖的釋放，抑制肝臟糖異生及糖原分解，抑制腸道對葡萄糖的吸收來發(fā)揮降糖作用的[3]。因?yàn)槎纂p胍不需要最終通過胰島素來發(fā)揮作用，所以二甲雙胍單獨(dú)應(yīng)用不會發(fā)生嚴(yán)重低血糖。

運(yùn)動通過誘導(dǎo)糖脂代謝變化來改善T2DM的糖脂代謝紊亂。通過運(yùn)動，骨骼肌增強(qiáng)對葡萄糖和脂肪酸的攝取和氧化，從而降低血脂和血糖水平[4-8]。研究表明，運(yùn)動導(dǎo)致的骨骼肌脂肪酸和葡萄糖的攝取主要是通過骨骼肌細(xì)胞上跨膜蛋白FAT/CD36和GLUT4的易位增加來實(shí)現(xiàn)的[7]，這個(gè)過程是不須通過胰島素介導(dǎo)的。

本研究結(jié)果顯示，單獨(dú)口服二甲雙胍或有氧運(yùn)動就能顯著改善2型糖尿病大鼠的糖脂代謝，降低血脂和血糖水平，降低胰島素抵抗指數(shù)。二者聯(lián)合，對血糖、血脂和胰島素抵抗指數(shù)有更好的改善趨勢，但這種趨勢并沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，這可能是因?yàn)楦深A(yù)周期相對較短，而運(yùn)動對血糖、血脂的控制效果相對滯后，藥物和運(yùn)動兩者的協(xié)同作用還未完全顯現(xiàn)的原因。延長干預(yù)周期，藥物+運(yùn)動的效果可能會更加顯著。這種聯(lián)合干預(yù)顯示更好效果的趨勢也與前人的研究結(jié)果相一致[9,10]。這也提示，有氧運(yùn)動和二甲雙胍在改善2型糖尿病大鼠的胰島素抵抗上可能存在協(xié)同效應(yīng)，而且運(yùn)動對胰島素抵抗改善效應(yīng)可能需要長期的堅(jiān)持。

有意思的是，最新研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍可通過激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK），來改善肌肉、脂肪、肝臟的能量代謝[11-13]，而AMPK也是運(yùn)動發(fā)揮代謝調(diào)節(jié)效應(yīng)及適應(yīng)的關(guān)鍵信號分子[14]。提示運(yùn)動和二甲雙胍可能有著共同的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，而AMPK作為運(yùn)動和二甲雙胍共同的信號分子，由其介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可能是今后研究的熱點(diǎn)。

3.2 有氧運(yùn)動聯(lián)合二甲雙胍對2型糖尿病血清內(nèi)脂素（Visfatin）的影響

內(nèi)脂素（Visfatin）是 Fukuhara 等于 2005 年利用PCR技術(shù)從人體內(nèi)臟脂肪組織中分離出來的一種新的脂肪因子，它能與胰島素受體結(jié)合，起到類胰島素的作用，具有降血糖和降血脂的功能[15]。國內(nèi)外大量研究表明；肥胖及2型糖尿病患者血清Visfatin水平高于健康人群[16]。目前大多數(shù)的觀點(diǎn)認(rèn)為：肥胖和糖尿病人群血清Visfatin的升高是人體對持續(xù)高血糖狀態(tài)的一種代償機(jī)制。在胰島素敏感性下降，出現(xiàn)胰島素抵抗時(shí)，Visfatin以一種非胰島素依賴的機(jī)制，直接激活胰島素受體，啟動下游的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，發(fā)揮類胰島素的作用，代償性的起到降低血糖、血脂的作用，改善糖脂代謝。這種升高的Visfatin可以被看作是機(jī)體對胰島素功能缺陷的代償。

對于運(yùn)動對Visfatin的影響，大部分的研究結(jié)果都支持有氧運(yùn)動能顯著降低肥胖和糖尿病人群的Visfatin水平。Dong-il Seo等的研究顯示，12周的有氧運(yùn)動+抗阻練習(xí)在顯著改善肥胖中年女性的糖脂代謝的同時(shí)，可顯著降低其血清Visfatin水平，他們認(rèn)為，這種Visfatin水平的下降是由于運(yùn)動導(dǎo)致的內(nèi)臟脂肪含量下降引起的[17]。Alireza Moravveji等將36名BMI 大于 25 的健康久坐超重女大學(xué)生隨機(jī)分為運(yùn)動組和對照組，運(yùn)動組進(jìn)行8周的有氧運(yùn)動，發(fā)現(xiàn)與對照組相比運(yùn)動組的血清Visfatin水平顯著下降[18]。

本研究結(jié)果顯示，2型糖尿病組大鼠（DM組）與健康對照組（D組）相比，血清內(nèi)脂素水平極顯著增高（37.78±1.01ng/ml vs 21.10±0.57ng/ml），這與國內(nèi)外大部分的研究結(jié)果相一致。而經(jīng)過6周的干預(yù)，與糖尿病對照組（DM組）相比，無論是藥物干預(yù)組（DMM組）、運(yùn)動干預(yù)組（DME組）還是運(yùn)動聯(lián)合藥物干預(yù)組（DMME組），血清內(nèi)脂素水平都有下降趨勢，且以DMME組下降趨勢最明顯。提示有氧運(yùn)動、二甲雙胍或是二者聯(lián)合都可以降低內(nèi)脂素的水平，但二者聯(lián)合干預(yù)的效果最佳。

4 小 結(jié)

有氧運(yùn)動、二甲雙胍及二者聯(lián)合均能在不同程度上改善T2DM大鼠的糖脂代謝，提高胰島素敏感性，減輕胰島素抵抗，降低血清內(nèi)脂素水平，二者聯(lián)合干預(yù)有效果更好的趨勢。然而這種聯(lián)合干預(yù)效果背后的機(jī)制仍不太清楚，有待進(jìn)一步的研究。

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Effects of Aerobic Exercise Combined with Metformin on Insulin Resistance in Type 2 Diabetic Rats and Its Effect on Serum Visfatin

SUN Yan1, LI Liqiang1, LIU Yong1, et al

(1.School of P.E and Health, East China Jiaotong University, Physical Health and Exercise Intervention Key Lab, Nanchang Jiangxi, 330013, China; 2.School of P.E, Ningbo University, Ningbo Zhejiang, 315211, China.)

Objective：The aim of this study was to observe the effects of 6 weeks aerobic exercise, metformin and their combined intervention on insulin resistance in type 2 diabetes mellitus (T2DM) rats and the effect of serum Visfatin, so as to provide experimental evidence for the effect of aerobic exercise combined with metformin in the treatment of type 2 diabetes. Methods: A total of 50 8-week-old SD male healthy rats were selected, and 10 rats were randomly selected as the normal control group (Group C). The remaining 40 rats were modeled as T2DM animal model.Rats after successful modeling were randomly divided into diabetic control group (DM), diabetic exercise group (DME), diabetic drug group (DMM), diabetic drug +exercise group (DMME) for 6 weeks' intervention.After 6 weeks, the contents of TG, TC, FBG, FINS and Visfatin were measured. Results: (1) Compared with group C, the levels of TC and TG in DM group increased significantly (P < 0.01); Compared with DM group, TC levels in DME group, DMM group and DMME group decreased significantly (P < 0.05); Compared with DM group, TG content in DME group, DMM group and DMME group decreased, and there was a very significant difference in DMM group (P < 0.01). (2) Compared with group C, HOMA-IR in DM group was significantly higher (P < 0.05); Compared with DM group, the HOMA-IR indexes of DME group, DMM group and DMEM group showed a downward trend.Among them, DME group and DMEM group decreased significantly (P < 0.05). (3) Compared with group C, the expression of Visfatin in DM group was significantly higher (P < 0.01); Compared with DM group, the Visfatin levels in DME group, DMM group and DMEM group showed a downward trend, especially in DMEM group, but there was no significant difference (P>0.05). Conclusions: (1) Aerobic exercise, metformin and their combination can correct the disorder of glucose and lipid metabolism and improve insulin resistance in T2DM rats to a certain extent. (2) The effect of combined intervention of aerobic exercise and metformin is better than that of single intervention.

Type 2 diabetes; Visfatin; Aerobic exercise; Metformin; Insulin resistance

G804.22

A

1007―6891（2024）01―0026―04

10.13932/j.cnki.sctykx.2024.01.06

2021-03-24

2022-04-27

國家社科基金資助項(xiàng)目（15BTY035）；江西省社科基金資助項(xiàng)目（19TY06）。

孫炎（1974-），男，博士，副教授，研究方向：體質(zhì)健康，慢病的運(yùn)動干預(yù)。