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编号:10283196
单纯肥胖症脂质代谢紊乱的运动防治.Ⅲ.有氧运动对高胆固醇血症肥胖大鼠抗氧化能力的影响
http://www.100md.com 《中国运动医学杂志》 1999年第1期
     作者:张 勇 颜宜茝付小锁 赵肖宪 华 琦△ 杨锡让

    单位:张勇 (天津体育学院运动医学研究所 300381);颜宜茝付小锁 赵肖宪 华 琦 (北京职工医学院生理教研室);杨锡让 (北京体育大学人体运动科学系)

    关键词:饮食诱导单纯性肥胖;高胆固醇血症;过氧化脂质;有氧运动;内源性抗氧化能力

    中国运动医学杂志990108 提要 以12周高脂膳食诱导SD大鼠肥胖合并高胆固醇血症为实验模型,观察了8周有氧运动和饮食干预对高胆固醇血症肥胖大鼠血清过氧化脂质(MDA)水平和超氧化物歧化酶(SOD)活性的影响。实验显示,单纯运动干预(HHE)、单纯饮食干预(HL)及运动结合饮食干预(HLE),血清MDA分别降低34.4、21.9和39.6%(均P<0.01)。血清SOD活力,HHE和HLE组分别增高51.9和57.6%(均P<0.01),HL组未有显著变化。结果提示运动内源性抗氧化能力的增强在预防和控制肥胖和高脂血症时脂质过氧化作用,以及动脉粥样硬化病理过程中可能有重要意义。
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    Prevention and Treatment of Lipid Metabolic disorders in Simple Obesity

    by Exercise.Part Ⅲ:Effect of Aerobic Exercise on the Level of Anti-peroxidation

    in Hypercholesterolemic Obese Rats

    Zhang Yong,Yan Yichai,Fu Xiaosuo,et al.

    Tianjin Research Institute of Sports Medicine,Tianjin 300381,China

    Using the experimental model of diet-induced hypercholesterolemic obese rats,we observed the effect of aerobic exercise and controled diet on the contents of serum lipid peroxides (MDA) and the activity of superoxide dismutase (SOD) in hypercholesterolemic obese rats for 8 weeks.The results showed that (1) All of therapy with exercise,controlled diet,and exercise combined with controlled diet induced significant decreases in the level of serum MDA by 34.4,21.9 and 39.6%,respectively.(2) There was significant increases in activity of SOD by 51.9 and 57.6%,respectively,after the exercise and exercise combined with controlled diet.No significant change in SOD activity in diet therapywas observed.It was suggested that enhanced exercise-induced endogenous anti-lipid peroxidation might play an important role in prevention and treatment of lipid peroxidantion in hyperlipidemia and obesity,as well as atherosclerosis.
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    Key words:Hypercholesterolemia,Lipid peroxides,Obesity,Aerobic exercise,Endogenous anti_lipid peroxidation

    肥胖作为心血管疾病的危险因素,与血脂质代谢紊乱密切相关。临床资料也表明,高脂血症患者的过氧化脂质水平增高,血浆中脂质过氧化水平与冠心病(CHD)发病率呈正相关,机体的抗氧化水平则与CHD呈负相关[1]。目前已明确,体内经氧化修饰的低密度脂蛋白(XO—LDL)除直接损伤内皮细胞(EC)外,其在促进单核细胞粘附内皮、巨噬细胞脂质摄取,形成泡沫细胞的动脉粥样硬化(AS)病变中具有重要的意义[2]。抗氧化剂在AS的临床防治中的应用表明,有效增强机体的抗氧化能力,对AS的预防和治疗有着重要的作用。有氧运动可增强机体的抗氧化能力[3]。运动内源性机体抗氧化能力的提高是否也具有降低或减轻高脂血症时的脂质过氧化反应作用,以及对OX-LDL的潜在影响?目前尚未见报道。为此,我们观察和分析了实验性高胆固醇血症肥胖大鼠脂质过氧化和抗氧化酶水平的变化,比较了长期有氧运动、有氧运动结合饮食干预对其的影响,以期为运动防治AS的临床应用提供可能的理论依据。
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    1 材料与方法

    1.1 饮食诱导高胆固醇血症肥胖实验动物模型:离乳雄性Sprague_Dawley大鼠53只,由国家计生委实验动物中心提供。随机分组,单笼饲养,自由饮水摄 食。对照组动物饲以市售标准啮齿动物饲料(基础、低脂饲料),高脂组动物饲以按配方配制的高脂饲料,含基础饲料76.5%、胆固醇3%、胆酸钠0.5%、酪蛋白10%、猪油10%。12周高脂血症实验模型分组为:普通膳食对照组(L12)和高脂膳食实验组(H12)。观察高血脂症,模型建立确定按照我们的先前研究[4]

    1.2 有氧运动及饮食干预:12周实验模型后,运动和饮食干预共8周,分为:普通膳食对照组(L20)、高脂膳食组(H20)、高脂12周+高脂运动8周组(HHE)、高脂12周+低脂8周组(HL)和高脂12周+低脂运动8周组(HLE)。动物运动方式及程序:无负重游泳,游泳水温29±2℃。前2周每天运动1小时,每周5天。后6周每天运动增至1.5小时,每周5天。
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    1.3 实验方法:在每一实验期结束处死动物前禁食12小时,于安静状态下断头取血液样本,4℃下离心分离血清于-30℃冻存备用。血清脂质、脂蛋白测定:(1)总胆固醇(TC):依POD酶法;(3)低密度脂蛋白(LDL):聚乙稀硫酸(PVC)沉淀法,测试药盒购自上海荣盛生物技术公司。血清过氧化脂质含量和超氧化物歧化酶活力测定:主要试剂和仪器有:三羟甲基氨基甲烷(美国BDH,进口分装)、二甲胂酸钠(上海化学试剂厂,进口分装)、邻苯三酚(遵义第二化工厂)、低亚硫酸钠(上海化学试剂厂),硫巴比妥酸(TBA)和1.1.3.3—四乙氧基丙烷(TEP)为Fluck产品,其它均为分析纯。RF-540荧光分光光度计和UV-252紫外可见光分光光度计为日本岛津公司产品。血清过氧化脂质含量采用硫巴比妥酸(TBA)荧光微量法[5]。含量以脂质过氧化终产物丙二醛(MDA)nmol/L表示。血清超氧化物歧化酶(SOD)测定采用邻苯三酚自氧化法[6],酶活力以U/ml表示。

    1.4 统计学处理:实验数据由SAS统计软件包处理。组间配对t检验,以x±s表示。相关性检验,显著性标准为0.05。
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    2 结果与分析

    2.1 饮食诱导肥胖大鼠高胆固醇血症及血清过氧化脂质和抗氧化酶水平变化:12高脂饲养及12周后持续高脂负荷肥胖大鼠,血清TC和LDL均较同期普通膳食对照组显著增高(见表1)。12、20周高脂组血清MDA含量和SOD活力分别较对照组显著增高和降低(见表1)。相关分析显示,血清TC水平与MDA含量呈显著正相关(见表2)。表明高胆固醇、高饱和脂肪酸诱导大鼠形成肥胖和高胆固醇(高LDL血症)[4],过氧化水平增高,抗氧化能力下降。

    2.2 有氧运动和饮食干预对肥胖及高胆固醇血症大鼠脂质代谢和抗氧化能力的影响。(1)血清脂质:12周高脂膳食后运动和运动结合饮食干预,单纯运动(HHE)、单纯饮食(HL)和饮食结合运动干预(HLE)均显著降低TC和LDL水平(见表1)。(2)血清MDA含量:HHE组、HL组和HLE组血清MDA分别较H20组降低34.4、21.9和39.6%,均呈显著性改变(见表1)。(3)血清SOD活力:HHE和HLE组分别较H20组增高51.9和57.6%,呈显著性改变。而单纯改变饮食,HL组虽较H20组增高27.6%,但未观察到显著性变化。表明运动和饮食干预对高胆固醇血症大鼠脂质过氧化和抗氧化水平具有不同程度的影响。
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    表1 血清脂质、MDA含量和SOD活性变化(x±s)

    Table 1 Changes in serum lipids,MDA content,and SOD activity

    Group

    TC(mmol/L)

    LDL(mmol/L)

    MDA(nmol/L)

    (%)

    SOD(U/ml)

    (%)

    L12(n=6)
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    2.18±0.29

    0.29±0.04

    3.01±0.54

    118.72±15.11

    H12(n=10)

    4.35±0.73***

    2.39±0.81***

    5.42±0.61***

    88.59±9.89***

    L20(n=6)
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    2.25±0.33

    0.44±0.10

    2.91±0.48

    136.33±16.09

    H20(n=9)

    4.12±1.25**

    2.68±0.69***

    4.97±1.13***

    100

    95.48±13.69***

, 百拇医药     100

    HHE(n=6)

    2.61±0.42##

    0.99±0.43###

    3.26±0.96##

    65.6

    145.08±7.63###

    151.9

    HL(n=8)

    2.93±0.63##

    0.58±0.18###
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    3.88±0.91#

    78.1

    107.67±30.45

    127.6

    HLE(n=8)

    2.35±0.36##

    0.42±0.08###

    3.01±0.68##

    60.4

    150.53±24.76###
, 百拇医药
    157.6

    注:与L20和H20比:** P<0.01,*** P<0.001;与H20比:#P<0.05;##P<0.01,###P<0.001。

    ** P<0.01,*** P<0.001,compared with L20 and H20;#P<0.05,##P<0.01,###P<0.001 compared with H20.表2 血清TC和MDA相关分析(H12,n=10;H20,n=9)

    Table 2 Corrolative analysis between serum TC level and MDA content

    H12(MDA)

    P

    H20(MDA)
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    P

    H12(TC)

    0.6974

    0.0241

    -

    -

    H20(TC)

    -

    -

    0.7539

    0.0185

    3 讨论

    临床和实验研究报道,高脂血症和AS患者脂质过氧化作用增强[1],而且高脂血症时体内过氧化脂质含量增高与机体抗氧化能力明显降低有关。我们的实验结果也显示,实验性高胆固醇血症肥胖大鼠血清过氧化脂质含量显著增高,并且抗氧化酶SOD活性显著降低,实验支持高脂血症与脂质过氧化水平和抗氧化能力密切相关的观点。
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    研究均证实,脂质过氧化作用参与了AS病变时血管内皮细胞损伤的过程。高脂血症时血管内皮细胞对自由基极其敏感,由自由基和过氧化脂质引发的过氧化反应可能是EC损伤的始动环节[7]。不仅如此,LDL在体内可被氧化修饰。由于LDL含有占血清大部分的脂溶性抗氧化剂,同时由于其结构的特殊性,LDL也最容易受到脂质过氧化损伤,并且血中的脂质过氧化反应产物也大都存在于LDL内[8]。有研究证明血浆中有MDA修饰的LDL(MDA-LDL)存在[9]。经氧化修饰LDL通过清道夫受体进入细胞, 不受细胞内胆固醇含量的反馈调控,是引起细胞内脂质聚集的和泡沫细胞形成的主要原因[2]

    高脂血症时脂质氧化反应的增强反映了机体抗氧化防御系统功能的下降。运动作为一种增强机体内源性抗氧化能力有效手段,是否也能在控制和预防高脂血症时过氧化损伤中有潜在的作用呢?还未见直接的报道。研究已证实,长期的有氧运动训练可以显著提高机体的有氧能力和生理内源性抗过氧化防御系统的功能。Sen等[3]报道,大鼠长期运动训练后骨骼肌总谷胱苷肽储量增加,骨骼肌和心肌谷胱苷肽过氧化酶活性增强。曹国华等[10]的研究显示,6周游泳训练后的小鼠体内的CuZu-SOD,Mn_SOD和肝细胞浆GSH-Px活力显著提高,而脂质过氧化程度明显下降。提示有氧训练使内源自由基防御体系得到加强。另有研究还表明,从事耐力训练者或耐力训练后血浆抗氧化物水平显著提高[11]。所以,运动性内源抗氧化能力的增强与外源性抗氧化剂的补充,对于防御自由基损伤来说可能具有相同的作用。我们的实验显示,大鼠在高胆固醇负荷时或负荷后有氧耐力训练可显著增高血清SOD活性,同时十分明显地控制或降低了高胆固醇血症时的过氧化脂质水平。其中运动结合饮食干预作用尤为明显。而单纯饮食干预虽然在降低了TC水平时过氧化脂质水平也降低,但血清SOD水平并没有显著提高。提示,在本实验模型中单纯改变膳食对增强机体的抗氧化能力无明显的作用。实验结果表明,在高胆固醇负荷时或之后较长期的有氧训练可使机体内源性自由基防御体系得到有效的加强,这一过程既是机体对耐力运动的适应性反应,也可能是对高胆固醇负荷时增高的脂质过氧化作用的代偿性反应。
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    抗氧化剂及膜稳定剂可通过降低高脂血症时脂质过氧化反应,阻遏脂蛋白的氧化修饰治疗和控制AS。但通过药物手段达到治疗的目的是有限的和被动的,如抗氧化剂的配伍、剂量等尚需进一步确定。而有氧耐力运动可改善机体内源性抗氧化酶水平,增强抗氧化防御能力。从预防和治疗的角度出发,高脂血症时机体脂质过氧化反应增强的状态下,运动所致的内源性抗氧化水平的提高及防御能力增强,将可能首先抵御氧自由基、MDA和/或内皮细胞对LDL的修饰,而无须消耗LDL内含的抗氧化剂,可防止LDL内的α-生育酚及其它内源性的抗氧化剂免受氧化,将其维持在相当的水平而延缓脂质过氧化反应的启动[8]。另外,还可能缓解氧自由基对组织的直接损伤。研究提示,运动的抗氧化作用在AS预防和治疗的临床应用中与外源性抗氧化剂具有同样重要的意义。

    *“健力宣读驼动医学青年科研基金资助

    Δ首都医科大学宣武医院

    4 参考文献
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    [1]Stringer MD,Gorg PG,Freeman A,et al.Lipid peroxidies and atherosclerosis.Br Med J,1989,289:281.

    [2]Steinberg D.Modified forms of low-density lipoprotein and atherosclerosis.J Intern Med,1993,233:2273.

    [3]Sen CK.Oxidants and antioxidants in exercise.J Appl Physiol,1995,79:675.

    [4]张勇,颜宜茝、杨锡让等.单纯性肥胖症脂质代谢紊乱的运动防治Ⅰ:有氧运动对饮食性诱导单纯性肥胖大鼠脂蛋白代谢的影响.中国运动医学杂志.1998,17(2):117~120.
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    [5]Yagi K.Simple fluorimetric assay for lipoperoxide.Biochem Med.1976,15:212.

    [6]徐淑云,卞如濂,陈修主编.药理实验方法学.北京:人民卫生出版社.1994,502-504.

    [7]陈瑗,周玫.脂质过氧化脂质作用与动脉粥样硬化.生物化学与生物物理进展,1989,16:278.

    [8]丁振华.低密度脂蛋白氧化修饰的研究.生理科学进展,1994,25:67.

    [9]Kayden HJ,Traber MG,Absorption,lipoprotein transport,and regulation of plasma concentration of vitamin E in humans.J Lipid Res,1993,34:343.

    [10]曹国华,陈吉棣.运动、铜锌营养与自由基代谢-Ⅲ.游泳训练对小鼠体内自由基生成与清除的影响.中国运动医学杂志,1991,10:65.

    [11]Robertson JD,Maughan RJ,Duthie GG,et al.Increased blood antioxidant systems of running in response to training load.Clin Sci,1991,80:611.

    (1997.07.31收稿), http://www.100md.com