不同运动强度对高脂血症小鼠血脂的调节作用研究

朱淦芳，魏纯镭，程东庆

1 引言

高脂血症是体内脂质代谢紊乱导致血脂水平增高的一种病症，也就是指血液中一种或多种脂质成分异常增高并由此引发一系列临床病理表现的病症。高脂血症对身体的直接损害是加速全身动脉粥样硬化，因为全身的重要器官都要依靠动脉供血、供氧，一旦动脉被粥样斑块堵塞，就会导致严重的后果。大量研究资料表明，高脂血症与脑卒中、心肌梗死、心脏猝死、糖尿病、高血压、脂肪肝等的发病有着密切关系，是形成冠心病的主要危险因素之一。此外，高脂血症还可诱发胆结石、胰腺炎，加重肝炎，导致男性性功能障碍、老年痴呆症等疾病。

近年来，随着人们生活习惯特别是饮食习惯的改变等多种因素的影响，高脂血症的发病率有明显增高的趋势，它的危害是隐匿、逐渐、进行性和全身性的。目前预防与治疗高脂血症的方法有：饮食治疗，药物治疗，运动治疗。饮食治疗见效比较缓慢；药物治疗，包括中药、西药和中西医结合治疗，但有调查显示，药物治疗往往会带来一些不可避免的副作用，因此，不建议长期服用［4］；运动治疗采取消耗体内能量促进代谢，提高体内某些酶活性来降低血糖血脂，是一项长久可行的，经济方便的方法。但对运动强度的效果研究不够深入。

因此，本课题研究通过不同跑步强度的干预和洛伐他汀（治疗高脂血症最常用的处方药）治疗［7］，对小鼠的血清、肝的胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）等水平的调节作用进行实验研究［8］，为预防和治疗高脂血症提供参考。

2 研究对象与方法

2.1 仪器与材料

2.1.1 主要实验仪器

可调速平面跑步机（型号：800，IITC）；分光光度计（型号：Unico 2000）；冷冻高速离心机（型号：Labofuge 400R，Thermo Scientific）；精密电子天平（型号：T200，G＆G）；4℃冰箱（BCD-205E/Y，海尔集团）；微量加样器；旋涡混合器（型号：XW-80A，上海精科实业有限公司）；研磨器等。

2.1.2 实验试剂

TC、TG、HDL-C试剂盒（温州东瓯津玛生物技术有限公司提供），洛伐他汀粉末（浙江海正药业股份有限公司惠赠），其他常用试剂均购自华东医药股份公司。

2.1.3 高脂饲料

79％基础饲料、1％胆固醇、10％蛋黄粉和10％猪油，由浙江省医学科学研究院动物中心代为加工，低温保存。

2.2 实验对象

昆明种健康小鼠100只，由浙江中医药大学动物中心提供，体重22～26g。动物生产合格证号SCXK（沪）2002-0010，动物设施合格证号SYXK（浙）2003-0003，动物实验合格证号（1996）第22-00223号。

2.3 实验方法

2.3.1 高脂血症小鼠模型的建立

1.适应性饲养：昆明种小鼠90只，雌雄各半。适应性饲养3d后，随机选取10只小鼠，雌雄各半，眼球取血，测定TC、TG、、HDL-C水平；解剖小鼠取出整个肝脏，观察肝脏生长情况，并称取0.1g制成20％的匀浆，测定TC、肝脏TG，结果显示，血脂和肝脂水平无异常。

2.高脂血症建模：正常对照组小鼠20只喂饲基础饲料；其余小鼠为模型组喂饲高脂饲料，每鼠每天平均6g，观察小鼠生理情况，实验中没有出现消瘦、蜕毛、食欲不佳的小鼠。

14d后选取两组小鼠各10只，禁食18h，摘眼球取全血于1.5mL EP管中，4℃，4 000rpm离心10min，提取上清液，用试剂盒（酶偶联比色法）测定血清TC、TG、HDL-C。

称量小鼠体重后，断颈处死，取出整个肝脏，肉眼观察肝脏病变，可明显看到模型组小鼠的肝脏肿大、边缘圆钝、包膜紧张、外观呈土黄色、与周围组织有粘连、切面有油腻感，快速在生理盐水中浸洗，吸水纸吸干生理盐水后称重，并计算肝重与体重比值，在相同部位精确称取肝组织0.1g，冰水中用研磨器制成20％的匀浆，4℃，4 000rpm离心10min，提取上清液，测定TC、TG。与喂饲高脂饲料前比确定是否已形成高脂血症模型。

模型组血清血脂的TC、TG测得的浓度与正常对照组相比显著性升高（P＜0.05）、HDL-C浓度显著性降低（P＜0.05）；模型组肝脏的TC、TG测得的浓度与正常对照组相比显著性升高（P＜0.05），说明高脂血症模型建立成功。

2.3.2 不同跑步强度干预实验

1.分组

选取10只喂饲基础饲料的小鼠作为正常对照组，50只喂饲高脂饲料的高脂模型组小鼠随机分成5组：洛伐他汀治疗组10只，高强度跑步干预组10只，中强度跑步干预组10只，低强度跑步干预组10只，其余的10只为高脂模型对照组，每组雌雄各半，并进行标记，异性分笼饲养，自由饮水，持续时间为21d。

2.干预［2］

跑步干预组：继续喂饲高脂饲料，每天进行跑步干预，持续21d。

将3组跑步干预的小鼠都放在平面跑步机上适应性训练5min，将平面跑步机速度调到最小转数（10m/min），每通道2只小鼠一起进行。观察小鼠是否身体健全，符合实验要求，选取能适应强迫跑步的小鼠进行实验［1］。

第1周运动强度：将平面跑步机速度调到10m/min，高强度跑步干预组、中强度跑步干预组、低强度跑步干预组的持续运动时间依次为30min、20min、10min，即300m、200m、100m的锻炼量，一周不间断锻炼。

第2周运动强度：将平面跑步机速度调到12m/min，高强度跑步干预组、中强度跑步干预组、低强度跑步干预组的持续运动时间依次为45min、30min、15min，即540m、360m、180m的锻炼量，一周不间断锻炼。

第3周运动强度：将平面跑步机速度调到14m/min，高强度跑步干预组、中强度跑步干预组、低强度跑步干预组的持续运动时间依次为60min、45min、30min，即840m、630m、420m的锻炼量，一周不间断锻炼。

正常对照组：继续喂饲基础饲料，每鼠每天平均6g，不强迫运动，在笼中自由走动。

高脂模型对照组：继续喂饲高脂饲料，每鼠每天平均6g，不强迫运动，在笼中自由走动。

洛伐他汀治疗组：继续喂饲高脂饲料，每鼠每天平均6g，每天0.2mL洛伐他汀悬浊液灌胃，不强迫运动，在笼中自由走动。

所有小鼠每天0.2mL生理盐水灌胃，记录小鼠生理状况、死亡个体等跑步情况，，记录小鼠毛发色泽，食欲等生理状况。

3.测定

各组小鼠21d后，禁食18h，摘眼球取全血，测定血清TC、TG、HDL-C。称量小鼠体重后，断颈处死，取出整个肝脏，肉眼观察肝脏病变。提取上清液，测定TC、TG（方法同上）。

2.3.3 统计与评价

1.统计：使用SPSS 17.0对实验数据进行分析和处理，数据以均数±标准差（±S）表示，组间比较采用t检验（P＜0.05具有显著性差异，P＜0.01具有极显著性差异）。

2.评价：适应性饲养及造模中，小鼠生理状况都良好，正常饮食，毛发有光泽，动作敏捷，大小便正常，没有出现死亡个例，说明本实验的喂饲方法合理。

适应性跑步干预中大多数小鼠都能在1min后强迫跑步，有些脚趾破口出血，属正常现象，小鼠生理状况都良好，正常饮食，毛发有光泽，动作敏捷，大小便正常，没有出现死亡个例，说明本实验的小鼠身体状况能够适应强迫性的跑步干预。

运动干预的第1～3周期间，小鼠生理状况都良好，正常饮食，毛发有光泽，动作敏捷，大小便正常，没有出现死亡个例，说明本实验中所采取的运动强度没有达到小鼠体力透支的极限，属于适当的运动锻炼。

洛伐他汀治疗组小鼠的血清TC、TG、HDL-C测得的浓度与模型组相比具有显著性差异（P＜0.05），说明21d的治疗时间可以降低高脂血症症状。

运动干预组的3组，血清TG、TC、HDL-C浓度相对于高脂模型组有显著性变化，说明了跑步干预在21d的治疗时间后，起到了改善高脂血症的作用。

3 结果与分析

3.1 正常对照组和模型组各指标比较

从表1显示，实验14d后，高脂模型组小鼠血清TC、TG、HDL-C的数据与正常对照组相比，均有显著性差异。

从表2、表3显示，高脂模型组的肝重与体重的比值与正常对照组相比有极显著性差异，体重无明显差异，高脂模型组小鼠的肝脏TC、TG的数据与正常对照组相比，TC、TG的浓度均有显著性差异，其中TC具有极显著性差异。

从上述3个表中的数据可分析出，通过14d的高脂饲料喂饲，本实验中的小鼠已成功建立高脂模型。

3.2 不同运动强度对高脂血症小鼠血脂的调节作用

3.2.1 不同运动强度干预下对各组小鼠血清TC、TG、HDL-C指标的影响

从表4显示，高脂模型组小鼠血清TC、TG、HDL-C的数据与正常对照组相比，均有极显著性差异，说明高脂模型建模成功。

表1 正常对照组小鼠和模型组小鼠血脂各指标比较一览表 （±S）

表1 正常对照组小鼠和模型组小鼠血脂各指标比较一览表 （±S）

注：＊、＊＊分别为与正常对照组比较，P＜0.05、P＜0.01。下同。

TC（mmol/L）TG（mmol/L）HDL-C（mmol/L）正常对照组2.20±0.23 1.59±0.32 1.65±0.36高脂模型组 2.53±0.21＊2.05±0.40＊ 1.43±0.22＊

表2 正常对照组小鼠和高脂模型组小鼠体重、肝重与体重的比值一览表 （±S）

表2 正常对照组小鼠和高脂模型组小鼠体重、肝重与体重的比值一览表 （±S）

体重（g） 肝重与体重的比值（％）正常对照组30.1±3.8 3.82±0.27高脂模型组 32.8±3.5 4.09±0.19＊＊

表3 正常对照组小鼠和高脂模型组小鼠肝脂各指标比较一览表 （±S）

TC（mmol/L） TG（mmol/L）正常对照组1.82±0.33 2.95±1.39高脂模型组 3.09±0.61＊＊ 5.66±1.62＊

表4 不同干预下各组小鼠血清TC、TG、HDL-C指标对照一览表 （±S）

表4 不同干预下各组小鼠血清TC、TG、HDL-C指标对照一览表 （±S）

注：＊、＊＊分别为与正常对照组比较，P＜0.05、P＜0.01；°、°°分别为与高脂模型组比较，P＜0.05、P＜0.01；●、●●分别为与高强度跑步干预组比较，P＜0.05、P＜0.01。下同。

TC（mmol/L） TG（mmol/L） HDL-C（mmol/L）正常对照组 2.30±0.23 1.51±0.32 1.65±0.25高脂模型组 2.63±0.31＊＊ 2.14±0.61＊＊ 1.33±0.26＊＊洛伐他汀治疗组 1.61±0.22＊＊°° 1.63±0.38＊＊°° 1.73±0.20＊°高强度跑步干预组 1.71±0.49＊° 1.45±0.43＊＊°° 1.88±0.12＊＊°°中强度跑步干预组 1.92±0.51 1.97±0.45＊° 1.53±0.26●低强度跑步干预组 2.26±0.21● 2.46±0.63＊°● 1.53±0.18●●

洛伐他汀治疗组和高强度跑步干预组的血清TC、TG、HDL-C浓度与高脂模型组小鼠血清TC、TG、HDL-C浓度比较，均有显著性差异，且洛伐他汀治疗组和高强度跑步干预组的数值比较接近，说明高强度跑步干预组的效果与洛伐他汀治疗组的效果相似，在以后的预防和治疗中，高强度的跑步可以代替药物治疗，减少副作用。

高强度跑步干预组与低强度跑步干预组在TC、TG浓度上存在显著性差异，高强度跑步干预组与中、低强度跑步干预组在HDL-C浓度上分别存在显著性差异和极显著性差异。说明中强度跑步干预组及低强度跑步干预组的跑步运动量还不够，起到的作用还不够显著。

3.2.2 不同运动强度干预下各组小鼠体重、肝重与体重的比较

从表5显示，高脂模型组小鼠的肝重与体重的比值相对于正常对照组存在显著性差异，其他均无明显差异，但从数据上能看出高强度跑步干预组最低且与洛伐他汀治疗组相似；中强度、低强度跑步干预组依次次之，相比正常组而言，中强度跑步干预组还是有优势的。从体重的数据情况来看，肝重与体重的比值的结果大体相同，说明在高强度跑步干预下，小鼠生理状况良好，未达到体力透支，运动干预强度适中。

表5 不同干预下小鼠体重、肝重与体重的比值一览表 （±S）

表5 不同干预下小鼠体重、肝重与体重的比值一览表 （±S）

体重（g） 肝重与体重的比值（％）正常对照组31.1±3.7 3.52±0.45高脂模型组 36.5±3.1 3.91±0.23＊洛伐他汀治疗组 28.7±3.0 3.23±0.66高强度跑步干预组 28.5±2.6 3.20±0.41中强度跑步干预组 29.7±2.8 3.35±0.67低强度跑步干预组30.8±3.4 3.67±0.70

3.2.3 不同运动强度干预下各组小鼠肝脏TC、TG指标的影响

洛伐他汀治疗组与高强度跑步干预组的肝脏TC、TG浓度相对于高脂模型组，都存在极显著性差异，说明两种干预对高脂血症都起到了很好的治疗作用，且洛伐他汀治疗组和高强度跑步干预组的数值接近，说明高强度跑步干预组的治疗程度和洛伐他汀治疗组相近；中强度跑步干预组的肝脏TC、TG浓度相对于高脂模型组存在显著性差异，低强度跑步干预组的肝脏TC、TG浓度相对于高脂模型组则不存在显著性差异，同时中强度跑步干预组、低强度跑步干预组相对于高强度跑步干预组，肝脏TC、TG浓度都存在极显著性差异，说明中强度的跑步干预对高脂血症还是有些改善的，而低强度的跑步干预则没有起到明显作用，与高强度的跑步干预相比，中、低强度都是不够的。

表6 不同干预下各组小鼠肝脏TC、TG指标比较一览表 （±S）

表6 不同干预下各组小鼠肝脏TC、TG指标比较一览表 （±S）

TC（mmol/L） TG（mmol/L）正常对照组 1.95±0.13 2.86±1.36高脂模型组 3.19±0.41 5.68±1.62洛伐他汀治疗组 1.64±0.46＊＊°° 2.34±0.40＊＊°°高强度跑步干预组 1.46±0.46＊＊°° 2.14±0.74＊＊°°中强度跑步干预组 2.06±0.31＊°●● 3.38±0.65＊°●●低强度跑步干预组 2.61±0.47●● 4.21±0.79＊●●

从上述3个表中的数据可以分析出：洛伐他汀治疗组和高强度跑步干预组对治疗高脂血症有明显的成效，而中、低强度的跑步干预强度还不够，达到的效果不理想，因此，本实验通过数据整理分析得到，高强度跑步干预组的跑步强度是治疗早期高脂血症疗效最好、最合理的运动强度。

4 讨论

随着我国经济的发展，中国人的饮食模式正由低脂肪多蔬菜的饮食模式向高脂肪少蔬菜的饮食模式迅速转型。1997年由世界卫生组织（WHO）的调查结果显示，1989年，18％以上的中国人的饮食为低脂饮食，而到1997年，少于4％的中国人的饮食为低脂饮食，60％以上的中国城市居民的饮食为高脂饮食。2002年城市居民每人每日油脂消费量由1992年的37g增加到44g，脂肪供能比达到35％，超过WHO推荐的30％的上限。城市居民谷类食物供能比仅为47％，明显低于55％～65％的合理范围。

2004年卫生部公布的近两年的中国居民营养与健康状况调查结果显示，我国城市居民畜肉类及油脂消费过多，谷类食物消费偏低。高脂饮食可以导致肥胖、糖尿病、高血压、动脉粥样硬化、冠心病、胆结石、胰腺炎和脂肪肝等疾病。肥胖还与乳腺癌、子宫内膜癌和结肠癌等多种癌症的发病率升高有着密切关系，高脂饮食可以增加癌症的发病率，其风险程度不低于吸烟。膳食高脂肪、高能量和体力活动减少与超重、肥胖、糖尿病及血脂异常的发生密切相关。

肥胖和高脂血症除了遗传因素外，主要是由于脂肪摄入过多，体力活动不足，长期能量过剩所致。研究表明，摄入富含脂肪的食物，动物饱腹感差，且仅需不到2％的能量就能转化成机体脂肪，高脂饮食鼠肌肉解偶联蛋白UCP23mRNA表达能力下降，线粒体氧耗减少，产热减少，储存增加形成肥胖，饮食高脂与体脂量和血脂成正比。寻找高脂血症的发病原因，探讨高脂血症的预防和治疗已成为目前国内外学者研究的热点和难点。

在对高脂血症运动干预的机制开展深入研究的同时，我国研究人员进行了大量的高脂血症运动干预的临床观察，从实验结果来看，不同形式的运动方案对于高脂血症患者血脂状况的改善起到了积极的促进作用，具体表现为：运动降低了TC、TG水平、LDL-C、极低密度脂蛋白（very low density lipoprotein，VLDL-C）、载脂蛋白B（Apolipoprotein B，ApoB）水平，升高了HDL-C和载脂蛋白A1（ApolipoproteinA1，ApoA1）水平，使高脂血症诱发冠心病、动脉粥样硬化、高血压等危险因素降低，改善了患者的健康水平，延长了寿命等。而不同的运动方式及运动强度对改善血脂的研究国内外的相应较少。

对有氧运动的强度和时间安排，美国运动医学会1996年提出：人体健身运动的适宜强度是本人最大强度的60％，适宜时间是每天30～60min。

本实验从单一跑步方面来验证降脂效果，选择跑步的原因是：跑步属于耐力型，运动到的肌群较多，简便易行，人人可做。设立了高、中、低3个强度的对照训练，其中高强度跑步干预之下，高脂模型小鼠的TG和TC含量明显降低，HDL-C明显上升，而中强度跑步干预和低强度跑步干预未达到较好的效果，间接说明在强度适当的情况下，每天的有氧耐力锻炼对症状是起作用的。也许，小鼠的高强度运动量对于人类来说是比较适合的运动强度，毕竟人类的运动能力要高于小鼠。

目前研究表明，系统参加耐力训练的男、女运动员都一致的表现出血浆HDL-C浓度升高，平均升高20％～35％，而参加速度、力量训练的运动员则无明显变化［6］。Sgouraski在研究急性运动对HDL-C的影响时，以78名运动员用最大强度运动15min后，发现HDL-C都有不同程度的提高，其中以长跑运动员最高。Zhang JQ等研究发现，正常人和高脂血症患者以60％˙VO2max运动1h后，其蛋白脂肪酶浓度明显上升并可持续24h［6］。

雌雄高脂模型小鼠在本实验的运动干预下，都呈现出一致的结果，说明，高脂血症的发病率与性别无明显相关性［5］，且运动效果也与性别无明显相关性［3］。

5 小结

1.高强度跑步干预组小鼠喂饲高脂饲料的情况下，给予3周强度分别为300m/d、540m/d、840m/d不间断的锻炼，生长良好，无死亡现象，血清TC、TG、HDL-C和肝脏TC、TG浓度接近正常对照组，较高脂模型组有极显著性差异，对早期高脂血症有明显疗效，与洛伐他汀治疗的效果相似。

2.中强度跑步干预组小鼠喂饲高脂饲料的情况下，给予3周强度分别为200m/d、360m/d、630m/d不间断的锻炼，生长良好，无死亡现象，血清TC、TG、HDL-C和肝脏TC、TG浓度较正常对照组存在显著性差异，较高脂模型组有显著性差异，对早期高脂血症无明显疗效，不及高强度跑步干预组的疗效。

3.低强度跑步干预组小鼠喂饲高脂饲料的情况下，给予3周强度分别为100m/d、180m/d、420m/d不间断的锻炼，生长良好，无死亡现象，血清TC、TG、HDL-C和肝脏TC、TG浓度较正常对照组存在显著性差异，较高脂模型组有显著性差异，对早期高脂血症无明显疗效，不及中强度跑步干预组的疗效，更不及高强度跑步干预组的疗效。

因此，给予患有早期高脂血症的小鼠3周高强度不间断的跑步锻炼，可以使高脂血症小鼠血清、肝脏TC、TG浓度明显降低，同时血清HDL-C浓度明显上升，与药物洛伐他汀治疗相似，可为以后的人类高脂血症治疗提供参考。

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