有氧运动及消脂散对高脂膳食诱导大鼠睾丸组织形态结构改变干预作用的研究

胡玉龙,李宁川,李 奇,陈晓燕,李 铃

(扬州大学体育学院,江苏扬州,225009)

随着人们生活方式的改变,因肥胖而引起的男性生殖功能低下的发生率正逐年增加,但肥胖引起生殖功能低下的具体机制尚未清楚[1]。因中药组方可抑制外源性脂类的吸收,抑制胆固醇、甘油三酯的合成,促进脂类排泄,进而能降低脂肪沉积、调节脂代谢[2];而有氧运动增加能耗同样可降低脂肪在体内沉积。本研究以补充中药和有氧运动降低高脂膳食大鼠脂肪沉积为模型,探讨高脂膳食对雄性大鼠睾丸组织形态学结构影响以及运动、中药对其保护作用及其相关机制。

1 资料与方法

1.1 资料

5周龄雄性SD大鼠60只(南京青山实验动物研究中心提供),体质量140～160 g,随机分为对照组(C组10只):饲喂普通饲料;高脂膳食组(HF组12只):饲喂高脂饲料;高脂饲料+运动训练组(HE组13只):饲喂高脂饲料,并进行游泳运动;高脂饲料+中药组(HZ组12只):饲喂高脂饲料,并补充中药;高脂饲料+中药+运动训练组(HZE组13只):饲喂高脂饲料。大鼠分笼饲养,每笼 3～5只,自由饲水,进食,环境温度为20～23℃。

高脂饲料配方的组成:80%的基础饲料、14%的猪油、2%的胆固醇、0.5%的胆盐、3%的麻油,由南通立默生物科技有限公司加工。中药配方为:制何首乌、山楂 、白术 、泽泻 、柴胡 、水蛭(炒)、冬瓜皮、荷叶、决明子、生大黄、黄芪、三七等。

1.2 方法

1.2.1 实施方案:在每次训练前,对HZ组和HZE组大鼠以1 mL/100 g(浓度为0.8 g/mL)剂量的中药灌胃,6次/周,补充10周,其余各组在10周实验期间灌服等量的生理盐水。

运动组大鼠每次进行60 min的无负重游泳运动,6 d/周。第1天运动时间为15 min,每天递增10～20min,经1周适应训练后增加至60 min,以后各周维持此运动量,共持续10周。1.2.2 取材:为了避免急性运动的影响,运动组大鼠于末次游泳结束次日取材;各组大鼠禁食12 h,然后称重,依次按50 mg/kg的剂量腹腔注射2%的戊巴比妥钠溶液麻醉大鼠,腹主动脉取血4 mL,制备血清保存于-20℃冰箱,以备测血清指标。

取睾周和肾周脂肪垫称重;完整剪下大鼠睾丸、附睾,用滤纸擦拭血污后称湿重,取一侧睾丸切一块 0.5 cm见方组织,放于提前准备好的10%甲醛溶液中固定;再切取0.5 g睾丸组织加入预冷生理盐水,制备10%组织匀浆液,上清液-20℃保存,以备测睾丸组织指标。

1.3 指标测定

1.3.1 睾丸组织形态学结构测定:取甲醛固定睾丸组织按常规方法制作石蜡切片,HE染色后光镜下观察组织切片。

1.3.2 生化指标测定:采用贝克曼DXC-800全自动生化分析仪测定血清中甘油三酯(TG)、胆固醇(TC);超氧化物岐化酶(SOD)水平采用黄嘌呤氧化酶法检测;丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸法检测(试剂盒均购于南京建成生物研究所),睾丸组织蛋白采用考马氏亮蓝法测定。采用酶联免疫吸附法测定肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量 。

2 结果

2.1 实验大鼠体质量、肾周和睾丸周脂肪重、睾丸和附睾重

与C组相比,大鼠喂养高脂饲料后,体质量略有下降,差异无显著性,但HF组大鼠肾周和睾丸周脂肪明显上升,差异有统计学意义(P<0.05);与HF组相比,长期的运动训练和补充中药使大鼠体质量、肾周和睾丸周脂肪质量都有所下降,而HZ组大鼠体质量明显下降(P<0.05),HE、HZ、HZE 组肾周、睾周脂肪质量显著下降,差异有统计学意义(P<0.01);各组大鼠睾丸和附睾质量无明显差异。见表1。

表1 实验大鼠体质量、肾周和睾周脂肪质量、睾丸和附睾质量(,g)

表1 实验大鼠体质量、肾周和睾周脂肪质量、睾丸和附睾质量(,g)

与C组比较,＊P<0.05;与HF组比较,#P<0.05,##P<0.01。

组别 例数 体质量 肾周脂质量 睾周脂质量 睾丸质量 附睾质量C 10 588.45±42.86 2.62±0.82 1.35±0.22 1.58±0.20 0.31±0.06 HF 12 576.61±57.77 4.62±1.42＊ 2.52±0.83＊ 1.51±0.22 0.30±0.04 HE 13 557.10±46.60 2.38±0.76## 1.39±0.23## 1.48±0.10 0.32±0.03 HZ 12 534.24±33.49# 2.62±0.77## 1.58±0.31## 1.56±0.08 0.31±0.05 HZE 13 540.15±44.50 2.43±0.49## 1.62±0.25## 1.56±0.13 0.30±0.04

2.2 实验大鼠睾丸组织形态学变化

C组大鼠可见生精小管内各级生精细胞发育正常,排列整齐,管腔可见大量成熟精子,生精小管间可见疏松的间质组织(图1)。HF组的睾丸组织出现病理性改变,生精小管管壁变薄,各级生精细胞数量减少,排列紊乱,成熟精子数量明显减少,偶可见细胞脱落现象,个别大鼠生精细胞与基底膜之间出现脱离,生精细胞成团脱落于管腔中(图2)。HE、HZ、HZE组可见生精小管内各级生精细胞基本发育正常,排列整齐,管腔可见大量成熟精子,生精小管间可见疏松的间质组织;HE组偶可见细胞脱落现象;HZ组个别大鼠生精细胞与基底膜之间出现脱离(图3-5)。

图1 C组大鼠睾丸组织(HE染色 100倍)

图2 HF组大鼠睾丸组织(HE染色 100倍)

图3 HE组大鼠睾丸组织(HE染色 100倍)

图4 HZ组大鼠睾丸组织(HE染色 100倍)

图5 HZE组大鼠睾丸组织(HE染色 100倍)

2.3 实验大鼠血清SOD、MDA、TNF-α、TG 、TC水平

与C组相比,HF组大鼠血清中MDA(P<0.01)、TNF-α(P<0.05)水平明显升高,SOD明显降低(P<0.05);与HF组相比,HE组和HZE组大鼠血清SOD显著升高(P<0.01),HZ组大鼠血清SOD明显升高(P<0.05),HE组和HZ组大鼠血清MDA、HZ组TNF-α显著降低(P<0.01),而HZE组大鼠血清MDA、HE组和HZE组大鼠血清TNF-α明显降低(P<0.05)。

与C组相比,高脂饮食使得HF组大鼠血清TG、TC水平明显增高(P<0.01);有氧运动或消脂散均能显著地降低高脂饮食大鼠血清TG、TC的水平(P<0.01),而有氧运动联合消脂散对降低高脂饮食大鼠血清TG、TC水平也有显著作用,且数值更低(P<0.01)。见表2。

表2 各组大鼠血清SOD、MDA、TNF-α、TC、TG水平()

表2 各组大鼠血清SOD、MDA、TNF-α、TC、TG水平()

与C组比较,＊P<0.05,＊＊P<0.01;与HF组比较,#P<0.05,##P<0.01。

组别 例数 SOD/NU·mL-1 MDA/nmol·mL-1 TNF-α/ng·mL-1 TC/mmol·L-1 TG/mmol·L-1 C 10 159.56±15.80 3.96±1.50 171.03±16.74 1.14±0.19 0.88±0.23 HF 12 125.49±38.90＊ 6.23±2.45＊＊ 193.27±12.18＊ 1.80±0.17＊＊ 1.33±0.17＊HE 13 174.37±13.77## 3.25±1.29## 159.20±17.50# 1.07±0.32# 0.86±0.20#HZ 12 152.26±29.03# 4.05±0.94## 147.18±19.83## 1.02±0.28## 0.81±0.21##HZE 13 168.24±23.84## 4.37±1.24# 149.79±15.98# 1.00±0.24## 0.74±0.29##

2.4 实验大鼠睾丸组织SOD、MDA、TNF-α水平

与C组比较,HF组大鼠睾丸组织SOD明显下降(P<0.05)、MDA 显著升高(P<0.01)、TNF-α明显升高(P<0.05);与HF组相比,游泳运动或补充消脂散可使大鼠睾丸组织SOD显著升高(P<0.01)、MDA 显著下降(P<0.01)、TNF-α明显下降(P<0.05),有氧运动与消脂散无叠加效应。见表3。

表3 各组大鼠睾丸组织SOD、MDA、TNF-α水平()

表3 各组大鼠睾丸组织SOD、MDA、TNF-α水平()

与C组比较,＊P<0.05,＊＊P<0.01;与HF组比较,#P<0.05,##P<0.01。

组别 n SOD/NU·mg-1 MDA/nmol·mg-1 TNF-α/ng·mg-1 C 10 306.85±57.55 9.90±2.73 147.46±39.94 HF 12 221.59±87.31＊ 15.43±4.31＊＊ 193.34±19.62＊HE 13 318.44±45.69## 8.08±4.55## 159.39±16.71#HZ 12 314.01±79.30## 9.33±2.72## 155.44±28.85#HZE 13 341.93±76.46## 9.93±2.05## 155.64±24.27#

3 讨 论

本实验结果显示:长期高脂膳食使得大鼠体质量略低于对照组,其肾周、睾周脂肪垫和血液中脂肪、胆固醇含量明显升高。这与部分学者及本研究前期[3-4]的结果相一致:长期高脂膳食诱导大鼠肥胖抵抗及脂代谢异常。有研究[5]认为高脂饮食可诱发睾丸系数降低、动物阴茎短小等生殖系统发育障碍。持续高脂饮食饲喂小鼠后睾丸系数和附睾系数都明显低于对照,且精子活动度明显低于正常小鼠[4-6]。由此可见本研究结果与大多数学者研究一致,长期高脂饮食引发大鼠脂肪沉积、脂代谢异常,进而影响大鼠内分泌调节、激素分泌、生长发育等功能,而睾丸组织结构和功能的正常是维持生殖功能的前提条件。

目前研究[7-10]认为适宜浓度的TNF-α对睾丸功能有重要的调节作用,但浓度过高时则产生毒性作用。高浓度的TNF-α可抑制睾酮的基础分泌,明显降低Leydig细胞生存率,并引发细胞凋亡峰。TNF-α还可激发精子产生脂质过氧化反应,产生大量具有细胞毒性的活性氧或氧自由基,消耗大量SOD或使其活性下降,从而产生脂质过氧等现象。MDA含量可反映机体细胞脂质过氧化和机体细胞受自由基攻击的损伤程度。有研究[11]报道,高能膳食引起肥胖大鼠脂质代谢紊乱,可以诱导大鼠产生炎症反应和氧化应激现象,并影响机体的抗氧化能力,增强体内脂质过氧化损害。本实验结果也验证:高脂膳食诱导肥胖并引发TNF-α水平明显升高,进而出现血液和睾丸组织中MDA明显升高、SOD明显下降现象。因此高脂膳食大鼠睾丸组织形态学结构改变,可能因为长期高脂饮食诱发TNF-α增加、机体脂质过氧化增强而引起的。

本研究结果表明:高脂饮食大鼠经游泳运动或补充消脂散后,睾丸组织生精小管内各级生精细胞基本发育正常,排列整齐,管腔可见大量成熟精子,管间可见疏松的间质组织;运动组细胞脱落现象明显减弱;中药组大鼠生精细胞与基底膜间出现的脱离组织体积明显变小。可见游泳运动与补充复方中药消脂散明显改善高脂膳食诱导的大鼠睾丸组织结构变异。实验中同步得出的结果是:游泳运动或补充消脂散后大鼠TG、TC、肾周和睾周脂肪垫明显降低,血液和睾丸组织中MDA、TNF-α明显下降、SOD明显上升。本研究推测大鼠游泳运动和补充消脂散后降低脂肪沉积,降低TNF-α的分泌和脂质过氧化的发生,进而调节高脂膳食大鼠睾丸组织形态结构。

[1]Hammoud A O,Gibson M,Matthew Peterson C,et al.Obesity and male reproductive potential[J].American Society of Andrology,2006,27(5):619.

[2]齐君,李俊利,常福厚.中药降血脂作用的研究进展[J].内蒙古中医药,2007,26(1):59.

[3]李宁川,邓玉强,金其贯.运动训练及大豆多肽对高脂饮食诱导大鼠脂肪肝形成的干预作用[J].中国运动医学杂志,2011,30(11):76.

[4]翟玲玲,赵剑,白英龙,等.肥胖对小鼠生殖功能影响及与性激素关系[J].中国公共卫生,2011,27(2):204.

[5]朱照平.高脂血症对新西兰雄兔生殖器官、肝脏组织及瘦素、L一卡尼汀的影响[D].硕士学位论文,2006.

[6]金永涛.单纯性肥胖对雄性大鼠生殖器官发育及生育力的影响[D].硕士学位论文,2010.

[7]张凯,贾雪梅,汪渊,等.高脂饮食对小鼠睾丸超微结构的影响[J].安徽医科大学学报,2008,43(6):324.

[9]Li M W,Xia W,Mruk D D,et al.Tumor necrosis factor a reversibly disrupts the blood 1 testis barrier and impairs Sertoli-germ cell adhesion in the seminiferous epithelium of adult rat testes[J].J Endocrinol,2006,190(2):313.

[10]孙强,柴家科,姜恩魁,等.TNF-α对大鼠 Leydig细胞的作用及机制研究[J].解放军医学杂志,2008,33(1):55.

[11]程桦.肥胖、代谢综合征与炎症[J].国外医学(内分泌分册),2004,24(3):151.