短期有氧运动对糖尿病大鼠肾功能的影响

陈　木,唐赵平

(巢湖学院 体育系，安徽省 巢湖市 238000)

前言

40%的I型或II型糖尿病患者受肾病的侵袭，是导致终末期肾病的原因[1]。肾病早期的临床迹象是微白蛋白尿。如果没有特意进行干预，微白蛋白尿可能促进明显的肾病。高血糖使得血压水平上升，遗传易感性是糖尿病肾病发展的主要危险因素。高血糖能引起一系列复杂的病理生理过程。晚期糖基化终产物的蓄积和肾小球膜结构的改变可能促进肾损伤。因此，血糖的调节可能改善糖尿病肾病的进程。糖尿病控制与并发症试验和英国前瞻性糖尿病研究明确指出渐进性控制血糖能显著降低糖尿病患者微白蛋白尿和显性肾病发生的危险[2]。几十年来，运动、饮食和药物被认为是糖尿病治疗的基石。

众所周知有氧运动改善糖尿病患者的血糖控制和降低心血管疾病的死亡率[3]。但是，运动导致肾血液动力学和蛋白质分泌的完全改变，降低肾血流和肾小球滤过率。急性运动增加尿蛋白排泄[4]，运动对糖尿病肾病的全部影响存在争议。运动通过影响肾血流量和减少肾小球毛细血管壁负电荷而增加肾小球通透性[5]，运动诱导氧化应激也可能促进运动性蛋白尿的发生[6]。而且，对于没有微白蛋白糖尿的病患者使用急性运动诱导的微白蛋白尿作为检测早期糖尿病肾病的激发试验[7，8]。虽然一些研究表明身体活动加速糖尿病肾病的进程[9]，几项对蛋白尿的糖尿病动物随机试验显示有氧运动降低尿蛋白排泄[10，11]。也有研究显示糖尿病患者进行规律的有氧运动对微白蛋白尿的发生起到防治作用[12，13]，降低肾小球微细结构损伤。较少的几项研究显示运动强度和持续时间似乎影响肾脏应答[14，15]。因此，实验的目的是通过测量链脲霉素诱导

的糖尿病大鼠模型的微白蛋白尿和肌酐清除率来研究规律的有氧运动对肾功能的影响。

1　方法

1.1　动物

Wistar白化雄性大鼠，体重为150～300g。依据实验目的，大鼠分为四组。坐式对照组(ZD；n=15)；运动对照组(YD；n=15)；坐式糖尿病组(ZT；n=15)和运动糖尿病组(YT；n=15)。分笼饲养。自由饮食。室温为23±2°C，12小时光照循环。

1.2　实验方案

1.2.1建立糖尿病大鼠模型

经颈静脉注射45 mg/kg链脲霉素建立糖尿病模型[16，17]。对照组大鼠注射同等剂量的0.1M柠檬酸缓冲液。注射链脲霉素后48～72小时，通过评估尿液中血糖检验建模是否成功。注射链脲霉素后，对动物尽享4周稳定期的观察。

1.2.2运动方案

稳定期后，运动组大鼠在跑台上进行为期8周的有氧运动。运动前，大鼠放置与跑台上30分钟以适应跑台运动，每天2次，共2天。运动实验时，跑台坡度为8°，每天2次，每周5天。运动方案安排如下：前两周，跑速为12 m·min-1，共10分钟，随后的3周，跑速为22-23 m·min-1，共40分钟，最后的3周，跑速为23-25 m·min-1，共60分钟。相关的研究指出，这样的强度是适当的，相当于大鼠75%的运动能力[18，19]。运动在每天相同时间进行，两次运动间有大约4小时的休息期。对照组大鼠笼中饲养直到实验结束。

1.3　血糖测定

4周稳定期末和最后的实验前尾静脉取血样，测定对照组和运动组大鼠的血糖。用酶联比色法测定血浆葡萄糖水平。

1.4　尿蛋白和肌酐水平

在训练8周末，大鼠置于个体代谢笼中，最后一次运动后12～24小时收集24小时尿液，主要是消除运动的急性影响。所有样本-70°C保存，用于分析。用Jaffé法测定尿肌酐水平[20]。艾司巴赫氏定量法测定尿蛋白。

1.5　血浆肌酐水平

实验结束后24小时，对所有动物进行尿液收集。实验结束，动物腹膜内戊巴比妥(50-75 mg·kg-1)麻醉。气管内插管连接于通风机。颈动脉插管连接于压力传感器，记录血压。实验结束从颈动脉收集血样，-70℃储存用于肌酐测定。用Jaffé法测定血浆肌酐水平[20]。

1.6　肌酐清除率

尿肌酐浓度(mg·ml-1)×尿量(ml·min-1)÷血浆肌酐浓度(mg·ml-1))=肌酐清除率

2　统计分析

使用SPSS18.0对数据进行统计分析。单因素方差分析进行比较。用邓肯检验评价组间差异。p<0.05具有统计学意义，选择95%为可信度区间。数据表达为平均值±标准差。

3　结果

研究中，12周末ZD、YD和YT大鼠体重增加明显(p<0.001)(表1)。但是，ZT组体重没有显著差异(开始体重：220.5±8.2g；最后体重：225.2±7.3g)。注射链脲霉素4周后，测定血糖水平。糖尿病大鼠血糖水平显著高于对照组(p<0.05)。直到实验结束前仍显著高于对照组(p<0.05)。但是，随着8周的训练，运动糖尿病大鼠的血糖水平显著低于坐式糖尿病大鼠的血糖((p<0.05)(见表2)。

表1　实验前和12周试验后体重变化(平均值±标准差)

**p<0.01,***p<0.001表示同组与初始值相比。#p<0.05 表示组间最后值相比。

表2　有氧运动前后血糖水平变化(平均值±标准差)

*p<0.05表示ZD组和YD组相比。#p<0.05表示ZT组运动前后值比较。

ZD(137.1±8.9 mmHg)、YD(117.7±7.5 mmHg)、ZT(108±9.05 mmHg)和YT(111.1±5.6 mmHg)四组的平均血压没有显著差异。大鼠的所有血压值与文献中一致[21，22]。YT(301.1±45 μgr·day-1)、YD(131.7±21.3 μgr·day-1)和ZD(159.8±24.4 μgr·day-1)的微白蛋白尿没有显著差异。但是，ZT组微白蛋白尿(594.1±154.6 μgr·day-1)显著高于其他组(p<0.01)(图1)。

图1　4组微白蛋白尿的值(平均值±标准差)。**p<0.01表示各组间的比较。

ZT组肌酸清除率(CCr)值(616.8±124.9 μl·min-1)显著低于ZD组的值(1412±312 μl·min-1)(p<0.05)。YT组CCr值(926.5±147.8 μl·min-1)显著高于ZT组的值(616.8±124.9 μl·min-1)，但两组间没有显著差异。即使YD组CCr(814±111 μl·min-1)显著低于ZD组(p<0.05)，但是，没有发现YD组与糖尿病组之间存在显著差异(图2)。

图2　4组肌酐清除率值(平均值±标准差)。*p<0.05各组间的比较。

实验表明，运动糖尿病大鼠最后的血糖水平显著低于初始值。坐式糖尿病组大鼠显现相反的结果。而且，YT组、YD组和ZD组体重显著增加，但ZT组体重没有增加。这些结果表明规律的有氧运动改善糖尿病大鼠的血糖控制和代谢过程。

4　讨论

很多实验都研究了运动对糖尿病患者的血糖控制。Boule等[23]进行的meta分析显示，运动对血糖控制有统计学和临床的显著有益效应，这个效应不受体重降低的影响。虽然已知急性运动对肾功能产生有害影响，规律运动对肾功能的影响是不同的[24]。虽然一些研究显示身体活动加速糖尿病肾病的进程[9]。几项研究报道运动显著改善糖尿病大鼠代谢控制和降低微白蛋白尿[10，11]。相反，Albright等[25]报道跑台运动对尿蛋白没有产生任何改变。最近，Lazarevic等[13]也指出II糖尿病患者进行6个月的有氧运动后微白蛋白尿患病率倾向于降低。

实验中，ZT组存在高水平微白蛋白尿是糖尿病肾病发生的证据。YT组、YD组和ZD组微白蛋白尿水平没有显著差异。糖尿病控制与并发症试验(DCCT)和英国前瞻性糖尿病研究(UKPDS)指出，严格的血糖控制显著降低微白蛋白尿的危险[2]。研究结束时，ZT组CCr水平显著低于ZD组(p<0.05)。这个结果与显性糖尿病肾病一致。YD组CCr值显著低于ZD组(p<0.05)，YD组CCr水平非预期的降低表明规律运动也可能对肾功能导致有害影响。这个结果可能是肾脏缺血再灌注损伤和/或运动诱导的氧化应激导致的。反复少量局部缺血可能是运动动物低水平的CCr引起的。同时，运动诱导的氧化应激可能促进YD组运动后CCr降低的发生[6，28]。另一方面，运动强度和持续时间的作用是肾脏对运动应答的一个重要因素。Poortmans等[4]指出，不同持续时间和强度的运动对肾脏的影响不同，运动后蛋白尿与运动强度而不是持续时间直接相关。Melin等[31]研究指出糖尿病大鼠肾脏缺血损伤的易感性增加。但是，笔者的研究中，YT组CCr水平与YD组没有差异。表明高血糖是在缺血性肾衰的发生中的最可能促进因素和肾缺血再灌注损伤前的代谢控制保护肾损伤[29]。

5　结论

运动与饮食和药物是糖尿病治疗的基石，但急性运动导致肾血液动力学和蛋白质排泄的深刻变化，同时降低血流量和肾小球滤过率，增加尿蛋白排泄。因此，运动对糖尿病肾病的影响存在争议。规律的有氧运动能有效控制血糖水平，尽管降低了肌酐清除，但可以对微白蛋白尿的发生有预防作用，需要进一步研究评价预防糖尿病肾病的最佳运动强度和持续时间。

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