运动和 2，3，7，8—四氯二苯并二噁英单独和联合作用对大鼠血脂的影响

蔡爱芳

摘 要：从运动与健康的视角出发，研究运动、 2，3，7，8-TCDD 两个因素及其联合作用对大鼠血脂的影响，试图发现运动能否改变 2，3，7，8-TCDD 这类环境内分泌干扰物对脂代谢的影响，来改变人类对肥胖等代谢性疾病发病机制的认识，为运动干预治疗代谢性疾病提供理论支持。采用2x2析因设计将 SD 大鼠随机分为 4 组，即对照组（ C）、运动组（ E）、染毒组（ T）和运动染毒组（ ET），每组 8 只。 腹腔注射染毒，首剂量 6.4μg/kg·bw，之后每隔 1 周给予上述剂量的 21%持续染毒，连续 7 周。尾部负重 5%bw 游泳运动，每周 5 天，每次 30 分钟。给药后第 1、 3、 4、 6、 8 周末内眦静脉取血检测血脂指标， 8 周末处死动物，称肝脏湿重、检测肝脏组织病理学。结果表明，染毒大鼠肝脏均呈现毒性效应，表现为肝脏湿重增加，肝脏组织出现明显的病理学改变，血清甘油三酯，总胆固醇增高。 毒性效用在 T 组大鼠表现更为明显， ET 组毒性效用较 T 组有所改善。析因分析结果表明，运动与 2，3，7，8-TCDD 对大鼠血脂联合作用效应为相加作用。以上结果提示，二噁英能够引起血脂增高，肝脏脂质沉积，运动可以改善二噁英造成的肝脏脂质沉积及脂质转运。

关键词：运动； 2，3，7，8-四氯二苯并二噁英；联合作用；血脂

中图分类号：G804.7 文献标识码：A 文章编号：1006-2076（2015）03-0067-06

Abstract：This article from the perspective of sports and health， studied the alone and combined effects of exercise and 2，3，7，8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin on serum lipid of rats， trying to find if the exercise can change environmental endocrine disruptors 2，3，7，8 - TCDD effects on lipid metabolism. In order to change new understanding of the pathogenesis of obesity and other metabolic diseases and provide a corresponding support for the hypothesis that exercise might prevent the metabolic diseases caused by dioxin. SD rats were subjected to 2x2 factorial experimental design and assigned randomly into four groups of eight rats each group， including control group （C）， exercise group（E）， TCDD exposure group （T） and the combined group （ET）. Groups T and ET were intraperitoneally given 2，3，7，8-TCDD in a first dose of 6.4μg/kg o w， and thereafter， they were administrated a maintenance dosage by 21% of the first dose weekly for 7 weeks. Groups E and ET swam 30 min every day with a tail load of 5% body weight for 5 days per week. The blood samples were collected through the inner canthus vein at the end of 1st， 3rd， 4th， 6th， 8th weekends， and[HT][HK]

二噁英是一种典型的持久性有机污染物， 环境中二噁英主要来源于化学工业生产过程、垃圾焚烧、汽车尾气排放等。 二噁英共包含210种化合物，其中2，3，7，8-四氯二苯并二噁英（ 2，3，7，8-TCDD） 毒性最强。 随着工业化的发展，二噁英污染有愈演愈烈的趋势。大量流行病学调查发现二噁英这种持久性有机污染物因其生物富集性、亲脂性、难降解、高毒性等特点，与人类发育异常、生殖障碍、免疫功能失调、代谢紊乱及癌症发生密切相关，严重危害到人类健康。近年来， 二噁英也引起了医学界广泛关注， 国外有些学者提出二噁英作为一种环境内分泌干扰物可以通过影响脂类代谢和脂肪生成而引起肥胖症的发生[1]目前我国膳食习惯趋向于摄入大量的脂类食物，这势必增加了亲脂性二噁英污染物的暴露机会。 致使二噁英干扰正常代谢而引发代谢性疾病。运动作为预防和治疗疾病的功效是大家有目共睹的。 本研究从运动与健康的视角出发，研究运动、 2，3，7，8-TCDD两个因素及其联合作用对大鼠血脂的影响，试图发现运动能否改变2，3，7，8-TCDD这类环境内分泌干扰物对脂代谢的影响，来改变人类对肥胖等代谢性疾病发病机制的新认识，为运动干预治疗代谢性疾病提供理论支持。

1 材料与方法[HTSS]

1.1 主要试剂与仪器

2，3，7，8-TCDD 购于美国 Cerilliant 公司（批号： ER061809-02）； 血清甘油三酯试剂盒、 血清总胆固醇试剂盒购于德国罗氏诊断有限公司； 苏木素-伊红染液购于赛驰生物有限公司； 油红 O 染液购于美国 Sigma 公司。 全自动生化分析仪 COBAS6000，德国罗氏公司； 冰冻切片机 CM1850， Leica 公司； 石蜡切片机RM2135， Leica 公司；光学显微镜 BX51 及 IPP 图像采集分析系统 OlymPus 公司。

1.2 实验动物分组及染毒、运动方案

7周龄VAF/SPF级雄性SD大鼠32只， 体重（230±15） g， 购自北京维通利华实验动物中心，许可证编号： SCXK（京）2012-0001。 适应性喂养并适应性运动7d后采用2×2析因设计[2-3]将大鼠按体重随机分为4组：对照组（ C组，等体积的溶剂玉米油）、运动组（ E组，等体积的溶剂玉米油+运动）、染毒组（ T组，2，3，7，8-TCDD染毒） 、运动染毒组（ ET组， 2，3，7，8-TCDD 染毒+运动） ，每组8只。 采用腹腔注射染毒，首次剂量6.4 μg/kg·bw， 之后每隔1周给予上述剂量的21%持续染毒[4]，连续7周。 采用尾部负重5%bw[5]游泳运动，水温（30±2）℃， 每天1次，每次30 min，每周5天。 国家标准啮齿类动物常规饲料喂养，自由饮水、饮食，自动控制昼夜循环（12 h/12 h），温度（22±2）℃，湿度（50±10）%。

1.3 观察指标与实验方法

观察大鼠摄食、饮水、活动、皮毛、大小便情况及体重变化等一般状况。分别于给药的第 1、 3、 4、 6、 8 周末前一天给予大鼠禁食， 内眦静脉取血，分离血清， 罗氏公司全自动生化分析仪测定甘油三酯、总胆固醇。 8 周末麻醉处死后取肝脏，准确称量肝脏湿重，计算肝脏脏器系数（肝脏湿重/体重×100%），肝脏组织部分置于 4%多聚甲醛中固定后做石蜡切片，常规 HE 染色， 部分用 OCT包埋剂包埋做冰冻切片，油红 O 染色， 进行组织病理学检查。

1.4 数据统计学分析

实验数据的计量资料用均数±标准差（[AKx-]±s）表示， SPSS17.0软件进行统计分析。 多组样本均数差异的显著性比较采用单因素方差分析，联合作用定性评价采用析因设计方差分析[6]，P<0.05为具有统计学差异。

2 结果与分析

2.1 实验过程中大鼠的表观状况

整个实验过程中， 各组大鼠皮毛光滑、精神状态良好、活动能力正常；眼、耳、鼻、口均未出现异常分泌物；摄食量、饮水量及大便等均未见明显异常。实验过程中各组动物体重随时间的变化如表1所示。由表1可见， 各组大鼠体重呈增长趋势，但每组增长趋势不同。实验结束时， E组、 T组、 ET组与对照组比较体重明显减轻， ET组表现更为明显，差异有统计学意义（P<0.01）。析因方差分析表明运动对大鼠体重主效应明显（F=15.24，Sig=0.001），2，3，7，8-TCDD对大鼠体重主效应明显（F=9.159，Sig=0.005），运动与2，3，7，8-TCDD对大鼠体重的交互效应不明显（F=1.382，Sig=0.250），即无明显的协同或拮抗作用。从研究结果可以看出，E组大鼠体重显著减轻，T组大鼠体重显著减轻，ET组大鼠体重减轻更加明显，说明两者联合作用对大鼠体重的影响增强，由于析因分析表明运动与2，3，7，8-

3 讨论

3.1 运动与2，3，7，8-TCDD单独及联合作用对大鼠一般健康状况的影响

本实验研究运动与2，3，7，8-TCDD的单独及联合作用效应。结果表明，实验过程中，各组大鼠精神状态、活动能力等没有明显异常。与前人吴景欢[7]报道亚慢性接触TCDD的大鼠皮毛颜色正常，动作灵敏，活动自如，能够自由进食、饮水，食物和水的消耗情况与未接触TCDD对照组大鼠相似的文献一致。Croutch C等[4]报道SD大鼠首次给予3.2 μg/kg·bw的2，3，7，8-TCDD，然后用维持剂量发现大鼠体重增加较正常对照组大鼠缓慢，第9周开始体重与对照组比较有明显差异（P<0.05），说明2，3，7，8-TCDD染毒能够影响大鼠体重的自然增长。大量文献曾报道适宜强度的有氧运动可以减控大鼠体重。本研究结果显示，各组大鼠体重呈现出不同的增长趋势，8周实验结束时，E组、T组、ET组与对照组比较体重明显减轻，差异有统计学意义（P<0.01）与前人文献报道相一致。各组大鼠中ET组增长最慢，体重最低，认为这是运动和2，3，7，8-TCDD联合作用的结果。由于析因分析表明运动与2，3，7，8-TCDD对大鼠体重的影响无明显协同或拮抗作用，可初步判断二者联合作用只是简单的相加作用。

3.2 运动与2，3，7，8-TCDD单独及联合作用对大鼠肝脏的影响

大量研究已经证实2，3，7，8-TCDD肝脏毒性非常明显，急性TCDD染毒后引起肝脏毒性以肝脏肿大、实质细胞增生与肥大为共同特征。通常用肝脏系数这个简易指标来评价肝脏毒性。本实验结束时，T组、ET组肝脏湿重、肝脏系数明显增加，与C组比较差异有统计学意义（P<0.01），Boverhof等[8]研究发现给予小鼠30 μg/kg·bw TCDD，24小时后肝脏系数开始明显增加（P<0.05），并发现肝脏系数增加随着TCDD染毒剂量的增加而增加。本实验大鼠经过8周2，3，7，8-TCDD持续染毒，虽没有引起大鼠精神状态、活动能力等表观状态的改变，但已经影响到肝脏组织，出现前人文献报道的肝脏肿大的肝毒性特征。肝脏是脂质从头合成的主要部位，肝脏出现毒性改变，势必会影响到肝脏中脂质代谢的合成和转运。本实验组织病理学结果显示常规HE染色，C组、E组结构正常，ET组、T组肝细胞排列紊乱，并伴有炎症细胞浸润。表明2，3，7，8-TCDD持续染毒8周，损害了肝脏组织，ET组肝细胞内存在细小的脂滴小泡，T组存在大小不一的脂肪空泡。因为糖原沉积和水样变也可呈现出空泡，为了进步证明是脂肪变性，又进行了肝脏油红O染色，结果显示，C组、E组未看到明显红色脂肪滴，而T组出现弥漫性红色脂肪滴，ET组出现散在的红色脂肪滴。氧化应激反应是2，3，7，8-TCDD发挥毒性作用的重要环节。大量研究报道2，3，7，8-TCDD引起氧化应激反应促使体内过量活性氧产生，促氧化与抗氧化系统之间平衡被打破，造成多种器官损伤。TCDD发挥的毒性作用是通过与芳香烃受体（AhR）结合后，诱导相应基因、蛋白表达，改变酶的活性。导致氧化应激，使体内生物氧化反应中产生活性氧过量[9]。因此，可以推测本研究发现常规HE染色ET组、T组发生病理学改变可能是由于TCDD诱导的氧化应激引起，ET组病理改变没有T组明显，分析认为是由于长期有氧运动起了抗氧化的作用。Sugihara等[10]报道一次性给小鼠口服40 μg/kg·bw TCDD，XO/XDH的活性氧、乙醛氧化酶的水平增高，损伤了细胞膜，可造成小鼠肝脏脂肪变性，特别是在肝中央静脉周围。TCDD诱导代谢和基因表达的变化涉及到脂质代谢与运输、胆汁酸代谢、胆碱代谢、糖酵解及甘油磷脂代谢。Sato等[11]用基因芯片及定量PCR技术研究发现低剂量TCDD就可以通过芳香烃受体来引起肝脏基因表达变化来调节肝脏昼夜节律、脂肪酸、胆固醇的生物合成、脂肪细胞的分化及糖代谢，从而影响到能量代谢。小鼠脂质代谢的改变导致肝脏中甘油三酯、单不饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸的增加，并诱导CD36和其他细胞表面受体及脂肪酶和FA-结合蛋白表达。因此，可以推测本研究油红O染色发现ET组、T组存在脂质沉积，可能是由于TCDD诱导的脂质代谢与运输发生变化引起。ET组脂质沉积与T组比较明显脂肪沉积要少，认为是由于长期有氧运动能够改善2，3，7，8-TCDD导致的脂质在肝脏中的沉积。

3.3 运动与2，3，7，8-TCDD单独及联合作用对大鼠血脂的影响

肝脏、脂肪组织及小肠是合成甘油三酯、胆固醇的主要场所，以肝脏的合成能力最强。内源性甘油三酯主要靠极低密度脂蛋白运输。当肝脏合成和分泌极低密度脂蛋白的量超过了肝外组织的利用能力时，甘油三酯就会存积在血浆中。内源性胆固醇主要靠低密度脂蛋白转运，高密度脂蛋白参与胆固醇的逆向转运，将肝外组织细胞内胆固醇转运到肝脏转化为胆汁酸后排出体外。Nishiumi等[12]发现以1μg/kg·bw剂量的TCDD给豚鼠腹腔注射，7天后血清甘油三酯、总胆固醇分别是对照组的3倍和2倍。Sato[11]等研究证实TCDD能够干扰乙酰乙酰辅酶A合成酶、HMG-CoA合成酶1、固醇调节元件结合因子2等胆固醇合成代谢关键酶的基因表达，从而影响胆固醇的代谢。Olsen H[13]报道TCDD可以使葡萄糖的摄取受到抑制，脂肪细胞中脂蛋白脂肪酶的活性降低。当细胞摄取葡萄糖量减少时，就使得肝细胞膜上低密度脂蛋白受体下调，而低密度脂蛋白代谢的主要途径就是通过肝细胞膜上低密度脂蛋白受体来进行的，如果该受体下调将会升高血清低密度脂蛋白浓度，则血清胆固醇浓度就会升高。血清甘油三脂在脂蛋白脂肪酶的作用下水解后转移到脂肪组织中，如果脂蛋白脂肪酶活性降低就导致血清中甘油三酯升高和脂肪组织耗竭。本研究结果显示实验结束时，T组、ET组血清甘油三酯、总胆固醇增加，与C组比较差异有统计学意义（P<0.01，P<0.05），结果与前人文献报道相一致。有关运动改善血脂水平文献报道较多，低强度有氧运动可以显著降低血清甘油三酯、总胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇，而显著提高高密度脂蛋白胆固醇[14-15]。有氧运动[16-18]可以提高低密度脂蛋白受体的活性，增加受体转录、蛋白表达，增加对低密度脂蛋白胆固醇的摄取而显著改善血脂水平，从而起到防治血脂异常的作用。本实验析因方差表明，运动对大鼠血清甘油三酯主效应明显，E组大鼠血清甘油三脂降低，而T组、ET组大鼠血清甘油三酯显著增加，并且ET组比T组增加幅度小，充分表明运动能够改善2，3，7，8-TCDD导致的血脂增高。

4 结论

本研究实验条件下，运动和2，3，7，8-TCD单独和联合作用都会影响到血清甘油三脂、总胆固醇的变化。2，3，7，8-TCDD可以引起肝脏毒性，损害肝脏组织，诱导肝脏脂质沉积。8周游泳运动可以改善肝脏损害及脂质沉积状况。但2，3，7，8-TCDD通过AhR来改变脂质代谢与转运作用机制复杂，运动改善脂质代谢的机制也与运动时间，方式等有关，因此运动与2，3，7，8-TCDD联合作用的具体机制尚待进一步系统研究。

参考文献：

[1]Grün F， Blumberg B. Environmental obesogens： organotins and endocrinedisruption via nuclear receptor signaling[J]. Endocrinology， 2006， 147（ 6 Suppl）：S50- 55.

[2]胡良平.口腔医学科研设计与统计分析[M].北京：人民军医出版社，2007：227-231.

[3]倪宗瓒.医学统计学[M].北京：高等教育出版社，2004：127-129.

[4]Croutch C R， Lebofsky M， Schramm K，et al.2， 3， 7， 8-Tetrachlorodibenzo-pdioxin （TCDD） and 1， 2， 3， 4， 7， 8-hexachlorodibenzo-p-dioxin （HxCDD） alter body weight by decreasing insulin-like growth factor I （IGF-I） signaling[J]. Toxicological Sciences， 2005， 85（1）： 560-571.

[5]严翊，谢敏豪.大鼠游泳运动的最大乳酸稳态负荷的确定—乳酸最小试验[J].北京体育大学学报，2010（9）：43-45.

[6]张蕾，徐镜波，杨丽. 析因试验设计在环境污染物联合毒性研究中的应用[J].干旱环境监测，2004，18（1）：20-22.

[7]吴景欢.亚慢性接触 TCDD 对成年大鼠空间学习和记忆及海马 CA1 区长时程增强的影响[D].汕头：汕头大学，2010.

[8]Boverhof D R， Burgoon L D， Tashiro C，et al.Temporal and dose-dependent hepatic gene expression patterns in mice provide new insights into TCDD-mediated hepatotoxicity[J]. Toxicological Sciences， 2005， 85（2）： 1048-1063.

[9]Heid S E，Walker M K，Swanson H I，et al.Correlation of cardio toxicity mediated by halogenated aromatic hydrocarbons to aryl hydrocarbon receptor activation[J].Toxicological Sciences， 2001，61 （1）：187-196.

[10]Sugihara K， Kitamura S， Yamada T，et al.Aryl hydrocarbon receptor （AhR）-mediated induction of xanthine oxidase/xanthine dehydrogenase activity by 2， 3， 7，8-tetrachlorodibenzopdioxin[J]. Biochem Biophys Res Comm， 2001， 281：1093-1099.

[11]Sato S， Shirakawa H， Tomita S，et al. Low-dose dioxins alter gene expression related to cholesterol biosynthesis， lipogenesis， and glucose metabolism through the aryl hydrocarbon receptor-mediated pathway in mouse liver[J]. Toxicology and applied pharmacology， 2008， 229（1）： 10-19.

[12]Nishiumi S， Yabushita Y， Furuyashiki T，et al.Involvement of SREBPs in 2，3，7，8tetrachlorodibenzopdioxininduced disruption of lipid metabolism in male guinea pig[J]. Toxicol Appl Pharmacol， 2008， 229（3）： 281-289.

[13]Olsen H， Enan E， Matsumura F. Regulation of glucose transport in the NIH 3T3 L1 preadipocyte cell line by TCDD[J]. Environmental health perspectives， 1994，102（5）： 454.

[14]史仍飞，袁海平，刘学，等.不同强度运动对大鼠脂质代谢的影响及机理探讨[J].中国运动医学杂志，2004，22（5）：509-510.

[15]吴小平，张胜.不同强度耐力运动对血清总胆固醇、脂蛋白水平的影响[J].体育科技， 1996（1）.

[16]颜宜苣，张勇.有氧运动对高胆固醇血症大鼠肝脏低密度脂蛋白受体活性调节[J]. 中国应用生理学杂志，1997，13（1）：18-20.

[17]赵斐，张娜，张勇.有氧运动改善高脂血症分子机理的研究 IV.有氧运动上调饮食性高脂血症大鼠肝脏 LDL-R 基因表达[J]. 中国运动医学杂志，2002（2）.

[18]蔡蕾，陈吉棣.运动和山楂对大鼠高脂血症的治疗作用及其机理的研究[J].中国运动医学杂志，2000，19（1）：29-32