运动和魔芋多糖对2型糖尿病大鼠糖、脂代谢及抗氧化功能的影响

阮 凌

（安康学院 体育学院，陕西 安康 725000）

糖尿病是一种全球性的慢性疾病，正威胁着人类健康。糖尿病已经成为世界范围内重大的公共卫生问题，其中2型糖尿病是代谢紊乱等多种因素造成的，主要是由于胰岛β细胞中胰岛素分泌相对降低，或者绝对不足以及外周主要胰岛素靶组织肌肉、脂肪和肝脏存在着胰岛素抵抗引起的长期高血糖造成的。糖尿病的改善、治疗也是目前国内外研究的热点问题。本研究选用运动疗法和饮食疗法相结合方式，即选用运动和魔芋多糖单独或联合的方式对2型糖尿病模型大鼠进行干预，研究有氧运动和魔芋多糖单独或联合方法对改善2型糖尿病患者糖、脂代谢和抗氧化功能的影响作用，为2型糖尿病的预防、改善和治疗提供新的思路和理论依据。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

1.1.1 实验动物

2月龄SPF级雄性糖尿病模型大鼠，体重180±40g，由西安交通大学医学院动物中心提供。

1.1.2 实验仪器及试剂

722分光光度计（上海精密科学仪器），台式高速冷冻离心机（5417R），7020全自动生化分析仪（HITACH公司）。胆酸钠、胆固醇、苏木素、多聚甲醛（南京建成生物工程研究所）；水合氯醛（天津化学试剂六厂）；SOD、MDA检测试剂盒（南京建成生物工程研究所）。

1.1.3 魔芋多糖饲料配方

采用10%的魔芋多糖混合基础饲料（面粉20%、米粉10%、玉米20%、鼓皮25%、豆料20%、鱼粉2%、鸡骨粉3%；其中，脂肪提供能量占18%、蛋白质占32%，碳水化合物占50%） 添加成分和水按一定比例混合成团，将混匀的饲料团块填充到实验大鼠特配饲料自制装置中，压实，然后用注射器活塞将饲料推出，魔芋多糖特配饲料采用高温烘干。

1.2 实验方法

1.2.1 实验动物分组

实验大鼠50只，经跑台适应性训练一周后随机分为5组（每组10只）：正常对照组（A组），2型糖尿病对照组（B组），2型糖尿病运动组（C组），2型糖尿病魔芋多糖组（D组），2型糖尿病联合强度运动组（E组）。

1.2.2 运动形式和强度

大鼠运动负荷的设定是根据大鼠的健康情况以及参考BedfordTG经典跑台实验模型来设计。运动组大鼠运动强度为中等强度：20m/min，运动时间：1小时/次，每周5次，共计运动6周。

1.2.3 实验取材

大鼠腹腔注射10%水合氯醛（0.35～0.40ml/kg bw） 麻醉，腹主动脉取血，用于血脂指标测试。取材前大鼠禁食12h，所有器材均采用高温高压灭菌锅进行高温（200℃）消毒6h。大鼠称重后，腹腔注射10%水合氯醛（0.35~0.40ml/kg体重） 麻醉，腹主动脉取血3ml，静置1小时，4℃离心机（4000rpm） ×5min，离心后取血清。

1.2.4 测试指标

1.2.4.1 通过全自动生化分析仪测定大鼠血清生物化学指标：血糖、胰岛素水平、甘油三酯（TG）、总胆固醇（TC）、低密度脂蛋白（LDL-c）、高密度脂蛋白（HDL-c）、谷丙转氨酶（ALT）、谷草转氨酶 （AST）。

1.2.4.2 采用试剂盒测试大鼠肝脏抗氧化指标：SOD、MDA。

1.3 统计学方法

应用SPSS16.0统计软件和Excel 2007加载软件包对各组实验数据进行分析。实验数据采用平均数±标准差（Mean±SD） 表示，所有计量资料间比较在确定方差齐性后（P>0.05），进行组间比较；各组间采用单因素方差分析，两样本间比较采用T检验，以P<0.05为差异，具有统计学意义，P<0.01为具有非常显著性差异。

2 实验结果

2.1 实验大鼠空腹血糖和空腹胰岛素指标情况

从表1可看出，实验大鼠空腹血糖指标表现为：A组低于其它各组；与B组相比，C组和D组均降低（P<0.01）；与D组相比，E组降低（P<0.01）。实验大鼠空腹胰岛素水平表现为：A组低于其它各组，与B组相比，E组降低（P<0.01），与D组相比，E组降低（P<0.01）。

表1 实验大鼠空腹血糖和空腹胰岛素指标

2.2 实验大鼠血脂指标情况

从表2可看出，实验大鼠TG指标表现为：A组低于其它各组；与B组相比，C组降低，具有非常显著性差异（P<0.01），E组也降低（P<0.01）；与D组相比，E组降低（P<0.05）。实验大鼠TC指标表现为：A组低于其它各组，与B组相比，运动组降低，且具有显著性差异（P<0.05）。实验大鼠LDL-c指标表现为：A组低于其它各组，与B组相比，其他各组均降低，具有显著性差异（P<0.05）；其中E组降低最明显（P<0.01），与C组相比，E组降低（P<0.01），与D组相比，E组降低（P<0.05）。实验大鼠HDL-c指标表现为：与B组相比，其他各组均升高，具有显著性差异（P<0.05）。

表2 实验大鼠血脂指标 mmol/L

2.3 实验大鼠血清ALT、AST指标情况

从表3可以看出，实验大鼠血清ALT指标表现为：A组低于其它各组，与B组相比，C组、D组和E组降低，且具有非常显著性差异（P<0.01）；与D组相比，E组降低，有显著性差异。实验大鼠血清AST指标表现为：与B组相比，C组、D组和E组降低，且具有显著性差异（P<0.05）；与C组相比，D组和E组降低，且具有显著性差异（P<0.05）。

表3 实验大鼠血清ALT、AST指标 U/L

2.4 实验大鼠肝脏SOD和MDA指标情况

从表4中可看出，实验大鼠SOD指标表现为：B组低于其它各组，与B组相比，其他各组SOD水平均升高，其中D组升高，具有显著性差异（P<0.05），C组和E组升高，且具有非常显著性差异（P<0.01）；与D组比较，C组升高（P<0.05），E组升高（P<0.05）。实验大鼠MDA指标表现为：C组较B组下降，且具有显著性差异（P<0.05），E组降低（P<0.01）。

表4 实验大鼠肝脏SOD、MDA指标

3 讨论

3.1 运动对2型糖尿病患者血糖和血脂的影响

运动一直被认为是一种的健康生活方式，在2型糖尿病综合治疗中，运动疗法的重要性较高。一些研究结果表明了运动能够减少2型糖尿病机体TG、TC、FFA含量。Alsubiheen A等人[1]研究发现，经过8周太极拳运动，对改善2型糖尿病中老年人TC效果最好。而在降血糖方面，Cunha V N研究发现，体育锻炼能够控制血糖[2]，Kim C S等人也发现，经常性训练可以改善大鼠糖耐量和GLUT4的水平[3]。KIM等人发现，有规律的运动可以降低2型糖尿病患者氧化应激[4]。在2型糖尿病治疗中，医生多建议患者选择有氧运动作为主要的运动方式，最适宜的运动方式是持之以恒的中低强度较长时间的有氧运动。但运动对2型糖尿病的治疗效果仍需要大量科学依据的支撑和证明。

本次实验研究发现，A组血脂各指标如血清TG、TC指标低于其它各组；B组高于其它各组，C组、D组降低非常显著（P<0.01）；而C组与D组相比，TG、TC浓度下降更显著，表明运动对脂代谢更具有调节作用，这可能与运动对能量的消耗增加有关[5]。机体一方面通过加速脂肪分解供能，另一方面运动可以增强机体对胰岛素的敏感性，胰岛素调节的许多酶的活性发生改变，促进肌细胞对游离脂肪酸（FFA） 的摄取增加[6]。本次实验结果与King L B的实验结果一致，证实了规则、周期性中小强度的有氧运动有益于健康[7]。因此，在制定2型糖尿病运动疗法时，要先充分考虑2型糖尿病患者的病情发展程度，再合理安排适量的运动强度和运动形式。

谷丙转氨酶（ALT） 是一种肝特异性的转氨酶。血清中的ALT活性升高是因为从受损的肝细胞泄漏的结果，是反映肝细胞损伤的敏感指标。正常情况下，谷草转氨酶（AST） 存在于组织细胞中，其中心肌细胞含量最高，其次为肝脏，血清中含量极少。AST主要存在于肝细胞线粒体内，当肝脏发生炎症时，才会引起谷草转氨酶在血清中浓度偏高。Kawanishi N等人[8]研究发现，通过5d/w，60min/day的训练可以降低肝脏损伤物ALT水平。Fealy C E等人[9]研究结果显示，短期运动可以减少血清中AST、ALT含量。本研究结果显示，通过6周运动训练，与B组相比，C组大鼠血清AST、ALT水平均显著下降（P<0.05，P<0.01），说明长期进行有氧运动，在一定程度上可以防止2型糖尿病患者肝细胞损伤，减少血清中转氨酶含量；同时也印证了有氧运动能够改善肝脏转氨酶水平。

3.2 魔芋多糖对2型糖尿病的治疗效果

3.2.1 魔芋多糖对2型糖尿病者血糖、血脂及肝功能酶的影响

魔芋多糖是从魔芋精粉中提取的天然植物多糖物质，是可溶性的优质膳食纤维，具有亲水性、流变性、凝胶性、抗菌性、可食用性、低热值性等多种特性。魔芋多糖吸水性强，吸水后具有强大的膨胀力，膨胀系数为自身体积的80～100倍，其分子量大、水合能力强和不带电荷等特性也决定了它优良的增稠性质，这些特点使得魔芋多糖在胃肠道吸水后成为具有粘性的大分子纤维素。魔芋多糖是葡萄糖和甘露糖以β-1,4糖苷键的形式结合而成，不能被人体及动物体内的淀粉酶水解消化，所以食用后随粪便排出体外而不能为机体吸收。

空腹血糖是反应胰岛β细胞功能，代表基础胰岛素分泌的指标。2型糖尿病在其早期，存在单纯餐后高血糖状态，此时胰岛素敏感性己降低。糖尿病病程较短，空腹血糖不高，微血管并发症较少。近年来的研究证实，魔芋中所含的葡萄甘露聚糖对降低糖尿病患者的餐后血糖有较好的效果，因其分子量大，粘性高，能延缓葡萄糖的吸收，可有效降低餐后血糖，从而减轻胰岛的负担，是糖尿病良好的辅助药物。

此次动物实验证明，魔芋多糖能改善2型糖尿病患者机体脂质沉积，改善2型糖尿病患者血糖、胰岛素水平，其血脂紊乱明显降低，TG、TC、LDL-c、AST、ALT降低，HDL-c升高；从而阻止2型糖尿病进一步发展，但其具体机制仍需进一步探讨。

3.2.2 魔芋多糖对2型糖尿病的抗氧化作用

魔芋多糖是一种多糖类物质，主要通过清除自由基、抑制自由基生成和脂质过氧化、调节抗氧化相关酶活性等机制发挥抗氧化作用。魔芋多糖本身就是ROS的清除剂，能够有效的清除羟基、超氧化物和金属诱导基因，从而保护氧化应激对细胞膜的脂质过氧化和DNA损伤。魔芋多糖能减少过氧化物的生成，使过氧化物酶和氧化型谷胱甘肽还原酶活性正常化，恢复谷胱甘肽水平和SOD活性，从而增强机体自由基抗氧化防御系统的功能，其作用要强于经典的抗氧化剂维生素E、维生素C等。已有研究[10-11]表明，慢性氧化应激反应促进游离脂肪酸氧化产生细胞毒性，可能导致细胞炎症因子上调同时消耗肝抗氧化剂的水平。此外，增强的脂质过氧化反应产生的副产物MDA进一步刺激细胞因子的产生。而魔芋多糖降低MDA主要是通过增加包括超氧化物歧化酶，谷胱甘肽过氧化物酶和过氧化氢酶等肝脏的肝抗氧化剂的水平，从而减少机体自由基的产生。

本实验研究发现，D组SOD含量较B组升高，而MDA下降，都具有显著性差异。魔芋多糖主要通过清除或抑制ROS生成，抑制脂质过氧化、调节抗氧化相关酶活性等机制发挥抗氧化作用。魔芋多糖可保护2型糖尿病大鼠体内抗氧化物酶的活性，使肝组织存在的氧化应激和脂质过氧化紊乱得以改善，这可能与魔芋多糖提高机体抗氧化酶的活性有关，从而维持机体氧化及抗氧化系统的动态平衡，减少自由基的毒副作用，进而降低机体的脂质过氧化反应，从而起到保护机体的作用。

魔芋多糖的减肥、降脂降糖、润肠通便作用已经被很多研究所证实，对于魔芋多糖的降脂降糖机理，目前认为主要是与魔芋多糖的吸水膨胀较强，能充盈胃肠道减少食物摄入和粘附营养素以利于排出有关。

本研究结果显示，运动或魔芋多糖给药单独干预均能改善2型糖尿病大鼠血脂、肝酶和提高抗氧化能力，这两种单独干预方式对改善2型糖尿病起到一定作用。但两者联合是否具有叠加效应？通过6周的有氧运动联合魔芋多糖联合干预后，本研究发现，联合干预减低了E组大鼠血糖、胰岛素水平、血脂、ALT、AST等指标。在TG、TC指标上，E组比B组非常显著性降低；比C组、D组显著性降低；E组与B组、C组相比，LDL-c指标非常显著降低，而HDL-c指标显著性升高，提示联合干预有效降低了2型糖尿病患者糖、脂代谢紊乱，加速了脂代谢，可能延缓了2型糖尿发病进程。

本研究结果还显示，与其它2型糖尿病组相比，E组SOD水平升高，说明联合干预明显增强了2型糖尿病大鼠肝细胞抗氧化能力，而MDA水平降低，表明联合干预一定程度上降低了2型糖尿病大鼠的脂质过氧化。

4 结论

2型糖尿病实验大鼠经过6周运动和魔芋多糖单独或联合干预后，测得实验大鼠的血糖、胰岛素水平、血指指标表明，干预明显改善2型糖尿病大鼠糖、脂代谢紊乱，减少了脂质沉积，降低转氨酶含量，降低脂质过氧化水平，提高机体抗氧化能力。研究结果提示，单独与联合干预方式均有效的延缓了2型糖尿病进一步发展，有促进2型糖尿病转归的作用；其中运动和魔芋多糖联合干预方式对2型糖尿病的改善具有叠加效应。

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