营养性动物肥胖模型在运动减肥研究中的应用分析*

李志刚 马梅玉

营养性动物肥胖模型在运动减肥研究中的应用分析*

李志刚 马梅玉

（百色学院 体育学院，广西 百色 533000）

营养性动物肥胖模型已成为运动减肥研究中常用的工具，从建模的动物选择、饲料喂养、肥胖的判断标准和运动干预的应用几个方面进行分析，结果发现大鼠是建模效果相对较好、使用频率最高的动物；高脂饲料喂养因与人类单纯性肥胖的状态较为一致，是建模的重要手段；判断肥胖的标准应以体重为主并结合体成分、糖脂代谢等指标综合判定最为客观准确。跑台和游泳训练是运动干预最常用的手段，探究营养性肥胖动物在急性、慢性和特殊条件下运动的反应和适应性改变，模拟人类不同肥胖疾病状态和年龄阶段的模型应运而生。

营养性动物肥胖模型；动物选择；运动方式；判断标准；应用分析

肥胖主要是由于机体长期处于能量代谢正平衡状态，多余的能量以脂肪的形式储存，超出了正常的代谢范围而形成，全球范围内，不同性别、年龄阶段人群的肥胖和超重率呈持续升高趋势[1]。肥胖作为仅次于吸烟的第二大健康影响因素，与多种慢性代谢疾病和癌症的发生密切相关[2]。体力活动作为公认的经济安全有效的减肥方式而受到广泛关注，随着研究的深入人体实验无法满足对样本取材的要求，因此，动物肥胖模型成为运动减肥研究中常用的工具。实验中常用的动物肥胖模型主要有遗传性和转基因动物模型、化学药物损伤模型以及饮食诱导模型等[3]，自由饮食造成的肥胖状态与人类的单纯性营养肥胖相似度较高[4,5]，在运动减肥研究中的使用率较高。基于此，本研究对运动减肥实验中动物肥胖模型的应用情况进行综述，了解其制作方法及应用范围等，以期为运动减肥研究领域的从业者提供借鉴和参考。

1 实验动物的选择

肥胖动物的选择主要有大鼠、小鼠、豚鼠、地鼠、家兔和猪[6]等。有研究认为猪与人类有相似的代谢特征、血液循环系统，适当大小的器官，更适合观察干预对肥胖的作用[7]，但猪在经济性和可操作性方面要明显低于啮齿动物，在体育科学领域的研究中使用猪作为实验动物的研究鲜见报道。啮齿动物跟人类的同源性较高，且具有繁殖速度快，经济性高的特点，因此在动物肥胖模型研究中使用频率最高。有研究对7种品系的大鼠进行高脂饲料喂养时发现，SD大鼠和Wistar大鼠的致肥效果较好[8]，并且长期的高脂饲料喂养后Wistar大鼠的肥胖效果可能要优于SD大鼠[9]。小鼠的使用频率也较高，其中C57BL/6J和KM小鼠最为常见，KM小鼠对高脂饲料的要求不同，不容易发生肥胖，只能达到超重的目标，不适用于营养性肥胖动物模型的研究[10]。同时，小鼠因积较小，血量较少等特点，后期取材的难度较大，使用频率低于大鼠。实验动物进行饮食干预的时间切入点也是决定建模成功与否的关键，以大鼠为例，刚离乳的动物对高脂食物的反应较为敏感，而70-75天后的动物对高糖食物较为敏感，另外，对高脂食物诱导的动物还存在性别差异[11]，雌性动物在腹内及生殖器周围的脂肪垫要高于雄性，而在前肢部分则较低，判断肥胖时综合考量性别引起的脂肪堆积部位的不同，因此可根据实验目的的需要，选择适龄性别的动物进行干预[12]。除此之外，用同一批次大鼠进行相同的饲料喂养时，存在饮食诱导肥胖抵抗型大鼠[13]，肥胖抵抗的比例在30%左右，可能是下丘脑黑皮素系统功能的差异导致[14]。因此，优化方法是将实验动物先进行2-4周的高脂饲料喂养后，将体重较低的30%剔除后，再继续进行高脂饮食的干预[15]。

2 饮食方式选择

营养性动物肥胖模型主要是通过改变食物摄入的构成及数量，造成动物摄取的能量超过消耗导致肥胖。进食方式常用自由进食与灌胃相结合，食物的选用有三种，（1）高糖饲料喂养，使用蔗糖代替食物中的淀粉，或用蔗糖溶液作为辅助饮食，诱发动物肥胖或高血脂症。（2）“自助餐饲料”，模拟人类食物摄入的模式，向动物提供数十种人类使用的食物供动物选择，Barker[16]喂养大鼠的自助餐由炸土豆片、奶油巧克力、奶油饼干、奶酪、腊肠、花生米、爆米花和杏仁组成、干预后大鼠的体重与附睾脂肪垫重均明显大于对照组。但也有学者认为，这种饲养方式难以对食物的构成及供能比进行量化，配方难以标准化，因此应用不多。（3）高脂饲料喂养，其用法是将基础饲料中添加猪油、植物油或富含脂肪的物质，提高饲料中脂肪的质量比和供能比，造成脂肪的过度摄入、存储，进而造成动物肥胖。一般来说，将脂肪的质量比提高到20%-40%就能明显的提高大鼠和小鼠的体重和脂肪含量[17]。美国分析化学学会( AOAC) 和美国营养学会( AIN) 标准，设计脂肪供能比40%左右的造模用高脂饲料[18]。但有文献报道, 用含猪油20%的饲料喂养大鼠, 大鼠食量减少，其饲料的质地柔软，浪费严重[19]，致肥率不高。多项研究发现，12%的猪油添加6%植物油脂，脂肪总含量18%的改良配方，致肥效果明显，见效速度快[20-22]。

3 判断肥胖的标准

肥胖建模成功是进行运动减肥干预的基础，但判断肥胖模型的标准并不完全统一。判断肥胖模型的常用指标中，最常用的是体重、BMI、Lee’s指数、内脏脂肪含量、脂肪细胞的形态、血脂四项[23]。白霞[24]等用高脂喂养C57BL/6J小鼠19周后，将小鼠按照体重的大小排序，取体重较大的1/3作为肥胖成功小鼠。顾琴[25]等使用C57BL/6小鼠进行高脂饲料喂养16周后，以体重高于普通饲料喂养组体重的20%作为判断肥胖的标准。另外，多数以大鼠为实验动物的研究中，使用的是标准也是高脂饮食组体重大于普通饲料喂养组大鼠体重的20%。然而，刘庆春等[21]在研究中使用的标准是高脂喂养组大鼠体重超过普通膳食组大鼠体重的1.4倍的标准差。由此可见，使用体重评价指标时存在不同的标准，而且体重不能客观全面的反映体成分的改变，单一的使用体重作为判断的标准，存在一定误差。BMI、Lee’s指数、脂肪百分比可以更为准确的反映动物体内脂肪的堆积情况，结合脂肪细胞大小、血糖、血脂四项、胰岛素抵抗等指标可以更加全面、准确的评估动物的肥胖和糖脂代谢紊乱状况[26]。

4 运动减肥中营养性动物肥胖模型使用情况

4.1 不同运动干预方式的应用

长期有氧运动是运动减肥的主要手段，研究结果表明4周以上的有氧运动能降低营养性肥胖动物的肥胖程度，改善糖脂代谢的状况，呈现强度越高效果越明显的态势[27-29]。急性运动对肥胖动物的作用研究也较常见，唐光旭[30]等研究发现，营养性肥胖SD在一次性跑台运动后24小时内，摄食量下降，血糖和血脂也有不同程度下降趋势。张宪亮[31]等发现，急性游泳运动抑制了高脂膳食诱导肥胖小鼠海马内小胶质细胞的激活、减少了炎症反应,降低了氧化应激。高强度间歇训练在控重减肥方面作用的研究逐渐增多，王冠栋[32]研究发现6周的大强度间歇游泳训练减肥效果优于有氧运动并降低了肥胖引起的炎症。另外，特殊环境下的运动对肥胖机体的影响研究也是关注的热点。陈瑜文[33]等研究发现间歇低氧运动抑制了肥胖大鼠的食欲，减缓了大鼠体重的增加，且效果优于单纯运动。徐建方[34]等研究证实低氧训练控制肥胖大鼠血清Visfatin水平较常氧训练和低氧安静更有效，低氧训练下调脂肪组织Visfatin基因表达作用更明显。张荷[35]等发现低氧运动可有效改善肥胖诱导的大鼠胰岛素抵抗，低氧运动对胰岛素敏感性的改善较单纯低氧或常氧运动有更好的趋势。温度的改变对运动减肥存在明显的辅助作用。唐建芝[36]等研究发现，高温有氧运动促进营养性肥胖大鼠脂质代谢的生理效应优于常温有氧运动，对脂肪细胞分化的调节趋势比常温条件下更为明显。解娟[37]将肥胖大鼠置于低温下进行游泳干预，结果表明低温游泳能有效降低体脂率并且比常温游泳运动更好的改善肥胖大鼠的血管内皮功能。

4.2 营养性肥胖动物模型的衍生

肥胖引起的糖脂代谢紊乱促使机体产生多种慢性并发症，在营养性肥胖动物模型基础上衍生出模拟多种代谢性疾病的动物模型。2型糖尿病主要是由肥胖机体的胰岛素抵抗引起，刘世强[38]等研究发现急、慢性游泳运动均能改善肥胖大鼠的胰岛素抵抗状态、降低胰岛素抵抗大鼠的Gal-3表达。陈国志[39]等通过高脂饲料喂养SD大鼠12周建立了肥胖性高血压（obesity hypertension，OH）动物模型，研究发现8周的有氧运动可改善OH大鼠的高血压和肥胖症状。另外，选用不同年龄阶段的动物模拟人类不同年龄肥胖的模型应用增多。高峰[40]等以雌性SD大鼠为研究对象，妊娠期进行游泳训练，通过调整每窝子代的数量，建立子代过度喂养模型，探究母鼠孕期游泳运动对哺乳期过度喂养所致子代肥胖大鼠的生理发育、神经行为发育和糖脂代谢水平产生的影响。柏友萍[41]等以3周龄的SD大鼠为实验动物，通过7周的高脂饲料喂养，建立了青春期饮食性肥胖大鼠动物模型，探讨不同强度的跑台运动对青春期肥胖大鼠脂联素表达的影响作用。宋威巍[42]等将SD大鼠高脂饲养60周后，制成老年肥胖动物模型，观察运动结合甲鱼油对老年肥胖大鼠的血糖调节作用。

5 小结

营养性肥胖动物模型在运动减肥研究中应用广泛，大鼠为最优的建模动物。高脂饲料喂养是建模最常用的方式，但高脂饲料的配方和判断建模成功的标准仍未统一。跑台和游泳训练作为最常用的运动干预手段，运动结合药物或饮食干预的研究日益增多，演化出模拟不同肥胖疾病状态和不同人群的动物肥胖模型。

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Application Analysis of Diet-Induced Obesity Animal Model in the Study of Weight Loss by Exercise

LI Zhigang, etal.

(Baise University, Baise 533000, Guangxi, China)

百色学院校级课题一般项目（项目编号：2012KB12）。

李志刚（1986—），硕士，讲师，研究方向：运动减肥。