高脂饲料造模肥胖大鼠的胰岛功能变化、血脂代谢变化及耐力训练的干预作用研究

陈 娟, 张念云

（1.南京工业职业技术大学, 江苏南京 210014； 2.南京体育学院科学实验中心, 江苏南京 210000）

高脂饲料是导致大鼠肥胖的一个主要原因, 也是动物实验中诱导肥胖和胰岛素抵抗的常用方法, 其机制在于高脂饮食可升高游离脂肪酸水平, 从而导致肥胖, 而肥胖大鼠机体对胰岛素的敏感性下降, 最终导致胰岛素抵抗（中国营养学会肥胖防控分会等, 2022；贾鑫等, 2022）。高脂饲料导致肥胖大鼠胰岛素抵抗的具体机制和运动减脂对肥胖大鼠胰岛功能的改善作用尚不明确。本文采用高脂饲料构建肥胖大鼠模型, 研究肥胖大鼠的胰岛功能变化、血脂代谢变化及耐力训练的干预作用。

1 材料与方法

1.1 实验动物 试验选取80只8周龄的SD雄性大鼠, 体重190～205 g, 平均为（198.3±3.4）g, 购自北京司贝福实验动物科技有限公司, 动物许可证号：SCXK（京）2017-0006；饲喂于室温22～25℃, 相对湿度45%～60%, 间歇性光照12 h, 自由采食、饮水。

1.2 建模及干预措施 将80只SD雄性大鼠随机分为空白组和试验组, 空白组12只, 采用普通饲料饲喂（脂肪含量占比15%）。试验组68只, 采用高脂饲料饲喂, 即基础饲料60%、猪油15%、蔗糖15 %、胆固醇2%、鱼粉2%、蛋黄粉4%、麦芽糊精2%, 脂肪含量为40%。饲喂2周后称重, 随机选取体重高于空白组平均体重20%的试验组大鼠36只（另外32只不符合要求的大鼠剔除）, 分为模型组、干预组和对照组3组, 各12只。模型组给予高脂饲料和等量生理盐水灌胃。干预组给予高脂饲料、行耐力训练, 每天1 h无负重游泳。对照组给予高脂饲料和二甲双胍200 mg/（kg·d）灌胃, 空白组继续饲喂普通饲料。连续饲喂6周（自试验开始饲喂8周）后, 对比4组大鼠的体重、血脂指标、胰岛功能指标、胰岛炎症程度分级、胰腺组织中Toll 4样蛋白（TLR4）和核转录因子-κB（NF-κB）蛋白的表达水平等。

1.3 观察指标及检测方法 分别于饲喂0、2、4、8周时测量大鼠体重。连续饲喂8周后, 禁食12 h, 麻醉后取腹主动脉血10 mL, 离心分离血清, 采用罗氏全自动生化分析仪测定总胆固醇（TC）、三酰甘油（TG）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、空腹血糖、空腹胰岛素水平。计算胰岛素抵抗指数和胰岛β细胞功能, 计算具体公式如下：

取大鼠胰腺组织, 经固定、石蜡包埋、HE染色后, 在显微镜下观察胰腺炎症程度, 并赋予相应分值。0分为胰腺周围组织正常；1分为胰岛周围组织轻度炎症细胞浸润, 少许纤维组织增生；2分为胰岛周围组织出现较为明显的炎症细胞浸润, 纤维组织增生, 胰岛细胞轻度萎缩；3分为胰岛周围组织出现严重的炎症细胞浸润、胰腺周围呈现明显的纤维组织增生、胰岛细胞萎缩明显。采用Western blot法测定大鼠胰腺组织Toll 4样蛋白（TLR4）、核转录因子-κB（NF-κB）的表达水平。

1.4 统计学处理 本研究收集到的血糖、胰岛素、HOMA-IR值等计量指标首先采用pp图qq图进行正态分布检验, 采用（x±s）表示, 数据的组间假设检验分析采用F检验；具有统计学意义时采用LSD-t检验进行组间对比分析；用专业SPSS21.0软件进行数据处理, 检验水准α=0.05。

2 结果

2.1 4组大鼠的体重变化比较 由表1可知, 试验前, 4组大鼠的体重差异不显著（P＞0.05）；持续饲喂后, 模型组、干预组和对照组大鼠的体重在第2、4、8周时均高于空白组, 模型组的体重在第4、8周时均高于干预组和对照组（P＜0.05）。

表1 4组大鼠体重变化比较（±s, g）

表1 4组大鼠体重变化比较（±s, g）

注：与空白组比较aP＜0.05, 与干预组比较bP＜0.05。下表同。

组别 n 0周 2周 4周 8周空白组12 198.3±3.4 375.4±18.5 498.3±22.0 543.1±28.0模型组12 197.6±4.0 606.9±22.8a 668.4±29.6ab 713.5±33.4ab干预组12 198.1±3.8 610.5±29.4a 562.5±28.5a 603.5±27.6a对照组12 199.3±4.0 614.2±28.6a 557.8±31.9a 593.6±29.8a F值 0.884 13.831 18.402 20.945 P值 0.401 0.000 0.000 0.000

2.2 4组大鼠的血脂指标比较 由表2可知, 第8周时, 模型组、干预组和对照组大鼠的血清TG、TC、LDL-C均高于空白组, 血清HDL-C水平低于空白组（P＜0.05）, 模型组的血清TG、TC、LDL-C均高于干预组和对照组（P＜0.05）。

表2 4组大鼠的血脂指标比较（x±s） mmol/L

2.3 4组大鼠的胰岛功能指标比较 由表3可知, 第8周时, 模型组、干预组和对照组大鼠的血糖、胰岛素、HOMA-IR值均高于空白组, HOMA-β值均低于空白组（P＜0.05）；模型组大鼠的血糖、胰岛素、HOMA-IR值均高于干预组和对照组, HOMA-β值均低于干预组和对照组（P＜0.05）；干预组大鼠的血糖、胰岛素、HOMA-IR值均高于对照组, HOMA-β值低于对照组（P＜0.05）。

表3 4组大鼠的胰岛功能指标比较（x±s）

2.4 4组大鼠的胰腺炎症程度评分比较 由表4可知, 第8周时, 模型组、干预组和对照组大鼠的胰腺炎症程度评分均高于空白组, HOMA-β值均低于空白组（P＜0.05）；模型组大鼠的胰腺炎症程度评分高于干预组和对照组；干预组大鼠胰腺炎症程度评分高于对照组（P＜0.05）。

表4 4组大鼠的胰腺炎症程度评分比较（x±s, 分）

图1 4组大鼠的胰腺组织HE染色

2.5 4组大鼠的胰腺组织中TLR4蛋白、NF-κB蛋白表达比较 由表5可知, 第8周时, 模型组、干预组和对照组大鼠的胰腺组织中TLR4蛋白、NF-κB蛋白表达空白组（P＜0.05）；模型组大鼠胰腺组织中TLR4蛋白、NF-κB蛋白表达高于干预组和对照组（P＜0.05）；干预组大鼠胰腺组织中TLR4蛋白、NF-κB蛋白表达高于对照组（P＜0.05）。

表5 胰腺组织中TLR4蛋白、NF-κB蛋白表达比较（x±s, /βactin）

3 讨论

大鼠肥胖的根源在于能量摄入和消耗长期失衡, 而最易导致能量过度摄入的生活方式是高脂饲料, 因此, 高脂饲料也常被用来构建动物肥胖模型（马依彤和刘帅, 2021）。本研究采用的高脂饲料可成功构建大鼠肥胖模型, 连续饲喂8周后, 模型组、干预组和对照组大鼠的血清TG、TC、LDL-C均高于空白组, 血清HDL-C水平低于空白组, 说明高脂饲料导致的大鼠肥胖伴有脂质代谢紊乱, 表现为TG、TC、LDL-C升高, HDL-C降低。原因在于高脂饲料直接增加大鼠脂肪的摄入, 可显著提高大鼠游离脂肪酸水平, 从而改变大鼠脂质代谢平衡（龚锐等, 2022；杨永等, 2022）。通过对比4组肥胖大鼠的胰岛功能和胰岛炎症程度, 在第8周时, 模型组、干预组和对照组大鼠的血糖水平、胰岛素水平、HOMA-IR值和胰腺炎症程度评分均高于空白组, HOMA-β值均低于空白组。说明肥胖可导致大鼠血糖水平和胰岛素水平升高、胰岛素抵抗增加、胰岛β细胞功能下降等病理生理改变。

成功构建大鼠肥胖模型后, 对模型组给予高脂饲料+生理盐水灌胃, 对干预组给予高脂饲料+耐力训练, 对照组给予高脂饲料食+二甲双胍。饲喂8周后, 干预组和对照组大鼠的体重、TG、TC、LDL-C、血糖水平、胰岛素水平、HOMA-IR均低于模型组；而HOMA-β值则高于模型组。说明针对肥胖大鼠开展的耐力训练和二甲双胍有助于降低体重、血脂水平和血糖水平, 改善了大鼠胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能。耐力训练属于有氧运动, 可增加大鼠机体的能量消耗, 特别是脂肪消耗, 降低血脂水平和体重水平, 但对大鼠胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能的影响机制尚不明确（蒋艳苹等, 2022；吴伟伟等, 2022）。研究还比较了4组大鼠TLR4蛋白、NF-κB蛋白的表达情况, 结果显示, 耐力训练可降低大鼠胰腺组织中TLR4蛋白、NF-κB蛋白的表达水平, 且作用强于二甲双胍。TLR4蛋白的表达与胰岛素抵抗的发生相关, 和NF-κB蛋白的表达与胰岛β细胞的凋亡相关, 而TLR4/NF-κB信号通路的活化与机体的炎症状态密切相关（戴士敏等, 2022）。

综上所述, 高脂饲料造模肥胖大鼠能成功引起大鼠肥胖, 并对其胰腺功能造成一定的伤害, 采用耐力运动训练能在一定程度上改善高脂饲料引起的肥胖, 改善大鼠的胰岛细胞功能。