研究背景肥胖是由于能量摄入过多,能量消耗过少引起的能量负平衡的代谢疾病,常伴随外周代谢器官的糖脂代谢紊乱。流行病学研究发现,肥胖增加了非酒精性脂肪肝（Nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD）的患病风险,亚洲各国家肥胖者NAFLD的患病率达到68.5%,且有年轻化的趋势。研究表明体重的减轻能够有效的改善肥胖引发的代谢性疾病。目前,运动干预结合饮食控制是最有效的减重方式,但其存在的问题是停止干预后,往往存在体重反弹现象。近年来,越来越多的研究人员应用低氧训练作为肥胖人群的减重方式,众多研究发现,与单纯运动干预相比,低氧训练减重效果更佳,这其中与低氧可有效抑制食欲,低氧、运动可有效增加能量消耗密切相关。此外,研究发现低氧训练可调控肝脏脂代谢关键基因的表达,但对肥胖小鼠肝脏脂代谢的研究甚少,且机制尚不清楚。因此,本研究第一部分实验验证低氧训练调控肝脏脂代谢作用,并探讨低氧训练调控肝脏脂代谢的可能作用机制。肥胖人群通常血清镁浓度降低,甚至会引发低镁血症。同时研究发现运动也会增加机体镁的消耗,且我们前期研究结果表明肥胖青少年血清镁浓度影响了低氧训练的减重效果;低氧训练干预后,肥胖小鼠红细胞镁含量、股骨镁含量均显著降低,提示低氧训练加剧了肥胖小鼠的镁流失。因此对于运动、低氧训练减重的肥胖人群镁补充格外重要。鉴于运动结合营养在减重领域的广泛应用,因此,本研究第二部分将使用低氧训练结合镁补充的干预方法,在动物实验上验证其减重效果,及对代谢器官的影响。在代谢表型结果的基础上,进一步探究低氧训练结合镁补充对肥胖小鼠肝脏脂代谢的调控作用,为低氧训练结合营养干预应用肥胖人群减重,特别是对肝脏脂代谢改善的作用提供理论依据。研究目的（1）验证低氧训练对肥胖小鼠肝脏脂代谢的调控作用,并探讨低氧训练调控肝脏脂代谢的可能作用机制;（2）探究低氧训练结合镁补充对减重效果及代谢器官代谢情况的影响,探讨其对肝脏脂代谢调控的可能作用机制。研究方法实验一:7周龄SPF级雄性健康C57BL/6J小鼠44只,适应性饲养一周后,随机分为普食对照组（Control,Con,n=8,喂食普通饲料）和高脂饮食组（High fat diet-induced obesity,DIO,n=36,喂食含60%脂肪D12492高脂饲料,Research Diets公司）,自由饮水饮食。高脂干预8周后评估肥胖造模情况。肥胖造模成功后,随机分为4组:肥胖对照组（High fat diet-induced obesity,DIO）,运动组（Training,T）,低氧组（Hypoxia,H）和低氧训练组（Hypoxia training,HT）,每组9只。各组小鼠仍保持高脂饮食饲养。分组结束后,各组小鼠开始进行为期4周的低氧训练干预:1)训练组:中等强度跑台干预,60%最大速度,速度15m/min,跑台坡度为零,6 d/w。2)低氧组:白天08:30-16:30期间,将小鼠置于氧分压110 mmHg,氧含量14.7%的小动物代谢分析仪,8 h/d,频率6 d/w。3)低氧训练组:训练结合低氧干预。DIO组不进行任何干预。测试指标如技术路线图（1）所示。实验二:7周龄SPF级雄性健康C57BL/6J小鼠48只,适应性饲养一周后,随机分为普食对照组（Chow diet,CD,n=8,喂食普通饲料）和高脂饮食组（High fat diet-induced obesity,HFD,n=40,喂食含60%脂肪D12492高脂饲料,Research Diets公司）,自由饮水饮食。高脂干预8周后评估肥胖造模情况。肥胖造模成功后,随机分为4组:肥胖对照组（High fat diet-induced obesity,DIO,n=10）,镁补充组（Magnesium,Mg,n=10）,低氧训练组（Hypoxia training,HT,n=10）,低氧训练结合镁补充组（Hypoxia training+Magnesium,HT+Mg,n=10）。各组小鼠仍保持高脂饮食饲养。高脂饮食第9周起,各组小鼠开始4周的低氧训练、镁补充干预:1)镁补充:饮水中添加MgCl₂,剂量为100mg/kg/day。2)低氧训练:低氧训练干预同实验（一）。3)低氧训练结合镁补充:低氧训练结合镁补充干预方案。DIO组不进行任何干预。测试指标如技术路线图（2）所示。统计方法实验结果均由平均值±标准误（Mean±SEM）所示。采用SPSS19.0软件进行统计分析。2组之间使用独立样本t检验。4组之间使用Kruskal-Wallis方差分析进行比较,并使用Mann-Whitney检验进行比较(Bonferroni校正,进行比较（Bonferroni校正,所有结果显示的均为Bonferroni校正后的p值）。p<0.05表示在统计学上具有显著性差异,p<0.01表示在统计学上具有非常显著性差异。研究结果（1）低氧训练干预后,肥胖小鼠代谢表型指标变化:与DIO组小鼠相比,T组、HT组小鼠体重（p<0.05,p<0.01）,T组、H组和HT组小鼠内脏脂肪（p<0.05,p<0.01,p<0.01）,H组和HT组小鼠血清TG（p<0.05,p=0.063）均显著降低,H组和HT组小鼠血清FFA（p<0.05,p<0.01）明显升高;（2）低氧训练干预后,肥胖小鼠肝脏表型指标变化:与DIO组小鼠相比,HT组小鼠肝重（p<0.01）,H组和HT组小鼠肝重/体重（p<0.05,p<0.01）、血清ALT（p<0.01,p<0.01）,T组、H组和HT组小鼠肝脏FFA（p<0.01,p<0.01,p<0.01）均显著降低;肝脏脂质堆积均显著减少,其中HT组效果最显著;（3）低氧训练干预后,与DIO组小鼠相比,HT组小鼠肝脏糖原（p<0.05）,支链氨基酸亮氨酸（p<0.01）、缬氨酸（p<0.01）和亮氨酸（p<0.01）水平均显著升高,肝脏葡萄糖代谢增强;（4）低氧训练干预后,与DIO组小鼠相比,HT组小鼠肝脏PUFA（p<0.01）,n6-PUFA（p<0.01）,C20:3n6（p<0.05）,C20:4n6（p<0.05）,C20:5n3（p<0.01）,C22:6n3（p<0.01）,n6/n3（p<0.05）均显著降低;脂肪酸合成酶Fads1（p=0.057）,Fads2（p=0.055）有明显的下降趋势,炎症因子IL-1β（p<0.05）,TGF-β（p<0.01）,TNF-α（p<0.01）表达均显著下降;（5）低氧训练结合镁补充干预后,肥胖小鼠代谢表型的变化:与DIO组小鼠相比,HT+Mg组小鼠体重（p<0.001）、体脂（p<0.001）显著下降,力竭实验力竭时间（p<0.001）、距离（p<0.001）显著延长;干预期间24h摄食摄水无显著变化;HT组小鼠也发生了同样的变化;（6）低氧训练结合镁补充干预后,肥胖小鼠糖代谢的变化:与DIO组小鼠相比,HT+Mg组小鼠空腹血糖（p<0.001）,餐后血糖（p<0.001）,ITT曲线下面积（p<0.05）显著降低;HT组小鼠也发生了同样的变化;（7）低氧训练结合镁补充干预后,肥胖小鼠肝脏表型指标变化:与DIO组小鼠相比,Mg组（p<0.01,p<0.01）,HT组（p<0.001,p<0.05）,HT+Mg组（p<0.001,p<0.05）小鼠肝脏重量及肝重/体重均显著下降;同时与DIO组相比,Mg组,HT组,HT+Mg组肝脏脂滴大小和数量也显著减少;（8）低氧训练结合镁补充干预后,肥胖小鼠脂肪组织表型指标变化:与DIO组小鼠相比,HT+Mg组小鼠皮下脂肪（p<0.001）、附睾脂肪（p<0.001）重量均显著下降;同时与DIO组相比,HT+Mg组小鼠皮下脂肪、棕色脂肪组织脂滴大小和数量也显著减少,其中棕色脂肪组织产热基因UCP1,UCP2,PGC-1α转录表达均有升高趋势;HT组小鼠也发生了同样的变化;（9）结合转录组测序结果KEGG通路富集分析,Mg,HT,HT+Mg干预可能均是部分通过PPAR信号通路调控肝脏脂代谢;（10）镁补充干预后,肥胖小鼠肝脏脂代谢的变化:与DIO组小鼠相比,Mg组小鼠血浆TG（p<0.05）,AST/ALT比值（p<0.01）,肝脏TG（p<0.01）均显著下降;转录组测序分析结果显示肥胖小鼠在镁补充干预后肝脏脂肪生成、脂肪分解、脂肪酸氧化和脂质转运均显著升高,经验证后,结果发现与DIO组小鼠相比,肝脏脂肪分解基因PPARα（p<0.01）,ATGL（p<0.01）,HSL（p<0.001）,脂肪酸氧化基因CPT-1α（p<0.001）,脂生成基因SREBP-1c（p<0.05）,LXRa（p<0.001）也均明显升高;（11）镁处理原代肝细胞后,原代肝细胞脂代谢变化:单纯MgSO₄处理原代肝细胞后,与0.8 mM组相比,2.0mM组PPARα（p<0.01）,SREBP-1c（p<0.01）均显著升高;先经PA诱导原代肝细胞脂肪变性,再进行MgSO₄处理后,与0.8mM组相比,2.0mM组PPARα（p<0.01）表达显著升高。（12）根据差异基因KEGG富集分析结果显示,镁补充干预后肝脏Hippo,TGF-β,p53信号通路显著下调,AMPK信号通路显著上调;主要研究结论（1）低氧训练在显著降低肥胖小鼠体重、体脂、肝重的同时,改善了肥胖小鼠肝细胞损伤和肝脏脂质堆积;低氧训练显著改善了肥胖小鼠肝脏脂代谢,其部分机制可能是通过抑制Fads1/2的表达,降低n6-PUFAs合成,改善脂肪肝的炎症反应,进而改善肝脏脂代谢;（2）低氧训练结合镁补充显著降低了肥胖小鼠体重、体脂,改善了肥胖小鼠运动能力、葡萄糖耐受和胰岛素抵抗,增加了胰岛素敏感性,低氧训练结合镁补充干预对肥胖小鼠代谢表型的改善与低氧训练干预效果相同,低氧训练与低剂量镁补充无叠加的作用效果;（3）低氧训练,低氧训练结合镁补充均显著降低了肥胖小鼠肝重,及肝脏脂质累积,其作用机制可能是部分通过PPAR信号通路调控肝脏脂代谢;（4）镁补充在不降低体重、体脂的基础上,显著改善了肝脏脂质堆积、肝细胞损伤,增强了肝脏脂质代谢;镁补充改善肥胖小鼠肝脏脂代谢的调控机制可能共同作用多个信号通路:显著下调Hippo,TGF-β,p53信号通路,上调PPAR,AMPK信号通路。