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人体和动物模型的研究均表明机体铁超载是糖尿病发病的危险因素。亚铁离子是助氧化剂,催化细胞反应,导致活性氧产生,增加氧化应激水平,引起组织损伤。流行病学研究发现,2型糖尿病(T2DM)患者血清铁蛋白(SF)含量明显高于非T2DM人群。SF浓度与血清胰岛素、血糖、高血压、血脂异常及肥胖程度呈正相关。有氧运动可显著增加机体供能物质代谢水平,目前广泛应用于T2DM等代谢性疾病的预防和治疗。有氧运动是否会通过调控机体铁动态平衡而防治T2DM,目前尚不清楚。本研究主要探讨有氧运动在T2DM发病过程中,对大鼠铁代谢和胰岛素抵抗的改善作用,以及相关铁代谢调控因子铁调素与一氧化氮含量的变化。阐明有氧运动通过调控机体铁代谢而防治T2DM发生的机制,为早期预防和治疗T2DM提供理论依据。研究内容与方法:24只12月龄SD大鼠,随机分为对照组(C组)、高糖高脂膳食组(H组)、高糖高脂膳食结合有氧运动组(HE组),每组8只。C组进行基础饲料喂养,其余两组使用高糖高脂饲料,高糖高脂饲料配方为猪油10%、蔗糖20%、蛋黄粉8%、胆酸钠0.1%、基础饲料61.9%(AIN-93G),河北省动物实验中心制作提供。高糖高脂饲料中矿物质铁含量与基础饲料相同(含铁100 mg/kg)。HE组在2W适应运动后,进行15m/min、45min/d、坡度5、6d/w、3W有氧运动干预,其余两组安静喂养。5周后,用酶联免疫吸附实验(Elisa)检测SF、血清胰岛素、肝脏八羟基脱氧鸟苷;逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)测量肝脏Hepcidin m RNA含量;生化试剂盒检测血清铁、血清总铁结合力、肝组织铁、血糖、高密度脂蛋白、总胆固醇、肝超氧化物歧化酶(SOD)、肝丙二醛(MDA)、肝过氧化氢酶(CAT)、血清一氧化氮(NO)、肝脏NO、肝脏胆碱酯酶、血常规;肝组织切片用苏木精-伊红(HE)染色。研究结果:(1)5周高糖高脂膳食诱导H组大鼠血糖升高,罹患T2DM。各组大鼠5周后体重均有所增加,H组较C组和HE组体重增加更为显著(P<0.01)。(2)各组大鼠糖脂代谢状态:H组和HE组胰岛素抵抗指数、血清胰岛素、血糖均高于C组(P<0.01,P<0.05),HE组胰岛素抵抗指数、血清胰岛素、血糖显著低于H组(P<0.01)。H组和HE组胰岛素敏感指数均低于C组(P<0.01),HE组胰岛素敏感指数显著高于H组(P<0.01)。H组低密度脂蛋白含量显著高于C组,HE组低密度脂蛋白含量显著低于H组(P<0.01)。HE组和C组高密度脂蛋白含量均高于H组(P<0.01,P<0.05)。(3)各组大鼠机体铁状态变化:H组血清铁、转铁蛋白饱和度、肝组织铁显著高于C组和HE组(P<0.01,P<0.05);H组和HE组SF均显著高于C组(P<0.01),HE组SF显著低于H组(P<0.01)。线性回归分析显示血糖和血清铁蛋白呈线性正相关。(4)各组大鼠氧化应激与肝细胞损伤程度:H组肝SOD、肝CAT显著低于C组和HE组(P<0.01,P<0.05),HE组和C组MDA显著低于H组(P<0.01)。H组白细胞含量显著高于C组(P<0.01),HE组白细胞含量低于H组(P<0.05)。H组和HE组血红蛋白浓度显著低于C组(P<0.01,P<0.05)。(5)各组大鼠肝脏组织形态学改变:H组肝细胞混合性大、小泡脂变,大泡脂变脂滴大,核偏移,且小灶状炎症细胞浸润,少数细胞凋亡,核固缩。HE组少量肝细胞小泡性脂肪变,细胞核居中,胞质内充满微小脂滴。与H组肝细胞相较,HE组肝脂肪变较轻,且无炎症细胞浸润和细胞凋亡。(6)铁代谢调控因子表达量变化:H组Hepcidin m RNA显著高于C组(P<0.05),HE组Hepcidin m RNA显著低于H组(P<0.01)。H组血清NO和肝脏NO含量显著高于C组,HE组血清NO和肝脏NO含量显著低于H组(P<0.01)。结论:(1)长期高糖高脂饮食诱导大鼠体重增加,加重铁过载和氧化应激,出现胰岛素抵抗。实验结果表明,通过对自然衰老大鼠进行高糖高脂饲料喂养,大鼠血糖超过11.1mmol/L,2型糖尿病造模成功。(2)有氧运动降低机体铁储存,增加抗氧化应激酶的活性,缓解氧化应激与胰岛素抵抗,减轻高脂膳食大鼠肝组织脂肪样变,预防2型糖尿病的发生。(3)长期有氧运动通过降低大鼠的NO和Hepcidin含量,控制炎症反应,促进肝铁释放,缓解铁过载,稳定铁状态。适度运动能够降低大鼠体内对高糖高脂饲料刺激产生过量的NO和Hepcidin,并维持在正常的生理范围内。