中等强度持续训练和高强度间歇训练对肥胖小鼠脂肪组织UCP1信号通路的影响

【作者】 秦英； 刘耀； 张冰；

【机构】 清华大学；

【摘要】 研究背景:肥胖是影响身体健康和引起代谢性疾病的主要风险因素之一。多年来对白色脂肪细胞产生棕色标记物解偶联蛋白(UCP1)以促进脂肪产热的研究,为肥胖治疗提供了有益的思路。但高强度间歇运动(HIIT)与白色脂肪组织棕色化之间关系的研究较少,且比对中等强度持续运动(MICT)两者的产热效果差异不明确。研究目的:本研究通过比较中等强度持续运动和高强度间歇运动对高脂饮食小鼠脂肪组织产生UCP1,继而影响脂肪组织产热的作用。观察体重变化,脂肪含量减少,血脂的改善情况,脂肪组织产热相关蛋白及其上游调控蛋白的内在变化机制去证明MICT能够促进脂肪组织代谢,并探讨HIIT是否能够达到或是优于MICT的减脂效果,是否能够有效提高白色脂肪组织产生UCP1。研究的结果将为白色脂肪的氧化和产热机制的探究提供一个运动干预的思路,为运动减脂和脂肪产热提供理论参考。研究方法:60只C57BL/6J小鼠分为建模对照组(Con,n=8)和肥胖建模组(HFD,n=52),Con组给与维持饲料,HFD组给与高脂饲料(D12492)。给与3周龄小鼠适应性喂养一周,在第4周龄时给与持续8周高脂肪喂养,于每周周一记录小鼠信息,包括小鼠体重,每周摄食量。在第8周喂养后即小鼠达到12周龄时称量小鼠体重,将HFD组与Con组进行比较,若HFD组体重超过Con组20%,则认为造模有效果。建模成功后,对肥胖组小鼠进行随机分笼,分为高脂饮食+不运动组(H,n=8),高脂饮食+高强度间歇运动组(HH,n=8),高脂饮食+中等强度持续运动组(HM,n=8)。HM:50%-60%VO2max,45min,6/week。HH:1min 90%-100%VO2max+2min50%-60%VO2max,HM=HH跑距,计算HH的总时间,6/week。8周不同运动模式干预后进行取材,解剖后检测血脂四项,心钠素(ANP)和去甲肾上腺素(NE)(血清,下丘脑,心脏,白色脂肪)。检测白色脂肪p38MAPK,PGC-1α,UCP1的基因和蛋白表达。得到的数据用Excel2016,Spss23.0进行记录和统计分析,用GraphPad Prism 8.0进行图形处理,各组间统计使用单因素方差分析,事后检验采用LSD法。数据的记录形式为平均值±标准误(Mean±SEM),P<0.05表示不同组别差异具有统计学意义。研究结果:(1)HM组和HH组的小鼠体重、Lee's指数显著性下降,且HH组最为明显(P<0.01)。(2)HH组的TG(甘油三酯)含量显著降低,HH组和HM组的CK(肌酸激酶),MDA(丙二醛)显著降低(P<0.01)。(3)在下丘脑,血清,白色脂肪中NE含量显著增加,且HH组比HM组显著性增多(P<0.05)。(4)在腹股沟白色脂肪组织(iWAT)中,与产热基因UCP1相关的上游信号通路都得到了显著性的表达,HH组的p38MAPKmRNA的表达显著性的高于HM组(P<0.01)和H组(P<0.01),同时HM组较于H组也显著性增多(P<0.01)。PGC-1αm RNA的表达中,HH组和HM组非常显著的高于H组(P<0.01)。UCP1mRNA中,HH组显著性的高于HM组(P<0.01)和H组(P<0.01),HM组显著性的高于H组(P<0.01)。在附睾白色脂肪组织(eWAT)中,与产热基因UCP1相关的上游信号通路p38MAPKm RNA显著性的表达,HM组和HH组显著性的高于H组(P<0.05)。但是在PGC-1α mRNA的表达中,各组间却无差异。UCP1mRNA表达中,HM组显著的高于H组(P<0.05)。在腹股沟白色脂肪组织(iWAT)中,运动组(HM和HH组)p38MAPK,PGC-1α,UCP1蛋白表达皆显著高于对照组(H)(P<0.01),运动组内,HH组的p38MAPK和UCP1蛋白表达较于HM组都有显著性增加(P<0.05)。在eWAT中,HM组和HH组的p38MAPK蛋白表达显著高于H组(P<0.05);HM组UCP1蛋白表达显著高于H组(P<0.05)。表明高强度间歇运动能够有效提高腹股沟白色脂肪组织UCP1蛋白以及上游信号通路p38MAPK和PGC-1α的蛋白质的表达。中等强度持续运动可以改善附睾白色脂肪组织UCP1蛋白的表达。研究结论:(1)8周不同运动模式都可以通过刺激交感神经分泌NE和心脏分泌ANP共同作用于p38MAPK,PGC-1α信号通路,促进白色脂肪组织UCP1mRNA和蛋白质的表达。(2)不同运动模式之间促进UCP1表达的效果具有差异。HIIT能够更好调动交感神经兴奋和心脏刺激,通过ANP和NE的升高作用于p38MAPK—PGC-1α—UCP1信使通路,促进腹股沟白色脂肪组织显著性表达UCP1。更多还原