有氧耐力训练和高脂膳食对雄性断乳大鼠体重及睾丸组织形态的影响

2011-10-25孙景权曹建民罗艳蕊

运动 2011年14期

关键词：训练组高脂睾丸

孙景权，曹建民，罗艳蕊

（1.北京体育大学研究生院，北京 100084；2.北京体育大学生化教研室，北京 100084；3.华东师范大学体育与健康学院，上海 200241）

理论与方法探索

有氧耐力训练和高脂膳食对雄性断乳大鼠体重及睾丸组织形态的影响

孙景权1，曹建民2，罗艳蕊3

（1.北京体育大学研究生院，北京 100084；2.北京体育大学生化教研室，北京 100084；3.华东师范大学体育与健康学院，上海 200241）

目的：观察高脂膳食和耐力运动对大鼠睾丸形态学的影响。方法：40只SD大鼠随机分为4组（N=10），即普通膳食对照组（A）、高脂膳食对照组（B）、普通膳食耐力训练组（C）和高脂膳食耐力训练组（D）。C、D两组进行游泳训练，6周后对大鼠进行解剖，取出其睾丸并制成石蜡切片，观察大鼠睾丸形态的变化。结果：高脂膳食使大鼠睾丸各级生精细胞均遭到不同程度的破坏，出现有头无尾的畸形精子，睾丸间质细胞模糊甚至消失，支持细胞结构变得松散；耐力训练组大鼠的睾丸损伤程度减轻，但是未达到普通膳食对照组大鼠水平。结论：高脂膳食使大鼠睾丸组织结构出现一定程度的损伤，耐力训练可以减轻肥胖大鼠的睾丸损伤程度。

高脂膳食；耐力运动；雄性大鼠；睾丸

大强度运动可以使运动员出现低血睾的情况，但是有氧运动可以提高机体的机能状态。而有关有氧运动对大鼠睾丸组织形态的研究较少，本研究旨在通过观察长时间运动训练和高脂膳食两种因素下对大鼠睾丸组织结构影响的分析，为探讨肥胖与性发育的关系和运动减肥机制提供形态学依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物与分组

清洁雄性大鼠40只，3周龄，体重180 ～ 220g，由河南省实验动物中心提供。实验动物使用许可证号为SCXK（豫）2005-0001。普通膳食为国家标准啮齿类动物干燥饲料，由河南省实验动物中心提供；高脂饲料购自中国医学科学院实验动物研究所，其中脂肪40%、蛋白质15%、碳水化合物46%，总热量4.23M cal/kg。自由饮食，每周更换垫料2 ～ 3次，环境温度25±2℃左右，相对湿度50% ～ 60%，自然光照。32只大鼠在实验室适应性喂养一周，然后随机分为4组（n=8），即普通膳食对照组（A）、高脂膳食对照组（B）、普通膳食耐力训练组（C）、高脂膳食耐力训练组（D）。

1.2 训练方案

A、C两组以普通饲料喂养， B、D两组以高脂饲料喂养，大鼠自由饮食。A、B两组处于安静状态，C、D组进行为期6周的游泳训练，水深50cm，水温保持30±2℃，每只大鼠有≧300cm2的活动面积以保证持续活动，游泳时间为60m in，每周训练6d，每天一次，训练时段为晚间18 ∶ 30 ～ 19 ∶ 30，周日停训一次。游泳期间饲料喂养与游泳前相同。

1.3 指标的测定

1.3.1 主要试剂与仪器HE染色所用药品（95%及无水酒精、80%酒精、70%酒精、1 ∶ 1无水乙醇与二甲苯、蒸馏水、4%中性甲醛固定液、蛋白甘油、苏木精染液、伊红染液、盐酸酒精、二甲苯、切片石蜡、中性树胶、氨水、载玻片、盖玻片）、玻璃缸、电子天平、显微数字图像分析处理系统；冷冻切片机；O lympus光学显微镜。

1.3.2 体重每天上午9 ∶ 00测量大鼠体重并记录。

1.3.3 取材最后一次训练结束后，所有大鼠禁食（不禁水）12小时，2%戊巴比妥钠腹腔麻醉实验大鼠，立即摘取两侧睾丸，放置于4%中性多聚甲醛中固定，用于进行石蜡切片制作（石蜡切片制作过程：取材→固定→冲洗→脱水→透明→浸蜡→包埋→切片→贴片→烘干→脱蜡→复水→染色→脱水→透明→封固），其中苏木精染色时间为10分，曙红染液染色时间为10分，其他步骤遵照一般染色所用时间。

1.3.4 观察在O lympus光学显微镜下进行观察、照相，利用显微数字图像分析处理系统观察睾丸组织结构的变化。

2 结果

2.1 大鼠体重增幅变化

喂养第1周，各组大鼠体重增幅值已表现不同；至第2周末，B组、D组大鼠体重增值已超过正常饲料喂养的A组及C组，此趋势一直维持至试验末；第3周末开始，B组、D组大鼠体重增幅值的减少速率低于正常饲料喂养的A组及C组，此趋势一直维持至试验末；同时从第3周末开始，C组、D组大鼠体重增幅值的减少速率低于A组、B组；至第5周末，A、C两组大鼠体重增值差异已不明显，同时B、D两组大鼠体重增值的差异也消失。试验结束后，大鼠体重B组＞D组＞A组＞C组，B组与其他3组比较，其体重增值最高，且具有显著性差异（p＜0.05），A、C之间和B、D之间均具有显著性差异（p＜0.05）。

由表1可知，高脂膳食组大鼠比普通饲料组大鼠体重增长幅度明显，说明本实验中的高脂膳食大鼠模型的建立是成功的。运动组比安静组体重增加幅度小，这也体现了运动可以调节脂质代谢，增加脂肪的氧化功能，从而达到降低脂肪含量和减轻体重的作用。

与A、C、D组相比，B组大鼠体重增长幅度较大，且具有显著性差异（p＜0.05）。

表1 每周末大鼠体重增幅的变化（单位：g）

2.2 大鼠睾丸组织结构（HE染色）

普通饲料组（A组）的睾丸组织结构。大鼠睾丸组织结构正常，细胞排列紧密，各级生精细胞紧密排列，曲细精管管壁完整，其结缔组织结构完整，管腔内可以看到较多的正常的精子；曲细精管中的基膜致密，可见明显的疏松、致密、疏松三层结构；同时明显地观察到曲细精管之间的睾丸间质细胞，其成群分布，胞体呈圆形，细胞核呈圆形或椭圆形，且明显；支持细胞有规律地紧密地排列在睾丸曲细精管的基底膜上，细胞核不规则，较大，核质淡而均匀。高脂膳食组（B组）大鼠睾丸组织结构变得疏松，曲细精管管壁和基膜完整性遭到破坏，管腔内可以观察到的各级生精细胞变少，精子数量较少，甚至出现脱落的生精上皮，精子出现断尾、畸形，间质细胞明显减少，核仁变小且不明显。普通膳食耐力训练组（C组）的睾丸组织结构，睾丸组织结构正常，曲细精管管壁和基膜结构完整，类似于普通膳食组，但是睾丸间质细胞胞体变小，细胞核染色程度下降，管腔中精子数量减少。高脂膳食耐力训练组（D组）大鼠的睾丸组织结构，曲细精管的组织结构变得疏松，睾丸间质细胞数量较少，核仁不明显且较小，支持细胞排列疏松，同时各级生精细胞较少、染色较浅，勉强可以观察到精原细胞和初级精母细胞，曲细精管管壁也遭到破坏，界限模糊，管腔内正常精子极少，但是没有出现脱落的生精上皮，精子也出现断尾、畸形的现象，但比高脂膳食组中大鼠的精子数量明显增多。

3 讨论

3.1 高脂膳食对雄性大鼠体重及其睾丸组织形态的影响

正常的睾丸具有产生精子和分泌激素的双重功能。而睾丸发生病理变化，则会导致生精能力降低和体内性激素变化，严重的会导致生殖功能上的障碍，甚至可能会引起男性不育。肥胖是能量摄入和消耗不平衡引起的一种代谢疾病。随着人们生活水平的提高、饮食结构和生活方式的不合理，儿童单纯性肥胖逐年增多。由于儿童处于一个特殊的生长发育阶段，肥胖不仅会对儿童的健康造成严重的威胁，它还是成年人肥胖、糖尿病、高血脂、高血压等慢性疾病发生的重要风险因素，同时也会影响儿童少年青春期的发动、发育和成年后的生殖机能。目前单纯性肥胖男童的性发育不良倾向已引起医学界的关注。

正常情况下，6 ～ 10周龄的雄性大鼠是处于青春期的。本实验所观察的大鼠周龄正处于青春发育阶段，经过试验，高脂膳食组大鼠体重平均值远远高于普通膳食组，差异明显（P＜0.05），说明高热量、高脂肪的膳食在青春期大鼠肥胖形成中具有重要作用；同样喂养高脂饲料而进行游泳训练的高脂膳食训练组大鼠，其体重平均值低于高脂膳食组大鼠，说明运动对阻止高脂膳食大鼠发生肥胖具有一定的作用。青春期肥胖是成年肥胖的危险因素，预防成年肥胖及肥胖造成的多种危害应从早期入手，从而应该采用减少高脂膳食的摄入量和增加运动量等多种手段来预防。

本研究结果显示，在动物饲养过程中高脂膳食组比普通膳食组体重增加明显，虽然从第3周开始大鼠体重开始减少，但是高脂膳食组与普通膳食组体重减少的速率具有明显的差异性。由各组大鼠睾丸组织结构HE染色可知，高脂膳食组较之普通膳食组差异明显，表现为高脂膳食组大鼠睾丸萎缩，曲细精管的结构和基膜的完整性遭到破坏，各级生精细胞数量减少，生精上皮脱落，管腔内精子数量减少，精子发育不良，出现了断尾、畸形等现象，甚至出现勉强可以观察到精原细胞和初级精母细胞，同时睾丸间质细胞染色程度分布不均匀，胞体变小，核仁变浅，甚至细胞出现空泡样变性。支持细胞结构也出现损伤，表现为变得疏松、数量减少、与基膜分离等现象。这说明肥胖可以导致睾丸组织损伤，各级精原细胞和精细胞数量减少，支持细胞出现空泡样变化，睾丸间质细胞细胞核变小、胞体浓缩等现象，从而影响睾丸的正常功能状态，进而影响男性的生殖功能，这可能是肥胖导致男性不孕不育的一个原因。

大多数实验研究证实，肥胖男孩睾丸容积、阴茎大小及长度，血清睾酮水平等均低于正常对照组，并与其肥胖程度呈负相关。本研究结果显示，雄性大鼠用高脂饲料喂养6周后，其高脂膳食组睾丸的形态结构较之正常对照组出现明显异常现象。这可能是高脂饲料喂养使大鼠体内热量过剩，体内脂肪堆积而造成肥胖，进而影响了雄性大鼠性激素分泌和性发育。这与大部分报道一致。

3.2 耐力训练对高脂膳食和普通膳食组雄性大鼠体重及睾丸组织结构的影响及与肥胖的关系

在运动训练中，机体能量消耗增加，长时间的有氧耐力运动；机体主要以血浆中的游离脂肪酸作为能源物质进行氧化，从而导致脂肪组织储存的脂肪量减少。李翠珍、赵刚研究证明，每周5次，每次1h的游泳训练虽然不能改变TC、TG的升高，但可提高HDL-C水平，对于高脂膳食—肥胖引起的HDL-C降低、LDL-C升高这个危险因素，运动训练在青春期即具有明显的预防作用，进而可能对预防成年肥胖及肥胖造成的多种危害产生积极作用。本研究中6周游泳训练后普通膳食训练组和高脂膳食训练组大鼠体重增值幅度明显小于普通膳食组和高脂膳食组，在这一点上两者的研究结果是相同的，从而可见耐力运动可以通过改善脂代谢，进而达到控制体重的效果。

运动与血睾酮有关的研究，自20世纪70年代以来一直是人们关注的热点，随着研究的不断深入，人们对血睾酮在运动过程的波动有了更进一步的认识。研究表明，适量的中、小强度运动中，血浆睾酮浓度升高；而在大强度运动或精疲力竭的长时间运动中，血浆睾酮降低。本研究结果显示，大鼠用高脂饲料喂养的同时进行游泳训练后，睾丸HE染色图出现不同的变化，主要变现为：C组比A组睾丸组织损伤的程度要明显，提示这可能是长时间运动训练后血睾酮水平下降的原因。同时由D组与C组进行比较可以发现：运动加高脂膳食组的睾丸损害程度要比单一高脂膳食组大鼠的睾丸损害程度要减轻。常波研究证明，耐力训练可有效地降低体脂，上调瘦素受体的基因表达，改善瘦素抵抗，并有效地缓解了肥胖引起的性发育不良。在这一点上本研究与常波的研究结果又有相同之处，提示有氧运动能够降低由肥胖引起的睾丸组织的损害程度。