崔笑梅，曹建民，张 静, 周海涛△，牛衍龙，胡 戈，郭 娴，李兆岩

(1.兰州理工大学，甘肃 兰州 730050；2.北京体育大学，北京 100084；3.北京联合大学生物化学工程学院，北京 100023；4.北京联合大学生物活性物质与功能食品北京市重点实验室，北京 100191；5.赣南医学院, 江西 赣州 341000；6.长治医学院，山西 长治 046000)

2016年，《柳叶刀》刊发全球成年人体重调查报告指出我国已成为全球肥胖人口最多国家之一，以肥胖、血脂异常和高血脂为主要危险因素的心血管疾病死亡率高居疾病死亡构成首位[1]。研究表明，长期高水平游离脂肪酸(free fatty acids，FFA)和脂质代谢异常可引发心肌炎症反应、心肌细胞凋亡以及心功能损伤[2]。合理营养和科学运动是维系人类健康的两大支柱。国内外学者对将二者科学、有机地结合应用于改善人类肥胖、血脂异常给予高度关注。《晶珠本草》记载，黑果枸杞可用于治疗心热病、心脏病。有氧运动对高脂饮食大鼠窦房结结构及心功能具有保护作用的同时对肥胖炎症状态亦具有良好抗炎效应[3-4]。本研究采用有氧运动联合黑果枸杞对高脂膳食大鼠进行干预，探讨有氧运动联合黑果枸杞预防、缓解和治疗高脂膳食大鼠脂代谢异常及对心脏的保护作用，为将运动与营养科学有机地结合应用于改善肥胖、血脂异常提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 实验动物

55只Wistar大鼠(清洁级，雄性，6周龄，平均体重(195.3±12.4)g，北京大学医学部实验动物科学部提供[SCXK(京)2016-0010])。北京体育大学SPF级屏障系统(SYXK京2016-033)下饲养，室内温度控制在20～24℃，相对湿度控制在55%～75%，昼夜明暗交替时间：12/12 h。

1.2 试验用药

黑果枸杞(Lyciumruthenicum)，产自甘肃张掖，深圳金瑞丰生物科技有限公司馈赠，批号190218。将100 g黑果枸杞以常温浸渍法制备1 g/ml溶液后，4℃冰箱避光冷藏，待灌胃前根据所需浓度稀释[5]。

1.3 主要仪器

FA2004N电子天平(上海精密仪器有限公司)；NR-B17CC型超低温冰箱(日本松下电器产业株式会社)；电子组织匀浆器(美国Kimble公司)；LG 10-3A高速冷冻离心机(北京医用离心机厂)；STAT FAX 2100全自动酶标仪(美国Awareness公司)；ALCYON300全自动生化分析仪(美国Abbott公司)。

1.4 动物分组

实验动物购入后，经过为期4 d的适应性饲养，再以20 min/d的训练量进行为期3 d的游泳训练，淘汰不符合实验要求的大鼠后，将符合实验要求的50只大鼠按体重分为5组(随机数字法)，每组10只：普通膳食+安静组(RDC组)、高脂膳食+安静组(HDC组)、高脂膳食+有氧运动组(HDM组)、高脂膳食+黑果枸杞+安静组(HDLC组)和高脂膳食+黑果枸杞+有氧运动组(HDLM)。各组大鼠每天自由摄食饮水。普通膳食组大鼠以普通饲料喂养；高脂膳食各组以高脂饲料喂养；黑果枸杞各组根据预实验及参考文献[5]确定最佳剂量为4.48 g/(kg·d)、体积为5 ml/kg，每次训练前0.5 h以此剂量给予灌胃，每天1次，其余各组均以等体积蒸馏水灌胃。有氧运动各组大鼠按照图1的训练方案进行无负重游泳训练，其他组无任何运动干预。

Fig. 1 Swimming training program of rats(min)

1.5 Lee’s 指数测定

1.6 生化指标测定

血清FFA、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白细胞介素-6(interleukin-6，IL-6)及心肌组织FFA、细胞间粘附分子-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)采用ELISA法测定。血清甘油三脂(triglyceride，TG)、总胆固醇(total cholesterol，TC)、高密度蛋白胆固醇(high-density lipoprotein cholesterol，HDL-C)、低密度蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol，LDL-C)采用全自动生化分析仪测定。

实验动物在末次训练结束，禁食(不禁水)12 h后，乌拉坦适度麻醉，心尖取血以制备血清(37℃自然凝固，待血清出现后，冰箱冷藏24 h，4℃、3 000 r/min离心10 min，取上清液)，稍后迅速取出心脏，去除非心脏组织后以预冷的生理盐水冲洗，滤纸吸干表面水份后，取部分左心室心肌组织剪成小块后称取重量，根据组织重量∶体积=1∶9的比例置于预冷的生理盐水中洗净血污，随后充分研磨制成10%的心肌组织匀浆液，5 000 r/min离心5 min取上层清液待测。

1.7 统计学处理

根据2×2析因设计的方差分析，将HDC组、HDLC组、HDM组及HDLM组大鼠的Lee’s指数、血清和心肌相关生化指标等数据纳入分析。

2 结果

2.1 各组大鼠Lee’s 指数

Lee’s指数，各组大鼠实验正式开始前不存在显著性差异(P>0.05)；实验进行过程中，各组大鼠虽有部分组别出现小幅波动但总体上均不同程度升高；实验结束后，HDC组较RDC组显著升高(P< 0.01)，HDLC组、HDM组、HDLM组较HDC组均显著降低(P<0.05或P<0.01)；HDLM组较HDLC组、HDM组均显著性降低(P<0.05，表1)。

Tab. 1 Changes of Lee's index of each group n=10)

2.2 各组大鼠血清FFA、TNF-α、IL-6，心肌FFA、ICAM-1含量的变化

为期6周实验结束后，血清FFA、TNF-α、IL-6及心肌FFA、ICAM-1含量，HDC组较RDC组均显著升高(P<0.01)；HDLC、HDM、HDLM组较HDC组均显著降低(P<0.05或P<0.01)；HDLM组较HDLC组、HDM组显著降低(P<0.05，表2)。

Tab. 2 Changes of serum FFA, TNF-α, IL-6, myocardial FFA, ICAM-1 contents in rats of each n=10)

2.3 各组大鼠血脂变化

至6周实验结束，血清TC、TG、LDL-C水平，HDC组较RDC组均显著升高(P<0.01)；HDLC、HDM、HDLM组较HDC组均显著降低(P<0.05或P<0.01)；HDLM组较HDLC组、HDM组均显著降低(P<0.05)。血清HDL-C水平，HDC组较RDC组显著降低(P<0.01)；HDLC、HDM、HDLM组较HDC组均显著升高(P<0.05或P<0.01)；HDLM组较HDLC组、HDM组均显著升高(P<0.05，表3)。

Tab. 3 Changes of blood lipid in rats of each group(mmol/L, n=10)

3 讨论

Lee's指数可以有效反映成年大鼠肥胖程度[6]。FFA不仅是细胞代谢重要能量来源，同时在脂代谢调节中亦发挥着重要作用。正常生理状态下，血液循环系统中FFA含量极少。体内浓度异常增高的FFA在超出脂肪组织容积及各组织器官氧化能力后，将会进入血液循环系统或以对机体有害的非氧化代谢途径酯化为甘油三酯，异位沉积于心脏等非脂肪组织器官[7]。异常增多的FFA不仅会对细胞膜、线粒体等造成危害和损伤，还会在增强细胞因子毒性的同时刺激体内脂肪组织释放TNF-α、IL-6等多种炎症因子引发慢性炎症反应。二者共同作用下，心脏等器官长期处于低度慢性炎症反应状态，进而引发细胞功能障碍或凋亡[8]。TNF-α作为重要的致炎因子和免疫调节因子在生长调节、细胞毒性、神经内分泌中均扮演重要角色。IL-6不仅参与机体炎症反应，更在调节能量代谢平衡中发挥重要作用。炎症过程中，约15%～30%的IL-6由脂肪组织产生。二者已成为评价炎症反应的主要指标[4]。血管内皮细胞(vascular endothelial cell，VEC)作为循环血液与血管壁平滑肌间天然屏障的同时又是血液和组织间物质交换通道，其结构的完整及功能的正常对于维持血管通透性屏障、免疫防御及炎性反应均具有重要意义。VEC损伤是多种慢性疾病的共同生理变化，也是包括动脉硬化在内的多种心血管疾病的初始发病机制[9]。ICAM-1作为心血管功能关键调节因子，在心血管疾病发生和发展中发挥重要作用。正常状态下，其在静息VEC上呈低水平表达，但高水平FFA可刺激并激活VEC，启动相关信号通路，显著上调ICAM-1表达，参与内皮细胞损伤[10-11]。

实验结果显示，HDC组大鼠由于长期高脂膳食且缺乏有效运动，能量摄入远超消耗，Lee’s指数(肥胖程度)和血脂水平较RDC组发生显著改变。同时大鼠体内过剩能量超过脂肪组织生理调节和储存能力以FFA的形式溢出，进入血液循环系统，导致血液中FFA浓度异常升高，并异位沉积于心肌组织，诱发心肌脂毒性的同时刺激体内脂肪组织和心肌组织释放炎症因子。VEC在高浓度FFA及炎症反应的共同刺激下被激活，ICAM-1表达增加。而通过有氧运动干预，HDM组大鼠Lee’s指数(肥胖程度)和血脂水平较HDC组发生显著改变；脂质代谢异常、炎症反应及脂毒性有效改善。有氧运动可以有效增强机体能量消耗、提高组织氧化脂肪酸能力、促进肌肉组织对FFA、TG等的摄取和利用，使能量摄入/消耗趋于平衡，改善脂质代谢异常和肥胖程度，抑制炎症反应及心肌脂毒性，降低心肌组织ICAM-1的高表达，改善血管内皮功能，保护心肌结构和功能的正常[12-14]。

黑果枸杞富含多种天然功效成分。实验结果显示，HDLC组大鼠Lee’s指数(肥胖程度)和血脂水平较HDC组均发生明显改变，炎症反应及脂毒性均有效缓解。其机制可能为：(1)黑果枸杞中原花青素[11]、黄酮[15]、多糖[16]均可有效降低高脂膳食大鼠血液循环系统及心脏、肝脏等器官中异常升高的FFA水平。(2)花色苷[17]、原花青素[11]、多糖[18]均具有降低TNF-α、IL-6等炎症因子含量，抑制炎症反应及保护相关组织结构/功能的作用。(3)花色苷[19]、原花青素[20]、黄酮[15]、多糖[21]均具有良好的抗氧化能力，一方面可以维持和提高组织对脂肪酸的氧化能力，另一方面可以通过提高心肌组织中抗氧化酶的活性,抑制和缓解源自高脂的自由基产生的脂质过氧化，保护细胞膜的流动性和通透性及其功能的完整性与稳定性，缓解氧化应激及炎性细胞因子的过度生成。

本研究发现有氧运动联合黑果枸杞的干预效果明显优于有氧运动或黑果枸杞的单一干预：与HDLC、HDM组比较，HDLM组Lee’s指数(肥胖程度)，血清FFA、TNF-α、IL-6、TC、TG、LDL-C，心肌FFA、ICAM-1显著降低；血清HDL-C水平显著升高。有氧运动和/或黑果枸杞干预，可以通过有效增强机体能量消耗、提高组织对脂肪酸的氧化能力、促进肌肉组织对FFA、TG等的摄取和利用，使能量摄入/消耗趋于平衡，有效改善脂质代谢异常，抑制血液循环系统与心脏中FFA的浓度的升高及脂毒性引发的炎症反应，降低心肌组织ICAM-1表达。其中联合干预最为有效。本研究对于更好的践行“运动是良医/良药”以及将运动与营养科学有机地结合应用于改善人类因营养过剩、久坐不动导致的肥胖、血脂异常及相关疾病具有重要意义。