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摘 要 目的：探讨间歇低氧运动对营养性肥胖SD大鼠体成分的影响，以期为减肥健身提供新的思路。方法：通过建立营养性肥胖大鼠模型进行实验观察。结果：4周间歇低氧运动后，常氧运动组和间歇低氧运动组肥胖SD大鼠体重、体脂百分比和Lee’s指数均降低，且间歇低氧运动组比常氧运动组变化更明显。间歇低氧运动组肥胖SD大鼠骨骼肌只是绝对重量下降，而骨骼肌与体重的相对比值保持不变或升高。结论：间歇低氧运动可抑制营养性肥胖SD大鼠食欲、加快骨骼肌和脂肪组织中的脂肪动员和分解，进而达到减体重、降体脂的效果，并且比单纯的运动效果更明显。
关键词 间歇低氧运动；肥胖；大鼠；体成分
Abstract Object：The purpose of the present study is to investigate the effect of the intermittent hypoxia and exercise on body composition of the diet-induced obese rats in order to provide newideas for slimming fitness.Method：The obese model rats which were established by feeding high fat forage exercise in intermittent hypoxia.Result： The weight，percentage of body fat and Lee 's index of obese rats in regular aerobic exercise with normoxia group and regular aerobic exercise with intermittent hypoxia group were significantly lower than that of the non exercise with normoxia group. And the regular aerobic exercise with hypoxia group is lower than regular aerobic exercise with normoxia group. The absolute weight of muscle of obese rats in regular aerobic exercise with intermittent hypoxia group decreased，while the ratio of muscle to weight remained unchanged or increased. Conclusion：Intermittent hypoxia exercise，which is more effective than only exercise，can inhibit appetite of diet-induced obese rats and accelerate the mobilization and decomposition of fat in body，which result in weight and body fat lost.
Key words intermittent hypoxia campaign，obesity，rats，body composition
随着社会的进步、经济的发展，人们的生活水平不断提高，生活方式及膳食模式也发生了根本的变化，肥胖的发病率越来越高。肥胖是由特定的生化因子引起的一系列进食调控和能量代谢紊乱的疾病，不仅影响人们的形体美，给肥胖者造成心理负担，而且常会引发各种疾病，甚至缩短寿命。鉴于肥胖对人体健康的种种危害，预防肥胖、控制身体成分在适宜的水平，已成为人们的共识。
大量的研究认为理想而有效的减体质量的方法是适量的运动加适当的饮食控制。有研究表明，有氧运动可以增加机体能量消耗，增加脂肪动员，同时可以防止瘦体重的减少；而低氧能够通过多种途径抑制食欲，降低摄食，减少能量摄入，二者结合是否能起到减控体重的作用就是一个非常值得尝试的研究。本实验正是试图通过研究间歇低氧运动对营养性肥胖SD大鼠的机体脂类代谢及食欲的影响，并分析其发生机制，进而为大众健身减肥和运动员减控体重探索一条新途径。
实验对象为70只出生21d，断奶3d，体质量为（60±10）g，身长约10cm的雄性SD健康大鼠，由中山医科大学动物研究中心提供。随机分为正常对照组（10只）和肥胖造模组（60只）。所有大鼠分笼饲养在塑料笼内（5只/笼），不锈钢网状盖，内置干燥垫料（每周更换2次垫料），自由摄食和饮水（每天更换饲料和水），动物饲养环境温度（23±2）℃，相对湿度40%～60%，自然昼夜节律变化光照，利用排气扇保持通风。
造模组大鼠喂养高脂饲料（高脂饲料配方见下表1），所有饲料混匀后加适量水压成条状，烘干即成，正常对照组喂养普通饲料。6周后根据大鼠体重来判断造模组大鼠是否肥胖。造模组体重超过用普通饲料喂养大鼠的平均体重10%的大鼠作为肥胖模型组大鼠。从造模成功的SD大鼠中挑选40只，随机分为常氧安静组、间歇低氧安静组、常氧运动组和间歇低氧运动组，每组10只。
表1 高脂饲料组成
对肥胖大鼠进行4周间歇低氧运动干预（按表2方案进行）。实验中采用美国Hypoxico公司制造的低氧分压系统（HTS）造成人工的常压低氧环境。动物跑台为杭州立泰科技有限公司生产的BCPT-98型电动动物跑台。
表2 大鼠分组及间歇低氧运动模式
每天定时称量大鼠体重和24h内饲料消耗量，每周测量1次体长。在末次干预后24h左右进行采样，采样前对所有大鼠禁食过夜。采样时腹腔注射10%水合三氯乙醛溶液（按30mg/100g体重的取量）麻醉，取完整附睾脂肪垫、肾周脂肪垫；将大鼠腿部皮肤剪开，剥离股四头肌、腓肠肌，将其完整取出，将股四头肌、腓肠肌、肾周脂肪垫和附睾脂肪垫用预冷生理盐水洗净血液，滤纸吸干肌肉组织表面水分并准确称重，再用无菌锡箔纸包裹后置于冰桶。
运用肖维勒准则对原始数据进行异常数值筛选。实验数据以平均值±标准差表示，采用SPSS11.0统计软件进行One-way ANOVA检验，显著性水平为 P ＜0.05，极显著性水平为 P ＜0.01。
从表3中可以看出，在间歇低氧运动前常氧安静组、间歇低氧安静组、常氧运动组和间歇低氧运动组四组SD大鼠的体重、体长及Lee’s指数等指标的差异均无统计学上的显著性意义，但这四组SD大鼠的体重和Lee’s指数均比正常对照组SD大鼠高（ P ＜0.01）。表明：①营养性肥胖大鼠模型建立；②实验前各实验组大鼠的初始条件一致。
表3 间歇低氧运动前各组大鼠的体重、体长及Lee's指数
从表4可以看出，经过4周间歇低氧运动后，就大鼠的体重变化而言，与常氧安静组相比，间歇低氧安静组、常氧运动组和间歇低氧运动组三组大鼠的体重均有下降趋势，其中间歇低氧运动组达到统计学上的极显著性水平（ P ＜0.01）；与常氧运动组相比，间歇低氧运动组大鼠的体重也呈下降趋势。
从大鼠的Lee’s指数变化来看，经过4周间歇低氧运动后，四组大鼠的Lee’s指数变化规律是间歇低氧运动组＜常氧运动组＜间歇低氧安静组＜常氧安静组。
表4 4周间歇低氧运动后各组大鼠的体重、体长及Lee’s指数
注：与常氧安静组比较，**为 P ＜0.01；与间歇低氧安静组比较，#为 P ＜0.05，与间歇低氧安静组比较， ## 为 P ＜0.01；与常氧运动组比较， ▲ 为 P ＜0.05。
从图1可以看出，间歇低氧安静组、常氧运动组和间歇低氧运动组3组大鼠的体重在4周间歇低氧运动期间均比常氧安静组低，表明低氧、运动都可减缓SD大鼠的体重增加，其中，以间歇低氧运动组效果最好。
图1 间歇低氧运动期间大鼠的体重变化图
从图2可以看出，在4周的间歇低氧运动期间，间歇低氧安静组、常氧运动组和间歇低氧运动组3组大鼠的Lee’s指数持续下降，其中以间歇低氧运动组下降最明显。
图2 间歇低氧运动期间大鼠的Lee’s指数变化图
从图3可以看出，在间歇低氧运动的4周中，与常氧安静组相比，间歇低氧安静组、常氧运动组和间歇低氧运动组3组大鼠的平均日摄食量均下降。
图3 间歇低氧运动期间大鼠的平均日摄食量变化图
如表5所示，与正常对照组相比，常氧安静组大鼠的肾周脂肪垫重量及其与体重的比值均较高。4周间歇低氧运动后，与常氧安静组相比，常氧运动组和间歇低氧运动2组大鼠的肾周脂肪垫重量及脂肪垫重量与体重的比值均下降（ P ＜0.01），与常氧运动组相比，间歇低氧运动组大鼠的肾周脂肪垫重量及脂肪垫与体重的比值也有下降的趋势。附睾脂肪垫呈现相似的变化情况。
表5 4周间歇低氧运动后大鼠肾周脂肪垫和附睾脂肪垫的变化情况表
注：与常氧安静组比较，*为 P ＜0.05，与常氧安静组比较，**为 P ＜0.01；与间歇低氧安静组比较， ## 为 P ＜0.01；与常氧运动组比较， ▲ 为 P ＜0.05。
从表6可以看出，从大鼠骨骼肌重量的绝对值来看，与常氧安静组相比，间歇低氧安静组、常氧运动组和间歇低氧运动组3组的腓肠肌均有下降的趋势；而各组间股四头肌差异不具统计学上的显著性。从大鼠的骨骼肌重量与体重的相对比值来看，与常氧安静组相比，间歇低氧安静组、常氧运动组和间歇低氧运动组3组腓肠肌的相对值虽有下降的趋势，但无统计学上的显著性意义；然而，股四头肌的相对值却有升高的趋势，其中常氧运动组和间歇低氧运动组两组的升高有统计学上的显著性意义（ P ＜0.05）。
表6 4周间歇低氧运动后大鼠腓肠肌和股四头肌的变化情况表
注：与常氧安静组比较，*为 P ＜0.05，与常氧安静组比较，**为 P ＜0.01。
肥胖的发生与遗传基因、环境因素、膳食结构等多种因素有关。从基本的能量代谢的生物物理学角度来看，肥胖是能量过剩造成的。机体组织是一个热量交换体，在热能代谢和热能交换的过程中应遵循物理法则，即：热量平衡=食物获取的热量-（进行基础能量代谢的热量+运动所消耗的能量+食物特殊动力作用的热量消耗）。如果能量摄入大于能量消耗，机体就处于能量正平衡状态，多摄入的能量将以脂肪的形式储备起来，结果导致体重增加。
低氧环境可激活HIF-1，其激活后可转录调节下游的肾上腺髓质和酪氨酸羟化酶（儿茶酚胺生物合成中的限速酶，调节体内儿茶酚胺的生成）编码基因，促进肾上腺素和去甲肾上腺素的分泌，从而提高机体的基础代谢率，增加机体的能量消耗。运动锻炼不仅增加了机体运动过程中的能量消耗，而且提高了机体运动后一段时间的安静代谢率，使运动后一段时间的能耗增加。低氧运动时机体受到低氧和运动的双重负荷刺激，此时机体的能量消耗增加；同时，低氧运动可以通过多种途径来抑制大鼠食欲，减少大鼠的日摄食量；这样低氧运动就引起能量消耗的增加和能量摄入的减少，结果导致机体出现能量负平衡，使体重下降。间歇低氧运动降低大鼠体重还可能与低氧环境降低大鼠的消化吸收功能有关。本研究结果也表明这一点，这与众多的高原训练和低氧运动实验结果相同。
肾周和附睾是雄性大鼠腹部脂肪集中储存的主要部位，所以，肾周脂肪垫和附睾脂肪垫的重量以及它们与体重的相对比值能在一定程度上反映雄性大鼠机体内体脂含量。从表5可以看出，常氧安静组肥胖大鼠的脂肪垫重量及其与体重的比值均较正常对照组大鼠高，表明通过高脂饲养，脂肪已在大鼠体内堆积。经过4周间歇低氧运动后，常氧运动组和间歇低氧运动组大鼠的脂肪垫重量及其与体重的比值均降低，且间歇低氧运动组比常氧运动组更明显，表明常氧运动和间歇低氧运动对减少体脂均有积极的作用，且间歇低氧运动比常氧运动降体脂的效果更好，提示间歇低氧与运动在降体脂方面发生了协同作用。本实验结果与以往的大多数实验结果相似。从表2各组大鼠的Lee’s指数结果可以得出同样的结论。间歇低氧运动降体脂作用可能与间歇低氧运动影响脂代谢相关的酶和激素有关。间歇低氧运动时，由于机体能耗的增加使肌肉对血液内游离脂肪酸和葡萄糖的摄取和利用增多，一方面使脂肪细胞因释放大量游离脂肪酸而体积缩小；另一方面使多余的血糖被消耗而不能转变为脂肪，结果使体内脂肪减少。同时，机体可以通过两条途径来促进脂肪代谢：①刺激 β -肾上腺素受体，提高激素敏感性脂肪酶的活性，加强脂肪动员和脂肪分解；②通过降低血浆胰岛素的浓度来减弱血浆胰岛素的抗脂解作用而增加脂肪分解供能。并且低氧条件下机体反馈性自身调节能力提高了机体心肺系统的功能，促进脂代谢的过程。
低氧运动对肌肉组织的影响是深刻的，而且错综复杂。本研究结果显示，经过4周间歇低氧运动后，大鼠腓肠肌重量的绝对值下降，但是，腓肠肌与体重的相对值却变化不大；大鼠股四头肌重量的绝对值变化不大，且股四头肌与体重的相对值有上升的趋势。这与Bigard AX（2000）的研究结果相似。实验结果提示，在此实验中的间歇低氧运动模式下，大鼠机体内的蛋白质得到了保持，大鼠体成分得到一定程度的改善。这可能是由于在低氧环境下进行适度的运动，运动作为一个良性刺激因素，引起全身血流、血氧的重新分配，并可能通过各种调节因素如血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子影响局部微循环，提高骨骼肌的低氧适应能力，起到保护骨骼肌的作用。但是，要明确其中的具体机制还需要更深层次的研究。
间歇低氧运动抑制了大鼠食欲，减少了大鼠的每日摄食量，从而导致大鼠的能量摄入减少，减缓了大鼠体重的增加。提示了间歇低氧运动可以起到减控体重的效果，并且比单纯的运动效果更好。
间歇低氧运动对骨骼肌的影响只是使骨骼肌绝对量下降或不变，而骨骼肌与体重的相对量保持不变或升高。说明在本实验的间歇低氧运动模式下大鼠的骨骼肌得到一定的保持。