不同运动方式对大鼠肝脏胰岛素样生长因子1、胰岛素样生长因子结合蛋白3及瘦素受体的影响

【摘要】 目的 探讨不同运动方式对大鼠肝脏胰岛素样生长因子1(IGF1)、胰岛素样生长因子结合蛋白3(IGFBP3)和瘦素受体含量的影响。方法 24只大鼠随机分为安静组(C组)、耐力训练组(E组)、高强度间歇性训练组(S组)和悬吊组(D组)4组，每组6只，训练8周;采用Bedford训练方案，耐力训练相当于65%VO2max;末次训练后24 h各组大鼠安静状态下处死，取肝脏。采用酶联免疫吸附测试(定量)法分别测定肝脏中IGF1、IGFBP3和瘦素受体含量。结果 E组IGF1蛋白含量显著高于C组(P&<0.05);S组IGFBP3蛋白含量极显著高于C组(P&<0.01);S组IGFBP3/IGF1比值显著高于E组(P&<0.05);E组、S组瘦素受体含量显著高于C组(P&<0.05)。结论 运动诱导的IGF1、IGFBP3和瘦素受体含量变化具有运动方式以及运动强度的敏感性，寻求IGF1和IGFBP3之间恰当的比值对于促进人类健康将会有非常重要的意义。

【关键词】 运动;IGF1;IGFBP3;瘦素受体;大鼠

　　【Abstract】 Objective To investigate the effects of exercise mode on the expressions of IGF1， IGFBP3 and leptin receptor in rat′s liver. Methods 24 male SD rats were randomly and equally pided into 3 groups:control (C)， endurance exercise (E)， speed exercise (S) and suspending groups(D). Bedford′s exercise program was adopted in this study，exercise intensity of E was seemly equal to 65% VO2 max.The rats were sampled after 8 weeks exercise training. After the last training 24 h，the rat was killed， the content of IGF1， IGFBP3 and leptin receptor in liver were detected by ELISA. Results IGF1 in E group was higher than that of C group significantly(P&<0.05). IGFBP3 in S group was higher than that of C group(P&<0.05).The ratio of IGF1/IGFBP3 was higher than that of E group(P&<0.05). Content of leptin receptor in E and S groups were higher than that of C group(P&<0.05). Conclusions Effects of exercise on content of IGF1， IGFBP3 and leptin receptor have specificity on exercise mode and sensibility on exercise intensity， the suitable ratio of IGF1 and IGFBP3 would be important for human′s health.

　　【Key words】 Exercise;IGF1;IGFBP3;Leptin receptor;Rats

　　胰岛素样生长因子1(IGF1)是由70个AA酸残基组成的具有内分泌、自分泌及旁分泌特性的单链非糖多肽，分子量约为7.5 kb，能调节体细胞生长，影响肌肉体积的增加，是一种重要的细胞生长、分化因子，能影响运动训练的效果〔1〕。主要由肝脏分泌，几乎参与体内每个器官的生长和功能，以与胰岛素样生长因子结合蛋白(IGFBP)结合的形式存在于血液和其他体液中。在哺乳动物中，成熟的IGF1结构相当保守，在大鼠、猪、牛以及犬类动物中其蛋白质结构100%相同。IGFBPs主要在肝脏合成，只与IGFs结合，而不与胰岛素结合。IGF1的生物学活性受IGF1受体及IGFBPs调节，IGF1和其受体相结合发挥其促有性分裂、促生长分化及类似胰岛素的代谢效应。血清中95%以上的IGF1和IGF2与IGFBP3)结合，因此，IGF1/IGFBP3直接影响着IGF1的生物学活性〔2〕。瘦素受体基因位于小鼠第4号染色体，人类为1p31表达瘦素受体。瘦素主要通过与瘦素受体结合，发挥调节能量平衡、代谢、饮食摄入、生长、生殖功能等重要作用。瘦素受体基因变异与糖尿病有一定联系〔3〕。近年许多学者对瘦素受体、IGF1、IGFBP3及其比值进行了探讨，本文在此作一实验性研究，以期为指导运动训练和大众健身提供细胞分子水平的理论依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 实验动物及训练模型

　　1.1.1 实验动物 SpragueDawley雄性2月龄大鼠24只，体重 (210±15) g，由上海中科院斯莱克实验动物有限公司提供。用国家标准啮齿动物常规饲料喂养，自由饮食，环境温度20～23℃，相对湿度30%～50%，光暗周期12∶12 h。

　　1.1.2 动物分组 随机分为4组，安静组6只(C组)，耐力训练组6只(E组)，高强度间歇性训练组6只(S组)，悬吊组6只(D组)。

　　1.1.3 训练模型 动物在暗周期(18：00～20：00)进行训练，采用乔山跑台改装后自制的动物跑台。E组：适应性训练1 w，随后进行8 w正式训练，每天训练1次，每周6次，强度相当于65%VO2max。S组：适应性训练1 w，随后进行8 w正式训练，每天训练1次，每周6次，强度和坡度逐步递增，速度逐渐递增至最大，次间间歇50 s，组间间歇2′30″。D组在第1～5周与安静组饲养方式相同，在第6～8周实施悬吊，以悬尾方式保持后肢离地1～2 cm，悬吊持续实施21 d。具体训练方案见表1。

　　1.2 取材 8 w训练结束后24 h，4组大鼠采用颈椎脱臼法处死后，在20 min内取其肝脏，锡箔纸包裹后置于液氮中速冻，-70℃超低温冰箱保存，用于酶联免疫吸附测试。

　　1.3 主要试剂和仪器 采用南京建成生物工程研究所生产的IGF1、IGFBP3和瘦素受体酶联免疫吸附法 (ELISA) 测定试剂盒 (美国ADL) 及TECANInfinite 200酶标仪。

　　1.4 检测 IGF1、IGFBP3、瘦素受体的检测 采用酶联免疫吸附测试(定量)法。取50 μl组织匀浆离心处理后样品加入包被了抗IGF1、IGFBP3、瘦素受体抗体的微孔中，加入10 μl的生物素标记液，然后再加入100 μl的酶标记溶液，(36±2)℃孵育反应60 min，洗板机清洗5次，每次静置10～20 s，加入底物溶液呈色剂A、B各50 μl，轻微摇动微孔反应条，(36±2)℃下避光孵育反应15 min，加终止液终止反应。于15 min内在酶标仪上测定每个孔450 nm波长下吸光度(OD)值，计算样品浓度。

　　1.5 统计学分析 采用SPSS15.0软件，结果以x±s表示，组间比较采用独立样本t检验分析。表1 正式训练方案

　　2 结 果

　　2.1 IGF1蛋白含量 E组显著高于C组，具有显著性差异(P&<0.05);S组、D组与C组相比没有显著性差异，但具有升高的趋势，见表2。

　　2.2 IGFBP3蛋白含量 E组、D组与C组比较没有显著性差异，有升高趋势;S组与C组相比具有极显著性差异(P&<0.01)，见表2。

　　2.3 IGFBP3/IGF1比值 各组与C组相比均没有显著性差异(P&>0.05)，S组与E组相比差异显著(P&<0.05)，见表2。

　　2.4 瘦素受体蛋白含量 E组、S组与C组相比有显著性差异(P&<0.05);D组与C组相比没有显著性差异(P&>0.05)，见表2。表2 大鼠肝脏IGF1、IGFBP3、IGF1/IGFBP3、瘦素受体的蛋白浓度比较

　　3 讨 论

　　IGFBP是具有与IGF高度亲和力及特异性的一组蛋白，其重要作用是在血浆中储存和转运IGF，95%以上的IGF1结合到IGFBP3上，转运至组织发挥生物学效应〔4〕。陈一冰等发现运动组大鼠IGF1阳性骨细胞表达强度显著高于对照组(P&<0.01)〔5〕，说明运动促进骨组织局部细胞因子IGF1的表达。贺道远等发现急性运动组大鼠骨骼肌IGF1mRNA表达显著上升，这表明运动训练可以提高机体能力〔6〕。澳洲Monash医学院对443名结肠癌病人进行了长达5年多的跟踪调查发现，体能活动可以增加IGFBP3含量，同时减少游离的IGF1含量，起到抗癌作用。然而更多的实验需要证明对健康人群仍然有作用〔7〕。美国研究人员报告，IGFBP3可能本身也能妨碍细胞生成，使患肺癌的危险减少〔8〕。Marian等研究报道IGF1/IGFBP3高比率与良性前列腺增生有关，而血清高浓度IGFBP3则减轻了严重良性前列腺增生的症状〔9〕。本研究对IGF1研究结果表明8 w中等强度耐力训练的大鼠肝脏IGF1蛋白表达显著高于安静组，8 w高强度间歇性训练和后肢悬吊组IGF1表达与安静组相比较没有显著性差异，说明不同运动方式对肝脏IGF1蛋白表达的影响是不同的。我们对IGFBP3研究结果表明，8 w高强度间歇性训练和后肢悬吊组IGFBP3表达与安静组相比较没有显著性差异，而8 w中等强度耐力训练的大鼠肝脏IGFBP3蛋白表达与安静组相比则有非常显著的升高，说明这种运动方式对IGFBP3蛋白表达具有非常重要的促进作用。从我们的研究中可以看出不同的运动方式对IGFBP3/IGF1的比值的影响并没有显著性的差异，在不同的运动刺激下其比值基本保持在恒定水平，这说明机体对外界环境刺激具有较强的适应性，尽可能使机体保持在稳态水平，以利于发挥正常的生理功能，研究其比值对我们更好地研究运动对其产生的影响有着一定的意义。高强度间歇性运动其比值与对照组相比虽然没有显著性差异，但其比值显然高于对照组;中等强度耐力训练组其比值和后肢悬吊组其比值与对照组相比虽然也没有显著性差异，但其比值明显比对照组低，而两者之间呈现显著性差异，这说明运动方式和运动强度是影响其比值的两个重要因子。

　　瘦素受体作为周围与中枢的传递信号，其主要生理功能是与瘦素结合，使瘦素发挥调节体内的能量平衡、脂肪贮存等生理作用，且参与瘦素的自分泌调节，并参与瘦素其他方面如代谢、生殖、造血等功能。运动训练可有效影响机体瘦素受体的水平。丛琳等发现12 w跑步训练后糖尿病大鼠肝脏瘦素受体水平显著下降，运动可能通过瘦素受体影响胰岛素分泌和改善代谢作用，从而纠正糖尿病能量代谢的失衡〔10〕。我们对瘦素受体的研究表明中等强度耐力训练和高强度间歇性训练瘦素受体的表达与对照组相比具有显著性差异，而后肢悬吊组与对照组相比则没有显著性差异，这说明运动对瘦素受体的表达产生了良好的促进作用，这对于减肥和促进机体脂肪供能从而实现能量节省化具有重要作用。

　　本研究结果综合显示，不同运动方式诱导的IGF1、IGFBP3和瘦素受体的蛋白表达是不同的，但是运动对IGF1、IGFBP3和瘦素受体的蛋白表达都具有促进作用，这是人体对运动应激产生的一种适应性机制。运动明显促进IGF1蛋白的表达，IGF1会促进细胞生长，抑制细胞的死亡，并促进新血管生成，从而加剧了肿瘤的生长，对人体健康产生不良作用，但是运动同时促进IGFBP3的蛋白表达，大部分的IGF1与IGFBP3结合，其生物学作用被抑制，仅剩余少量游离的IGF1，不至于使人体在需要大量能源物质供能的时候，还要持续忍受细胞快速生长的压力。如何制定一份合适的运动处方使其既能促进细胞的增长，又不至于使人类患上癌症，寻求IGF1和IGFBP3之间恰当的比值对于促进人类健康将会有非常重要的意义。运动同时还能促进瘦素受体的表达，对减肥和促进能量节省化有一定意义。从研究结果来看，中等强度耐力训练能显著促进IGF1的蛋白表达，而高强度间歇性运动训练则非常显著提高IGFBP3的表达，两种运动方式都能促进瘦素受体的表达，从即能促进细胞和肌肉生长，又不至于促进肿瘤形成的角度思考，大、中等强度的混合式运动训练可能是更能促进人体健康的有效途径。

参考文献

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　　10 丛 琳，陈吉棣.运动对糖尿病大鼠瘦素受体基因水平与功能的影响〔J〕.体育科学，2001;21(4)：547