有氧运动干预营养性肥胖大鼠生殖细胞凋亡的研究

秦恺蔓，李宁川，韦秀霞，伍董超，蔡 旭

（扬州大学体育学院，江苏 扬州 225000）

因肥胖引起的男性生殖功能低下的发生率正逐年增加，但其影响机制尚不完全清楚。肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是淋巴巨噬细胞系统产生的，可抑制间质细胞类固醇激素产生、诱导血睾屏障破坏，影响睾丸、生精及精子功能进而引起男性生育功能低下 。因此，本文以高脂膳食饲喂大鼠建立营养性肥胖模型同时实施有氧运动，探讨有氧运动对肥胖影响大鼠生殖细胞凋亡的干预作用。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

5周龄雄性SD大鼠40只，体重为170～200g，随机分为C组（8只）、HF组（11只）、CE组（10只）、HE组（11只）。实验大鼠按每笼4～5只分笼饲养，保持温度为25±2℃，自由进水、进食。各组大鼠普通饲料喂养适应1周，高脂组（HF、HE组）改喂高脂饲料。CE、HE组大鼠实施无负重游泳运动，60min/d，6d/w。游泳池为100cm×70cm×60cm的长方体游泳桶，水温32～35℃，水深50cm。

1.2 取材及测定

实验大鼠均于末次游泳训练后禁食12h，称重后按50mg/Kg体重的剂量腹腔注射2%的戊巴比妥钠溶液麻醉大鼠，测量实验大鼠鼻尖至肛门的距离为体长，计算 Lee’s指数 [Lee’s指数 = Lee’s指数=3体重 （g）×103/体长（cm）。腹主动脉取血10ml，4℃静置1h后，3500r/min离心15min。吸取血清保存于-20℃冰箱，酶联免疫吸附法检测血清TNF-α含量。取大鼠双侧睾丸，置冰生理盐水中清洗血渍，以滤纸吸干，剥离睾丸、肾脏周围脂肪和结缔组织，准确称取睾丸及肾周、睾周脂重量（脂体比=体脂重量/体重）。RT-PCR法测定睾周脂TNF-α和睾丸组织TNFR的mRNA水平。生殖细胞凋亡采用原位缺口末端标记法（TUNEL）检测观察。

1.3 数据统计

实验结果用SPSS21.0软件统计分析，采用单因素方差分析法，实验结果均采用平均数±标准差表示，P＜0.05具有显著差异，P＜0.01则具有极显著性差异。

2 结 果

2.1 实验大鼠体重、Lee’s指数、脂体比和睾周脂重

与C组相比，CE组大鼠Lee’s指数显著降低（P＜0.05），体重和脂体比略降、睾周脂略增但统计学意义，HF组大鼠体重、脂体比、睾周脂、Lee’s指数都呈极显著增高（P＜0.01）；HE组与HF组相比，大鼠体重、脂体比、睾周脂、Lee’s指数均呈极显著降低（P＜0.01），见表1。

2.2 实验大鼠生殖细胞凋亡

各组大鼠睾丸组织切片中均能观察到细胞核着色为棕褐色的凋亡细胞，大多为精母细胞和精原细胞。C组睾丸生精细胞中可见大量生精细胞，且排列整齐，只有少数散在分布的阳性细胞；HF组生精细胞间隙增大，生殖细胞凋亡率极显著高于C组；CE组可见少量阳性细胞，略多于C组；HE组阳性细胞较HF组相比降低，生殖细胞凋亡率呈极显著降低（P＜0.01），见表 2。

2.3 实验大鼠血清TNF-α水平、睾脂TNF-αmRNA和睾丸组织TNFR mRNA表达量

表1 实验大鼠体重、Lee’s指数、脂体比和睾周脂重

表2 实验大鼠睾丸组织中细胞凋亡比例（±S）

表2 实验大鼠睾丸组织中细胞凋亡比例（±S）

注：与C组比较，*P＜0.05，**P＜0.01；与HF组比较，⊕P＜0.05，⊕⊕P＜0.01。

组别生殖细胞凋亡率/%C 7.33±0.89 HF 33.26±1.75**CE 9.07±1.38 HE 25.02±2.55**⊕⊕

表3 大鼠血清TNF-α水平、睾周脂TNF-α及睾丸组织TNFR mRNA表达量±S

表3 大鼠血清TNF-α水平、睾周脂TNF-α及睾丸组织TNFR mRNA表达量±S

注：与C组比较，*P＜0.05，**P＜0.01；与HF组比较，⊕P＜0.05，⊕⊕P＜0.01。

组别TNF-α（ng/L）睾周脂TNF-α mRNA睾丸组织TNFR mRNA 10.33±0.510.96±0.441.07±0.5211.05±0.79*1.64±0.42**1.64±0.36**9.54±0.62*1.11±0.431.22±0.3910.27±0.59⊕1.23±0.44⊕1.28±0.24⊕CH HF CE HE

与C组相比，CE组大鼠血清TNF-α 水平显著降低（P＜0.05），睾周脂TNF-αmRNA及睾丸组织TNFRmRNA水平有所升高，但无显著性差异；HF组与C组相比，大鼠血清中TNF-α水平显著升高（P＜0.05），睾周脂 TNF-αmRNA、睾丸组织TNFRmRNA水平极显著升高（P＜0.01）；HE组与HF组相比，血清TNF-α、睾周脂中睾周脂TNF-αmRNA、睾丸TNFRmRNA水平显著降低（P＜0.05），见表3

3 讨 论

3.1 有氧运动对高脂膳食影响大鼠睾丸凋亡的干预作用

随着人们生活水平的提高，以及静坐少动为主的生活方式，导致营养过剩、运动不足性肥胖，进而影响人类的健康。我们的实验结果显示10周高脂饲养后大鼠体重已极显著升高，超过对照组体重的20%，Lee’s指数、脂体比和睾周脂都极显著高于对照组，说明长期高脂膳食大鼠呈营养性肥胖。经TUNEL检测显示HF组大鼠生殖细胞凋亡数量明显高于C组，说明营养性肥胖已明显诱发大鼠睾丸组织生殖细胞的凋亡。长期高脂膳食引起大鼠睾丸萎缩，且影响睾丸组织中曲细精管的结构和基膜的完整性，各级生精细胞数量明显减少。Hammoud等也发现肥胖患者的精子密度和总数均下降，出现生精障碍。由此可见长期高脂膳食引发大鼠脂肪沉积、脂代谢异常，导致大鼠睾丸组织形态结构的改变，进而影响大鼠的生殖功能。与高脂组相比，10周高脂膳食合并运动组大鼠体重、Lee’s指数、脂体比、睾周脂均呈极显著降低，显示运动明显改善肥胖大鼠的肥胖程度。

3.2 有氧运动干预高脂膳食诱导大鼠生殖细胞凋亡的TNF-α机制

TNF-α是局部炎症过程中的早期介质，同时也是全身炎症急性期反应的发动者。本研究表明，高脂膳食喂养的HF组大鼠血清中TNF-α的含量及睾周脂TNF-αmRNA水平明显升高。马涛等以高脂饲料喂养大鼠8周后发现高脂膳食可明显诱导大鼠血清TNF-α水平增高，且脂肪组织中TNF-αmRNA和蛋白表达均显著升高。高脂膳食引发大鼠体内脂肪堆积，脂肪组织TNF-α分泌加剧，进而引起机体的炎症反应。过量的TNF-α作用于睾丸组织，引起睾丸组织中TNF受体表达水平较显著性升高，说明肥胖大鼠脂肪组织分泌的炎症因子加重了睾丸组织TNF-α受体的应答，可能引起肥胖大鼠睾丸组织的炎症反应。

本研究结果显示，HE组与HF组相比大鼠血清TNF-α水平有显著降低，说明有氧运动可减轻高脂膳食诱导的肥胖所引发的炎症反应。孙焱等研究表明有氧运动可降低血清中促炎因子的水平，改善机体低水平的炎症状态，运动引起去甲肾上腺素的增加进而抑制TNF-α的分泌。本研究结果表明有氧运动对睾周脂肪组织分泌TNF-α分泌也有一定的调节作用，同时睾丸组织中TNFR mRNA水平呈显著降低，与之相随的大鼠生殖细胞凋亡率明显降低，说明随着有氧运动降低肥胖机体TNF-α的分泌，TNF-α对睾丸组织的作用减弱，从而抑制TNF-α对睾丸过强的炎症反应和免疫反应，延缓生殖细胞的凋亡，这可能是有氧运动下调生殖细胞凋亡的机制之一。

4 结 语

高脂膳食可引起睾周脂TNF-α mRNA增加，增加的TNF-α作用于睾丸组织诱发生殖凋亡率增加，而有氧运动对TNF-α产生抑制作用，这可能是有氧运动干预肥胖大鼠生殖细胞凋亡的分子机制。

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