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研究目的:观察低温环境运动对肥胖大鼠血糖、胰岛素及血脂四项浓度、胰岛素抵抗指数、不同类型脂肪分布、腓肠肌p38MAPK、PGC-1α、FNDC5、腹股沟脂肪UCP1、Betatrophin蛋白表达及腹股沟脂肪LPL、ATGL活性的变化,探讨低温环境运动对改善肥胖机体胰岛素抵抗和促进白色脂肪棕色化效应及相关调节因子的影响,为减脂和2型糖尿病的防治提供理论依据与方法。研究方法:以9周高糖高脂膳食建立肥胖模型的64只SD大鼠均分为常温安静组(NTS组)、常温运动组(NTE组)、持续低温安静组(CLS组)、持续低温运动组(CLE组)、急性低温安静组(ALS组)、急性低温运动组(ALE组)、间歇低温安静组(ILS组)和间歇低温运动组(ILE组)等8组,常温环境为23℃±2℃,低温环境为3℃±1℃,相对湿度均为50-60%;持续低温暴露为全天在低温环境中生活,急性低温暴露为实验结束日进行4h低温暴露,间歇低温暴露为4h/d,其余时间在常温生活;所有运动组隔天进行一次跑台训练,分2组,每组30min,间歇10min,跑速为25m/min,坡度为0°。5周实验期间记录大鼠体重及食量,第5周末采用Micro-CT检测脂肪分布,采集腹主动脉血检测血脂四项、游离脂肪酸、血糖和血清胰岛素,计算胰岛素抵抗指数,以Western-blot检测腓肠肌p38MAPK、PGC-1α、FNDC5及腹股沟脂肪UCP1、Betatrophin蛋白的表达,同时检测腹股沟脂肪LPL和ATGL活性。采用SPSS 22.0对实验结果进行统计学分析,组间采用单因素ANOVA分析,各因素之间采用Pearson相关分析,P<0.05为有显著意义,P<0.01为具有非常显著意义。研究结果:(1)与NTS组相比,NTE组大鼠食量和体重均显著下降(P<0.05),CLS组食量显著增加(P<0.05),CLS、ALS、ILS组大鼠棕色脂肪率增加具有统计学意义(P<0.05,P<0.01);与NTE组相比,CLE组大鼠食量和棕色脂肪率显著或非常显著增加(P<0.05,P<0.01),体重和内脏脂肪率则显著下降(P<0.05),ALE组皮下脂肪率显著减少(P<0.05)。(2)与NTS组,ALS组大鼠FINS显著上升(P<0.05),NTE、ALS组大鼠BG、HOMA-IR显著下降(P<0.05);与NTE组相比,ALE组大鼠FINS、FBG、HOMA-IR下降均具有统计学意义(P<0.05,P<0.01);血脂方面,与NTS组相比,NTE组大鼠CHO、TG显出下降(P<0.05),NTE、CLS组大鼠HDL-C显著上升(P<0.05),NTE、CLS、ILS组大鼠LDL-C均显著下降(P<0.05);与NTE组相比,CLE、ILE组大鼠HDL-C显著上升(P<0.05)。(3)与NTS组相比,CLS、ILS组大鼠腓肠肌p38MAPK、PGC-1α、FNDC5蛋白表达上调具有统计学意义(P<0.05,P<0.01);与NTE组相比,CLE组大鼠腓肠肌p38MAPK蛋白表达显著上调(P<0.05),CLE、ALE、ILE组大鼠腓肠肌PGC-1α蛋白表达上调具有统计学意义(P<0.05,P<0.01),CLE、ILE组大鼠骨骼肌FNDC5蛋白表达上调具有统计学意义(P<0.05,P<0.01)。(4)与NTS组相比,其余各组大鼠腹股沟脂肪UCP1蛋白表达上调有统计学意义(P<0.05,P<0.01),NTE、ALS、ILS组大鼠腹股沟脂肪Betatrophin蛋白表达显著或非常显著下调(P<0.05,P<0.01),ILS组大鼠腹股沟脂肪LPL及ATGL活性显著提高(P<0.05);与NTE组相比,CLE、ILE组大鼠腹股沟脂肪UCP1蛋白表达上调及Betatrophin蛋白表达下调具有统计学意义(P<0.05,P<0.01),ALE组LPL和CLE、ILE组ATGL活性显著提高(P<0.05)。(5)相关分析结果显示,经过5周低温环境运动干预后大鼠腹股沟脂肪Betatrophin与UCP1蛋白表达变化呈负相关(r=-0.402,P<0.01);与LPL活性变化呈负相关(r=-0.298,P<0.05);与ATGL活性变化呈负相关(r=-0.565,P<0.01);与HOMA-IR呈正相关(r=0.374,P<0.01)。研究结论:(1)三种低温环境运动均能有效促进肥胖大鼠白色脂肪棕色化、增加棕色脂肪、减少内脏及皮下脂肪,达到减脂的效果,其中以间歇低温和持续低温运动方式最为有效。(2)急性低温及运动方式机体胰岛素敏感性一过性提高对治疗2型糖尿病意义不大,而间歇及持续低温环境运动方式对长期降低肥胖大鼠的血糖、血脂及游离脂肪酸水平、提高胰岛素敏感性有一定作用,在2型糖尿病的防治中具有参考意义。(3)低温环境运动通过激活p38MAPK信号通路促进白色脂肪棕色化,抑制Betatrophin表达,增加LPL和ATGL活性,从而达到改善肥胖机体糖脂代谢的效果。