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非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一种无过量饮酒史肝实质细胞脂肪性变和脂肪贮积为特征的临床病理综合症。研究认为,不合理的膳食结构,特别是高脂肪膳食,加上久坐不运动的生活方式,是引起NAFLD的重要原因。运动作为一种有效的非药物防治手段,已广泛应用到防治因NAFLD而引起的慢性代谢性疾病中,但其具体作用机制尚未完全阐明。因此,本研究以高脂饮食喂养诱导大鼠产生NAFLD为模型,探讨不同强度游泳运动对高脂饮食NAFLD大鼠的影响及其相关机制。研究目的探讨不同强度的游泳运动对高脂饮食大鼠非酒精性脂肪肝的影响及其相关机制。研究方法以6周龄Sprague-Dawley(SD)纯系雄性大鼠为研究对象,随机分为普通饲料对照组(C组)、高脂饮食对照组(H组)、高脂饮食对照一组(H1组)、高脂饮食+60min运动预防组(HE60-1组)、高脂饮食+90min运动预防组(HE90-1组)、高脂饮食对照二组(H2组)、高脂饮食+60min运动治疗组(HE60-2组)、高脂饮食+90min运动治疗组(HE90-2 组)。C 组、H1 组、HE60-1 组、HE90-1 组持续喂养 12 周,H2 组、HE60-2 组和HE90-2组大鼠持续喂养至20周。通过12周高脂饲料(热卡比为蛋白质22%,脂肪38%,碳水化合物40%,提供能量约为4243Kcal/1000g)喂养建立NAFLD大鼠动物模型,同时对大鼠实施无负重游泳运动干预。综合利用体重、肝指数、血脂、肝脂评价动物模型的建立和运动预防及治疗NAFLD的效果;通过观察运动对高脂饮食NAFLD大鼠血清游离脂肪酸(FFA)、血脂、肝脏 PPAR-α SREBP-1c、SCD-1 mRNA 和蛋白表达水平,pAktser473的磷酸化水平,AMPK、Akt的蛋白表达水平的变化,探讨不同运动方案对防治高脂饮食诱导的NAFLD大鼠脂肪肝的相关分子机制。研究结果1.NAFLD动物模型的评价12周高脂饮食喂养后,H组大鼠体重显著高于C组(p<0.01)。与C组相比,H组大鼠肝湿重和肝指数均显著升高(p<0.01),血清FFA、TC、TG、LDL-C均显著增加(p<0.01),大鼠ALT、AST均显著升高(p<0.01),大鼠肝脏TC、TG均显著升高(p<0.01)。组织形态学结果显示H组大鼠肝脏颜色已变成浅黄色,肝脏体积明显增大,肥厚,边缘饱满,切片时难成形,易碎,刀面有较多脂肪沾染。说明12周高脂饮食喂养成功建立了大鼠NAFLD动物模型。2.不同运动方案对高脂饮食大鼠IR的干预作(1)12周游泳运动干预后,与高脂饮食组大鼠组相比,高脂饮食运动组大鼠肝指数显著降低(p<0.05),血清 FFA、TC、TG、LDL-C 均显著下降(p<0.05 或p<0.01),大鼠 ALT、AST均显减少(p<0.01),大鼠肝脏TC、TG均显著下调(p<0.01)。但HE60-1组和HE90-1组大鼠上述指标之间均无显著差异,说明60min游泳运动和90min游泳运动均可有效预防高脂饮食诱导的NAFLD大鼠脂肪肝的形成。(2)8周游泳运动干预后,与高脂饮食NAFLD大鼠组相比,高脂饮食运动组大鼠肝指数显著降低(p<0.05),血清FFA、TC、TG、LDL-C均显著下降(p<0.05或p<0.01),大鼠ALT、AST均显减少(p<0.01),大鼠肝脏TC、TG均显著下调(p<0.01)。但HE60-2组和HE90-2组大鼠上述指标之间均无显著差异,说明60min游泳运动和90min游泳运动均可有效治疗高脂饮食NAFLD大鼠的脂肪肝。3.运动对高脂饮食NAFLD大鼠脂肪肝形成的影响12周游泳运动干预后:(1)组织形态学结果表明,HE60-1组大鼠肝脏与H1组相比,体积明显减小,颜色呈浅褐色,刀切时脂肪沾染少;HE90-1组肝脏与H1组比,无论形态还是颜色,更接近于正常肝脏,颜色偏红褐色,刀切时脂肪沾染极少。(2)与H1组相比,HE60-1和HE90-1组大鼠肝脏AktSer473磷酸化水平显著提高(p<0.05,p<0.01),肝脏AMPK蛋白表达水平显著提高(p<0.01),肝脏SREBP-1c、SCD-1mRNA和蛋白表达水平极显著下降(p<0.01,p<0.01),PPAR-α基因表达和蛋白表达水平均显著升高(p<0.01)。4.运动治疗高脂饮食NAFLD大鼠脂肪肝的效果8周游泳运动干预后,(1)组织形态学结果表明,HE60-2组大鼠肝脏与H2组相比,体积明显减小,刀切时脂肪沾染少;HE90-2组肝脏与H2组比,形态和颜色,均更接近于正常肝脏,颜色偏红褐色,体积明显减小,刀切时脂肪沾染极少。(2)与H2组相比,HE60-2和HE90-2组大鼠肝脏AktSer473磷酸化水平显著提高(p<0.05,p<0.01),肝脏AMPK蛋白表达水平显著提高(p<0.01),肝脏SREBP-1c、SCD-1mRNA和蛋白表达水平均显著下降(p<0.05或p<0.01),而PPARα的mRNA和蛋白表达量均显著增加(p<0.05,p<0.01)。研究结论1.12周高脂饮食喂养成功建立了非酒精性脂肪肝大鼠动物模型;2.12周持续60min运动和90min游泳运动可有效地预防高脂饮食诱导的非酒精性脂肪肝的形成。但这两种运动方案对改善非酒精性脂肪肝的形成无差异;3.8周持续60min运动和90min游泳运动均可有效地治疗NAFLD大鼠的脂肪肝。但这两种运动方案在脂肪肝的治疗效果方面无显著差异;4.运动防治NAFLD的可能机制:(1)游泳运动可增强高脂饮食NAFLD大鼠肝脏PI3-K/Akt信号转导,从而激活AMPK,通过AMPK信号通路直接抑制肝脏PPAR-α或SREBP-1c表达水平而促进高脂饮食NAFLD大鼠肝脏脂质的代谢,最终预防/治疗高脂饮食大鼠脂肪肝;(2)游泳运动可增强高脂饮食NAFLD大鼠肝脏PI3-K/Akt信号转导,增强AMPK蛋白表达,抑制肝脏mTOR的表达,间接影响NAFLD大鼠脂质代谢:mTOR的表达受抑制后,一方面可促进肝脏PPAR-α的表达,从而促进高脂饮食NAFLD大鼠肝脏脂质代谢,另一方面,抑制肝脏SREBP-1c的表达,进而减少SCD-1的生成,从而抑制肝脏脂质合成,最终能够有效预防/治疗NAFLD大鼠脂肪肝。