研究目的:研究表明暴露在寒冷环境中可促进胆固醇转化为胆汁酸,促进小鼠肠道菌群的改变,并通过棕色脂肪组织-肝-肠道诱导适应性产热,进而提高脂肪组织的产热能力,从而增加机体的能量消耗。同时,运动可以促进肠道菌群成分及其功能变化,并且这些变化有益健康,如产生有利于健康的短链脂肪酸。虽然急性和长期低温暴露都可能诱发高血压和心血管并发症,但规律性和耐力运动却可降低心血管风险。低温环境下运动相关肠道菌群会发生什么变化及与代谢的关系未见系统报道。因此,本文拟在低温环境下运动观察大鼠肠道菌群、体重变化及白色脂肪米色化代谢调节间的关系,为低温运动防治肥胖及低温环境下运动处方制定提供理论依据。研究方法:实验动物购自广州南方医科大学4周龄SD大鼠进行9周高脂高糖膳食,成功建立肥胖模型的32只大鼠随机分为4组（每组8只）,分别为常温安静组、常温运动组、低温安静组、低温运动组。实验在智能人工气候室进行,自然采光,分笼饲养,常温环境温度控制在24℃-26℃,低温环境温度控制在3℃-4℃,相对湿度均为50%-60%。运动组隔天进行2次跑台运动,每次30 min,每次间歇10 min,跑速为25 m/min,坡度为0,持续5周,安静组不运动。实验期间大鼠仍以高脂高糖饲料饲养。在开始（第0天）、干预期间（第1天和3天）和干预结束时（第35天）收集所有大鼠粪便样本并测量重量。广州美格生物科技有限公司针对粪便样本进行16SrRNA扩增、测序和菌群数据分析（依据R?hlemann等人报道方法进行）。实验结束后禁食12h,大鼠首先进行葡萄糖和胰岛素耐受性测试,称体重,给予10%水合氯醛麻醉,采用MicroCTLCT200检测白色脂肪、米色脂肪、棕色脂肪及其比率,采集腹主动脉血样,分离血清采用全自动生化分析仪测试血脂四项;取腹股沟脂肪前处理后采用Western-blot检测AMPK、PGC-a及UPC1蛋白表达。研究结果:1)以肥胖模型的大鼠和干预后体重、血糖、血脂四项以及米色脂肪、白色脂肪及其比值、AMPK、PGC-1a、UPC1比较发现,持续低温暴露可使体重非常显著下降（P＜0.01）。此外,常温运动（P=0.022）比低温运动（P=0.033）体重减少相对要少。虽然没有观察到米色和白色脂肪本身的显著差异,但低温持续运动组大鼠的米色脂肪/白色脂肪比率略高于室温运动组（P=0.058）,无论大鼠在什么温度下,所有运动组都可促进米色和白脂肪的减少（P＜0.05、P＜0.01）,而米色脂肪/白色脂肪比率的增加只在持续低温运动组大鼠发现（P=0.049）。低温和运动均能诱导腹股沟脂肪UCP1、AMPK和PGC-1蛋白质表达（P＜0.05）,以上结果表明,低温和运动均可促进米色脂肪的形成。2)实验数据显示心血管风险因子血清HDL-C和LDL-C水平在运动和低温下均出现升高和下降（P＜0.05）,而TC和TG水平的升高却在低温下发生（P=0.028和0.074）,但低温环境下运动可使TC和TG水平降低（TC:P=0.048,TG:P=0.081）,从而防止低温对心血管的负面影响。虽然没有发现低温对血糖调节作用的证据,但观察到低温下运动可增强葡萄糖调节（P=0.054）,这种效应有利于心血管代谢健康。我们还发现,与单一低温（P=0.033）或运动（P=0.17）相比,低温下运动对减肥有更大的促进作用,这与米色脂肪/白色脂肪比率和UCP1的表达增加有关;与低温（P＜0.05）或运动（P＜0.05）相比,AMPK和PGC-1a蛋白的低密度脂蛋白胆固醇水平比较低。3)5周低温运动对大鼠肠道菌群影响的实验数据发现,运动（P=0.0083）和低温（P=0.0622）均能促进干预后肠道菌群组成的明显变化,与单一低温（adonis R=0.148）或运动（adonis R=0.17）比较,低温运动（adonisR=0.285）更能影响肠道菌群改变。在干预结束时,我们发现低温组和运动组两种干预方式有明显差异（P=0.0001）,但在非运动组没有这种情况。在室温下运动可以改变肠道菌群的组成（R=0.136,P=0.0091）,而当与低温暴露一起进行时,低温减少了在常温下观察到的主要变化（R=0.052,P=0.2114）,从而表明低温和运动在改变肠道菌群组成方面是交互作用的。研究结论:持续低温明显的改变了肠道菌群组成。与单纯冷暴露比,低温运动不仅显著的逆转了菌群的香农多样性指数和一些门的丰度的变化方向,而且低温运动白色脂肪棕色化效率更高,体重下降的更多,心血管危险因子水平下降的更多。肠道菌群的变化和上述的脂肪米色化,心血管危险因子是显著共变的。以上结果可以为我们提供一个新的机制,相比单纯低温暴露,低温环境下运动带来的更多的健康效益可能是跟肠道菌群的改变密切相关。