引用本文： 馬翠, 黃燕鳳, 翟露, 劉玉花, 張秋, 黃山, 鐘鑫, 戴霞. 不同運動方式對 2 型糖尿病小鼠血清短鏈脂肪酸的影響. 華西醫學, 2020, 35(11): 1370-1375. doi: 10.7507/1002-0179.201910088 復制
2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）是一種復雜的基因-環境相互作用的結果。到目前為止，與遺傳學相比，社會人口和環境因素對糖尿病的影響更大[1]。其中，腸道菌群是一種重要的環境影響因素，并且已有研究表明腸道菌群代謝產物短鏈脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFA）與肥胖、糖尿病的發生發展有關[2-3]。運動一直被認為是防治糖尿病的有效措施之一[4]。研究表明，運動可以改善血糖、血脂、血壓和胰島素抵抗，是防治糖尿病的有效措施[5-6]。有學者在膳食中添加 SCFA ，發現其可改善血糖和胰島素敏感性，而目前國內有關糖尿病 SCFA 的研究主要是飲食干預[7-8]，針對運動是否能調節 T2DM 小鼠 SCFA 的研究少有報道。據此，本研究以不同運動方式（有氧運動、抗阻運動、聯合運動）干預 T2DM 小鼠 8 周，采用氣相色譜法檢測 SCFA 中乙酸、丙酸、丁酸、戊酸含量，分析 3 種不同運動方式對 T2DM 小鼠 SCFA 的影響，為運動防治 T2DM 提供新的基礎研究依據。
1 材料與方法
1.1 實驗動物
選擇 8 周齡雄性 db/db（diabetes mouse）品系 BKS-DB/Nju 小鼠（血糖>300 mg/dL）48 只，體重 42.7～51.4 g，所有小鼠精神活潑，毛色潤澤。小鼠購買于南京大學南京生物醫藥研究院，均由廣西醫科大學動物實驗中心專業人員統一喂養，統一控制飲食，每籠 5 只，動物室內溫度 20～25℃，相對濕度 50%～60%；采用普通飼料飲食，0.5 g/餐，1.5 g/d；所有小鼠均體健，未出現感染、死亡情況。本研究已通過廣西醫科大學第一附屬醫院醫學倫理委員會審批，審批號：倫審（2016-KY-國基-128）。
1.2 主要儀器與試劑
1.2.1 儀器
LICHEN 移液槍（上海力辰邦西儀器科技有限公司）；Axygen 愛思離心管（上海雷布斯網絡科技有限公司）；ANW 樣品瓶（南京道邦生物科技有限公司道邦科技）；TGL-16K 離心機（湖南湘儀實驗室儀器有限公司）；組織研磨儀（寧波新芝生物科技股份有限公司）；VOTEX-5 渦旋儀（海門市其林貝爾有限公司）；冷凍干燥機（寧波雙嘉儀器有限公司）；強生穩豪血糖儀、強生穩豪試紙（美國強生公司）；常規電子天平（瑞士梅特勒托利多公司）；Agilent 6890A/5973C 氣相質譜儀（美國安捷倫公司）；30 m×0.25 mm×0.25 μm VF-MAXms 色譜柱（美國安捷倫公司）；WDW-1 型 8 跑道小鼠跑臺（北京北瑞未來分析儀器有限責任公司，出廠編號：2016020-022）。
1.2.2 試劑
2-乙基丁酸（美國 Sigma 公司）；甲醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸（德國默克公司）；10% 水合氯醛自配：電子分析天平稱重粉劑水合氯醛 5 g，置 50 mL 離心管加 50 mL 的 1×磷酸緩沖鹽溶液緩沖液，混勻后擰緊瓶蓋室溫保存。
1.3 研究方法
1.3.1 實驗分組
將所有小鼠進行編號，采用電腦隨機數字表產生的隨機數字進行分組，將納入小鼠分為有氧運動組（10 只）、抗阻運動組（10 只）、聯合運動組（10 只）和對照組（10 只）。為避免小鼠運動感染死亡脫落情況，每組各增加 2 只為替補。
1.3.2 運動干預
除對照組外，其余各組采取為期 8 周的運動干預（6 d/周）。
① 有氧運動組：采用 WDW-1 型 8 跑道小鼠跑臺進行無負重跑臺運動，干預第 1 周時調節跑臺速度為 10～15 m/min，運動時間 30 min/d，坡度為 0%；干預第 2～8 周運動時調節跑臺速度為 15 m/min，運動時間為 60 min/d，坡度為 0%。
② 抗阻運動組：采用自制的坡度為 85°、長 1 m 的梯子進行尾部負重爬梯訓練。選擇質量為 1 g 的氣球，干預第 1、2、3、4、5～8 周分別按照負重為體重的 10%、20%、30%、50%、70% 往氣球里注水，在小鼠尾部綁縛水球負重向上跑階梯的形式進行。爬梯的坡度為 85°，階梯長度為 1 m，階梯間距為 1 cm。爬梯 3 次為 1 組，共 2 組/d，每組間隔 2 min。
③ 聯合運動組：采用抗阻運動和有氧運動相結合的運動干預方式。每周的周一、三、五采用抗阻運動組運動方式，運動量與當周抗阻運動組相同；周二、四、六采用有氧運動組運動方式，運動量與當周有氧運動組相同。
1.3.3 血清樣品的處理
① 運動干預 8 周后，經水合氯醛麻醉頸椎脫臼處死小鼠，于小鼠的眼眶后靜脈叢采血，采血后于離心機上進行低速 1 000 r/min 離心，離心半徑 13.5 cm，時間 5 min；② 吸取上清液 100 μL 樣本，加入 300 μL 甲醇，并加入 10 μL 內標（0.000 625 g/μL 的 2-乙基丁酸）；③ 渦旋混勻 30 s，而后置于 4℃ 離心機中，12 000 r/min 離心 15 min，離心半徑 15 cm；④ 吸取 200 μL 上清液，轉入 1.5 m 濃縮離心管中離心濃縮；⑤ 加入 50 μL 甲醇復溶，后置于 4℃ 離心機中，12 000 r/min 離心 15 min，離心半徑 15 cm；⑥ 吸取上清液，進行氣相色譜法檢測。
1.3.4 氣相色譜法分析
① 分析平臺：Agilent 6890A/5973C 氣相質譜儀；② 色譜柱：美國安捷倫公司的 VF-MAXms（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；③ 儀器參數：進樣口溫度 280℃，EI 離子源溫度 230℃，四極桿溫度 150℃，高純氦氣（純度>99.999%）作為載氣，不分流進樣，進樣量 3.0 μL；④ 升溫程序為：初始溫度 70℃，維持 1 min，10℃/min 的速度升至 200℃，然后以 30℃/min 的速度升至 240℃，并維持 3 min；⑤ 采用全掃描模式進行質譜檢測，質譜檢測范圍為 30～150（m/z）。
1.3.5 標準品含量測定
① 根據試劑說明書進行標準品溶液的配制：精密吸取各標準品（乙酸、丙酸、丁酸、戊酸）50 μL，搖勻，即得標準品混合溶液（混標），各標準品在混標中的初始濃度為 0.143 μL/μL。依次配制成 0.000 1、0.000 7、0.001 4、0.007 1、0.014 3、0.017 9、0.035 7 μL/μL 的濃度梯度，使用 7 個濃度的標品樣本進行氣相色譜法檢測。其標準方程見表 1，可見 R2 均≥0.99，說明標準曲線的線性關系較好，可用于樣本中乙酸、丙酸、丁酸、戊酸濃度的計算。
表1
SCFA 標準曲線方程
1.4 觀察指標
分別于運動干預前、干預 8 周后檢測小鼠血糖、體重，并在干預 8 周后經水合氯醛麻醉后頸椎脫臼處死小鼠，于眼眶后靜脈叢采血檢測血清中 SCFA 的含量。根據不同濃度及相應濃度下標品的相對峰面積（標品峰面積/內標峰面積）繪制出標準曲線，根據繪制的標準曲線及待測樣本中該物質的峰面積可計算出該物質（乙酸、丙酸、丁酸、戊酸）在樣本中的含量。
1.5 統計學方法
采用 SPSS 22.0 軟件對數據進行統計分析。計量資料以均數±標準差表示，組內干預前后比較采用配對樣本 t 檢驗，多組間指標比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用 LSD 法。計數資料以只數和百分比表示。雙側檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 小鼠 8 周運動干預情況
40 只小鼠均順利完成實驗，無脫落發生。運動干預期間，2 只小鼠（有氧、抗阻運動組各 1 只）在干預過程中腿部有輕微的皮膚破潰情況，但均在消毒處理后傷口愈合，未導致傷口感染加重；其余小鼠未發生感染及死亡情況，運動干預前后，小鼠均未出現嘔吐、脫水、精神萎靡等酮癥酸中毒表現。
2.2 標準品 SCFA 和 T2DM 小鼠血清 SCFA 的色譜圖
由圖 1 可見，每一峰均可清晰可見，1～4 的小峰的基線較平穩，基本無雜質峰。在本實驗色譜條件下，根據標準品的保留時間，確定 T2DM 小鼠血清樣品中 SCFA 時間，T2DM 小鼠血清樣品中 SCFA 與標準品 SCFA 的出峰位置、出峰時間基本完全吻合，提示各峰位物質確是待測物質。
圖1
標準品與 T2DM 小鼠 SCFA 氣相色譜圖
a. 標準品；b. T2DM 小鼠血清。1：乙酸（5.793 min）；2：丙酸（6.815 min）；3：丁酸（7.842 min）；4：戊酸（9.079 min）
2.3 不同運動方式對血糖、體重的影響
干預前，各組間血糖、體重比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。干預 8 周后，有氧運動組、抗阻運動組、聯合運動組的血糖和體重均較對照組降低（P<0.01），其中聯合運動組血糖、體重均低于單一的有氧運動、抗阻運動（P<0.05）。各組組內干預前后比較，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表 2。
表2
各運動組干預前后血糖、體重變化（n=10，
）
2.4 不同運動方式對 T2DM 小鼠 SCFA 的影響
2.4.1 乙酸
有氧運動組、抗阻運動組、聯合運動組乙酸含量均明顯高于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）；聯合運動組乙酸含量高于有氧運動組，差異有統計學意義（P<0.05）；聯合運動組與抗阻運動組、有氧運動組與抗阻運動組相比，差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 3。
表3
干預 8 周后不同運動方式對 SCFA 的影響（n=10，
，ng/μL）
2.4.2 丙酸
聯合運動組丙酸含量高于抗阻運動組、對照組，差異有統計學意義（P<0.05）；但其余組間兩兩比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 3。
2.4.3 丁酸
抗阻運動組、聯合運動組丁酸含量高于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）；此外，聯合運動組丁酸含量高于有氧運動組（P<0.05）；其余組間兩兩比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 3。
2.4.4 戊酸
聯合運動組戊酸含量較對照組升高，差異有統計學意義（P<0.05），而有氧運動、抗阻運動與對照組比較，差異均無統計學意義（P>0.05）；有氧運動組和聯合運動組戊酸含量均高于抗阻運動組，差異有統計學意義（P<0.05）；而聯合運動組與有氧運動組相比，差異無統計學意義（P>0.05）。見表 3。
3 討論
3.1 db/db 小鼠模型選擇及運動干預情況
在本研究中，我們選擇的是雄性 db/db 小鼠作為動物模型。db/db 小鼠是美國 Jackson 團隊于 1966 年發現的。其發病機制是 4 號受體基因 Leptin 缺陷而導致的自發性 T2DM 小鼠。小鼠從 4 周齡起即可出現貪食、肥胖，隨著周齡增加而出現明顯的高血糖、胰島素抵抗等癥狀[9]。與誘導型糖尿病小鼠模型相比，db/db 小鼠不受人類誘導因素的影響，且發病過程與 T2DM 患者非常相似。目前，db/db 小鼠已廣泛應用于各種實驗，成為公認的 T2DM 動物模型[10]。在本研究中，運動干預過程中 2 只小鼠發生感染情況，但均在消毒處理后傷口可以愈合，未導致傷口感染甚至死亡。運動期間，嚴密監測小鼠血糖，監測血糖前禁食 6～8 h。運動前后觀察小鼠未發生嘔吐、脫水、精神萎靡等酮癥酸中毒表現。此外，本研究結果顯示，相比有氧運動、抗阻運動，抗阻聯合有氧運動控制 T2DM 小鼠血糖及體重的效果較好，本研究結果與已有研究結果[11-12]基本一致，與孟晴等[13]結果一致。
3.2 運動對 SCFA 的影響
SCFA 是腸道菌群發酵膳食纖維的終產物，其中乙酸、丙酸和丁酸含量最高，三者總和占 SCFA 的 95% 以上[14-15]。有研究表明， SCFA 參與脂肪組織中促炎因子抵抗素的表達，能促進人體脂肪組織中瘦素的表達，從而降低肥胖和 T2DM 的發生發展[16]。Rakitin 等[17]研究還發現 SCFA 具有降低空腹血糖、抑制組蛋白脫乙酰基酶活性的作用，是改變葡萄糖和脂肪酸代謝進而治療 T2DM 的新途徑。此外，有研究表明，在高脂飲食誘導 T2DM 過程中，SCFA 的減少會導致大鼠持續高血糖，進而加重糖尿病的進展[18]。因此，SCFA 的含量對糖尿病的防治具有重要的價值。
目前，不同運動方式對 T2DM 患者 SCFA 功能的作用研究較少，相關機制也尚不清楚。本實驗對 T2DM db/db 小鼠進行為期 8 周的運動訓練，結果顯示有氧運動、抗阻運動及聯合運動 3 種運動方式與對照組相比，均提高了 SCFA 的含量。這提示規律的運動可提高 T2DM 小鼠體內血清 SCFA 的含量，本研究結果與國外研究[19]結果相似，均表明與非運動組相比，運動干預后 SCFA 含量會顯著增加。此外，本研究還發現，3 種運動方式對 SCFA 的影響呈現出不同的促進作用效果，其中以聯合運動組的運動效果最佳，其提高小鼠血清 SCFA 含量的能力較單純的有氧運動、抗阻運動有顯著差異（P<0.05）。這與陸麗榮等[20-21]對糖尿病前期人群進行不同運動方式干預，同樣發現聯合運動更有利于降低糖尿病前期人群血糖及改善血脂水平的結果基本相似。有研究表明，內皮祖細胞功能與糖尿病并發心血管疾病有密切關系[22-23]。劉玉花等[24-25]通過動物實驗也證實了聯合運動在改善 T2DM db/db 小鼠內皮祖細胞增殖、黏附、遷移及血管生成能力方面的效果較單一的有氧運動、抗阻運動好，本研究中推薦的運動方案與其一致。因此，在 T2DM 患者或糖尿病高危人群中，優先選用聯合運動來預防及防治糖尿病及其并發癥的發生效果較好。原因可能是聯合運動結合了有氧運動、抗阻運動兩種運動優勢，產生的效果具有協同作用。
綜上所述，T2DM 小鼠體內血清 SCFA 的含量會受運動方式的影響，其中，與有氧運動、抗阻運動相比，聯合運動更能改善 T2DM 小鼠體內血清 SCFA（乙酸、丙酸、丁酸、戊酸）含量。因此，本研究提示，想通過運動方式來控制血糖的 T2DM 患者，建議采用不同運動方式，尤其是有氧運動與抗阻運動結合效果會更好。而本研究也存在一定的局限性，本實驗只是觀察性研究，具體機制仍需進一步研究。
2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）是一種復雜的基因-環境相互作用的結果。到目前為止，與遺傳學相比，社會人口和環境因素對糖尿病的影響更大[1]。其中，腸道菌群是一種重要的環境影響因素，并且已有研究表明腸道菌群代謝產物短鏈脂肪酸（short-chain fatty acid，SCFA）與肥胖、糖尿病的發生發展有關[2-3]。運動一直被認為是防治糖尿病的有效措施之一[4]。研究表明，運動可以改善血糖、血脂、血壓和胰島素抵抗，是防治糖尿病的有效措施[5-6]。有學者在膳食中添加 SCFA ，發現其可改善血糖和胰島素敏感性，而目前國內有關糖尿病 SCFA 的研究主要是飲食干預[7-8]，針對運動是否能調節 T2DM 小鼠 SCFA 的研究少有報道。據此，本研究以不同運動方式（有氧運動、抗阻運動、聯合運動）干預 T2DM 小鼠 8 周，采用氣相色譜法檢測 SCFA 中乙酸、丙酸、丁酸、戊酸含量，分析 3 種不同運動方式對 T2DM 小鼠 SCFA 的影響，為運動防治 T2DM 提供新的基礎研究依據。
1 材料與方法
1.1 實驗動物
選擇 8 周齡雄性 db/db（diabetes mouse）品系 BKS-DB/Nju 小鼠（血糖>300 mg/dL）48 只，體重 42.7～51.4 g，所有小鼠精神活潑，毛色潤澤。小鼠購買于南京大學南京生物醫藥研究院，均由廣西醫科大學動物實驗中心專業人員統一喂養，統一控制飲食，每籠 5 只，動物室內溫度 20～25℃，相對濕度 50%～60%；采用普通飼料飲食，0.5 g/餐，1.5 g/d；所有小鼠均體健，未出現感染、死亡情況。本研究已通過廣西醫科大學第一附屬醫院醫學倫理委員會審批，審批號：倫審（2016-KY-國基-128）。
1.2 主要儀器與試劑
1.2.1 儀器
LICHEN 移液槍（上海力辰邦西儀器科技有限公司）；Axygen 愛思離心管（上海雷布斯網絡科技有限公司）；ANW 樣品瓶（南京道邦生物科技有限公司道邦科技）；TGL-16K 離心機（湖南湘儀實驗室儀器有限公司）；組織研磨儀（寧波新芝生物科技股份有限公司）；VOTEX-5 渦旋儀（海門市其林貝爾有限公司）；冷凍干燥機（寧波雙嘉儀器有限公司）；強生穩豪血糖儀、強生穩豪試紙（美國強生公司）；常規電子天平（瑞士梅特勒托利多公司）；Agilent 6890A/5973C 氣相質譜儀（美國安捷倫公司）；30 m×0.25 mm×0.25 μm VF-MAXms 色譜柱（美國安捷倫公司）；WDW-1 型 8 跑道小鼠跑臺（北京北瑞未來分析儀器有限責任公司，出廠編號：2016020-022）。
1.2.2 試劑
2-乙基丁酸（美國 Sigma 公司）；甲醇、乙酸、丙酸、丁酸、戊酸（德國默克公司）；10% 水合氯醛自配：電子分析天平稱重粉劑水合氯醛 5 g，置 50 mL 離心管加 50 mL 的 1×磷酸緩沖鹽溶液緩沖液，混勻后擰緊瓶蓋室溫保存。
1.3 研究方法
1.3.1 實驗分組
將所有小鼠進行編號，采用電腦隨機數字表產生的隨機數字進行分組，將納入小鼠分為有氧運動組（10 只）、抗阻運動組（10 只）、聯合運動組（10 只）和對照組（10 只）。為避免小鼠運動感染死亡脫落情況，每組各增加 2 只為替補。
1.3.2 運動干預
除對照組外，其余各組采取為期 8 周的運動干預（6 d/周）。
① 有氧運動組：采用 WDW-1 型 8 跑道小鼠跑臺進行無負重跑臺運動，干預第 1 周時調節跑臺速度為 10～15 m/min，運動時間 30 min/d，坡度為 0%；干預第 2～8 周運動時調節跑臺速度為 15 m/min，運動時間為 60 min/d，坡度為 0%。
② 抗阻運動組：采用自制的坡度為 85°、長 1 m 的梯子進行尾部負重爬梯訓練。選擇質量為 1 g 的氣球，干預第 1、2、3、4、5～8 周分別按照負重為體重的 10%、20%、30%、50%、70% 往氣球里注水，在小鼠尾部綁縛水球負重向上跑階梯的形式進行。爬梯的坡度為 85°，階梯長度為 1 m，階梯間距為 1 cm。爬梯 3 次為 1 組，共 2 組/d，每組間隔 2 min。
③ 聯合運動組：采用抗阻運動和有氧運動相結合的運動干預方式。每周的周一、三、五采用抗阻運動組運動方式，運動量與當周抗阻運動組相同；周二、四、六采用有氧運動組運動方式，運動量與當周有氧運動組相同。
1.3.3 血清樣品的處理
① 運動干預 8 周后，經水合氯醛麻醉頸椎脫臼處死小鼠，于小鼠的眼眶后靜脈叢采血，采血后于離心機上進行低速 1 000 r/min 離心，離心半徑 13.5 cm，時間 5 min；② 吸取上清液 100 μL 樣本，加入 300 μL 甲醇，并加入 10 μL 內標（0.000 625 g/μL 的 2-乙基丁酸）；③ 渦旋混勻 30 s，而后置于 4℃ 離心機中，12 000 r/min 離心 15 min，離心半徑 15 cm；④ 吸取 200 μL 上清液，轉入 1.5 m 濃縮離心管中離心濃縮；⑤ 加入 50 μL 甲醇復溶，后置于 4℃ 離心機中，12 000 r/min 離心 15 min，離心半徑 15 cm；⑥ 吸取上清液，進行氣相色譜法檢測。
1.3.4 氣相色譜法分析
① 分析平臺：Agilent 6890A/5973C 氣相質譜儀；② 色譜柱：美國安捷倫公司的 VF-MAXms（30 m×0.25 mm×0.25 μm）；③ 儀器參數：進樣口溫度 280℃，EI 離子源溫度 230℃，四極桿溫度 150℃，高純氦氣（純度>99.999%）作為載氣，不分流進樣，進樣量 3.0 μL；④ 升溫程序為：初始溫度 70℃，維持 1 min，10℃/min 的速度升至 200℃，然后以 30℃/min 的速度升至 240℃，并維持 3 min；⑤ 采用全掃描模式進行質譜檢測，質譜檢測范圍為 30～150（m/z）。
1.3.5 標準品含量測定
① 根據試劑說明書進行標準品溶液的配制：精密吸取各標準品（乙酸、丙酸、丁酸、戊酸）50 μL，搖勻，即得標準品混合溶液（混標），各標準品在混標中的初始濃度為 0.143 μL/μL。依次配制成 0.000 1、0.000 7、0.001 4、0.007 1、0.014 3、0.017 9、0.035 7 μL/μL 的濃度梯度，使用 7 個濃度的標品樣本進行氣相色譜法檢測。其標準方程見表 1，可見 R2 均≥0.99，說明標準曲線的線性關系較好，可用于樣本中乙酸、丙酸、丁酸、戊酸濃度的計算。
表1
SCFA 標準曲線方程
1.4 觀察指標
分別于運動干預前、干預 8 周后檢測小鼠血糖、體重，并在干預 8 周后經水合氯醛麻醉后頸椎脫臼處死小鼠，于眼眶后靜脈叢采血檢測血清中 SCFA 的含量。根據不同濃度及相應濃度下標品的相對峰面積（標品峰面積/內標峰面積）繪制出標準曲線，根據繪制的標準曲線及待測樣本中該物質的峰面積可計算出該物質（乙酸、丙酸、丁酸、戊酸）在樣本中的含量。
1.5 統計學方法
采用 SPSS 22.0 軟件對數據進行統計分析。計量資料以均數±標準差表示，組內干預前后比較采用配對樣本 t 檢驗，多組間指標比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用 LSD 法。計數資料以只數和百分比表示。雙側檢驗水準 α=0.05。
2 結果
2.1 小鼠 8 周運動干預情況
40 只小鼠均順利完成實驗，無脫落發生。運動干預期間，2 只小鼠（有氧、抗阻運動組各 1 只）在干預過程中腿部有輕微的皮膚破潰情況，但均在消毒處理后傷口愈合，未導致傷口感染加重；其余小鼠未發生感染及死亡情況，運動干預前后，小鼠均未出現嘔吐、脫水、精神萎靡等酮癥酸中毒表現。
2.2 標準品 SCFA 和 T2DM 小鼠血清 SCFA 的色譜圖
由圖 1 可見，每一峰均可清晰可見，1～4 的小峰的基線較平穩，基本無雜質峰。在本實驗色譜條件下，根據標準品的保留時間，確定 T2DM 小鼠血清樣品中 SCFA 時間，T2DM 小鼠血清樣品中 SCFA 與標準品 SCFA 的出峰位置、出峰時間基本完全吻合，提示各峰位物質確是待測物質。
圖1
標準品與 T2DM 小鼠 SCFA 氣相色譜圖
a. 標準品；b. T2DM 小鼠血清。1：乙酸（5.793 min）；2：丙酸（6.815 min）；3：丁酸（7.842 min）；4：戊酸（9.079 min）
2.3 不同運動方式對血糖、體重的影響
干預前，各組間血糖、體重比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。干預 8 周后，有氧運動組、抗阻運動組、聯合運動組的血糖和體重均較對照組降低（P<0.01），其中聯合運動組血糖、體重均低于單一的有氧運動、抗阻運動（P<0.05）。各組組內干預前后比較，差異均有統計學意義（P<0.05）。見表 2。
表2
各運動組干預前后血糖、體重變化（n=10，）
2.4 不同運動方式對 T2DM 小鼠 SCFA 的影響
2.4.1 乙酸
有氧運動組、抗阻運動組、聯合運動組乙酸含量均明顯高于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）；聯合運動組乙酸含量高于有氧運動組，差異有統計學意義（P<0.05）；聯合運動組與抗阻運動組、有氧運動組與抗阻運動組相比，差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 3。
表3
干預 8 周后不同運動方式對 SCFA 的影響（n=10，，ng/μL）
2.4.2 丙酸
聯合運動組丙酸含量高于抗阻運動組、對照組，差異有統計學意義（P<0.05）；但其余組間兩兩比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 3。
2.4.3 丁酸
抗阻運動組、聯合運動組丁酸含量高于對照組，差異有統計學意義（P<0.05）；此外，聯合運動組丁酸含量高于有氧運動組（P<0.05）；其余組間兩兩比較，差異均無統計學意義（P>0.05）。見表 3。
2.4.4 戊酸
聯合運動組戊酸含量較對照組升高，差異有統計學意義（P<0.05），而有氧運動、抗阻運動與對照組比較，差異均無統計學意義（P>0.05）；有氧運動組和聯合運動組戊酸含量均高于抗阻運動組，差異有統計學意義（P<0.05）；而聯合運動組與有氧運動組相比，差異無統計學意義（P>0.05）。見表 3。
3 討論
3.1 db/db 小鼠模型選擇及運動干預情況
在本研究中，我們選擇的是雄性 db/db 小鼠作為動物模型。db/db 小鼠是美國 Jackson 團隊于 1966 年發現的。其發病機制是 4 號受體基因 Leptin 缺陷而導致的自發性 T2DM 小鼠。小鼠從 4 周齡起即可出現貪食、肥胖，隨著周齡增加而出現明顯的高血糖、胰島素抵抗等癥狀[9]。與誘導型糖尿病小鼠模型相比，db/db 小鼠不受人類誘導因素的影響，且發病過程與 T2DM 患者非常相似。目前，db/db 小鼠已廣泛應用于各種實驗，成為公認的 T2DM 動物模型[10]。在本研究中，運動干預過程中 2 只小鼠發生感染情況，但均在消毒處理后傷口可以愈合，未導致傷口感染甚至死亡。運動期間，嚴密監測小鼠血糖，監測血糖前禁食 6～8 h。運動前后觀察小鼠未發生嘔吐、脫水、精神萎靡等酮癥酸中毒表現。此外，本研究結果顯示，相比有氧運動、抗阻運動，抗阻聯合有氧運動控制 T2DM 小鼠血糖及體重的效果較好，本研究結果與已有研究結果[11-12]基本一致，與孟晴等[13]結果一致。
3.2 運動對 SCFA 的影響
SCFA 是腸道菌群發酵膳食纖維的終產物，其中乙酸、丙酸和丁酸含量最高，三者總和占 SCFA 的 95% 以上[14-15]。有研究表明， SCFA 參與脂肪組織中促炎因子抵抗素的表達，能促進人體脂肪組織中瘦素的表達，從而降低肥胖和 T2DM 的發生發展[16]。Rakitin 等[17]研究還發現 SCFA 具有降低空腹血糖、抑制組蛋白脫乙酰基酶活性的作用，是改變葡萄糖和脂肪酸代謝進而治療 T2DM 的新途徑。此外，有研究表明，在高脂飲食誘導 T2DM 過程中，SCFA 的減少會導致大鼠持續高血糖，進而加重糖尿病的進展[18]。因此，SCFA 的含量對糖尿病的防治具有重要的價值。
目前，不同運動方式對 T2DM 患者 SCFA 功能的作用研究較少，相關機制也尚不清楚。本實驗對 T2DM db/db 小鼠進行為期 8 周的運動訓練，結果顯示有氧運動、抗阻運動及聯合運動 3 種運動方式與對照組相比，均提高了 SCFA 的含量。這提示規律的運動可提高 T2DM 小鼠體內血清 SCFA 的含量，本研究結果與國外研究[19]結果相似，均表明與非運動組相比，運動干預后 SCFA 含量會顯著增加。此外，本研究還發現，3 種運動方式對 SCFA 的影響呈現出不同的促進作用效果，其中以聯合運動組的運動效果最佳，其提高小鼠血清 SCFA 含量的能力較單純的有氧運動、抗阻運動有顯著差異（P<0.05）。這與陸麗榮等[20-21]對糖尿病前期人群進行不同運動方式干預，同樣發現聯合運動更有利于降低糖尿病前期人群血糖及改善血脂水平的結果基本相似。有研究表明，內皮祖細胞功能與糖尿病并發心血管疾病有密切關系[22-23]。劉玉花等[24-25]通過動物實驗也證實了聯合運動在改善 T2DM db/db 小鼠內皮祖細胞增殖、黏附、遷移及血管生成能力方面的效果較單一的有氧運動、抗阻運動好，本研究中推薦的運動方案與其一致。因此，在 T2DM 患者或糖尿病高危人群中，優先選用聯合運動來預防及防治糖尿病及其并發癥的發生效果較好。原因可能是聯合運動結合了有氧運動、抗阻運動兩種運動優勢，產生的效果具有協同作用。
綜上所述，T2DM 小鼠體內血清 SCFA 的含量會受運動方式的影響，其中，與有氧運動、抗阻運動相比，聯合運動更能改善 T2DM 小鼠體內血清 SCFA（乙酸、丙酸、丁酸、戊酸）含量。因此，本研究提示，想通過運動方式來控制血糖的 T2DM 患者，建議采用不同運動方式，尤其是有氧運動與抗阻運動結合效果會更好。而本研究也存在一定的局限性，本實驗只是觀察性研究，具體機制仍需進一步研究。
