試驗(yàn)設(shè)計(jì) 動(dòng)物喂養(yǎng)：31只8周齡的雄性Wistar大鼠，體重為195±30g。大鼠被隨機(jī)分為四組（n=7-8）：（1）Sed-STZ-靜止糖尿病大鼠，喂食標(biāo)準(zhǔn)飲食；（2）Ex-STZ-XOS-訓(xùn)練的糖尿病大鼠，喂食XOS補(bǔ)充劑；（3）Ex-STZ-訓(xùn)練的糖尿病大鼠，喂食標(biāo)準(zhǔn)飲食；（4）Sed-veh-靜止健康大鼠，喂食標(biāo)準(zhǔn)飲食（對(duì)照組）。 糖尿病模型：通過在腹部注射單劑量的STZ來誘導(dǎo)糖尿病狀態(tài)；Sed-STZ、Ex-STZ-XOS和Ex-STZ組的大鼠接受腹腔注射STZ，劑量為60 mg/kg，以誘導(dǎo)1型糖尿病，其余的動(dòng)物（對(duì)照組）被注射相同體積的生理鹽水。在STZ處理一周后，Ex-SZT-XOS組的動(dòng)物每天接受XOS的補(bǔ)充，劑量為100 mg/kg，持續(xù)8周。 體育鍛煉：大鼠10周的訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)的時(shí)間表如圖1所示，在第10周結(jié)束時(shí)，動(dòng)物被禁食一夜，麻醉處理后被處死，處死后立即收集血清，并立即在-18℃下冷凍。
有氧訓(xùn)練：Ex-SZT-XOS組和Ex-STZ組的大鼠在EXER-3R-跑步機(jī)上進(jìn)行有氧訓(xùn)練，其他組的大鼠靜止不動(dòng)。 行為測(cè)試：活動(dòng)籠實(shí)驗(yàn)測(cè)量大鼠的自主運(yùn)動(dòng)能力；通過被動(dòng)回避跳臺(tái)試驗(yàn)進(jìn)行負(fù)強(qiáng)化的被動(dòng)規(guī)避；之后進(jìn)行高架加迷宮試驗(yàn)、Y型迷宮試驗(yàn)、物體識(shí)別測(cè)試（ORT）的一系列行為測(cè)試試驗(yàn)。 大鼠血脂譜和氧化應(yīng)激標(biāo)志物的檢測(cè)：定量分析由酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)（ELISA）進(jìn)行，包括測(cè)定血清總膽固醇（TC）水平、高密度脂蛋白水平、三酰甘油（TAG）水平、8-羥基-2-脫氧鳥苷（8-OHdG）水平、以及MDA水平以及FRAP（鐵還原抗氧化能力）
試驗(yàn)結(jié)果 （1）行為測(cè)試 如圖2a所示，活動(dòng)籠試驗(yàn)事后檢驗(yàn)顯示，與Sed-veh動(dòng)物相比，Sed-SZT組的運(yùn)動(dòng)次數(shù)顯著減少（P=0.047）；與Sed-SZT組相比，Ex-SZT組和Ex-STZ-XOS組都表現(xiàn)出增強(qiáng)的運(yùn)動(dòng)能力（分別為p=0.004和p=0.006）。圖2b顯示，與兩個(gè)靜止組相比，訓(xùn)練計(jì)劃使Ex-SZT組的垂直運(yùn)動(dòng)增加（與Sed-veh組相比，p=0.018，與Sed-SZT組相比，p=0.011）。以上結(jié)果表明，糖尿病[F（1, 33）=7.716, p<0.01]和運(yùn)動(dòng)[F（1, 33）=18.454, p<0.001]對(duì)水平運(yùn)動(dòng)的數(shù)量有顯著的主效應(yīng)，只有訓(xùn)練對(duì)垂直運(yùn)動(dòng)具有顯著的主效應(yīng)[F（1，33）=7.478，p=0.01]。
（2）被動(dòng)回避跳臺(tái)試驗(yàn) 如圖3a所示，跳臺(tái)試驗(yàn)事后檢驗(yàn)表明，Sed-SZT組比兩個(gè)訓(xùn)練組（Ex-SZT和Ex-STZ-XOS，p<0.001）有更短的等待反應(yīng)；對(duì)照組（Sed-veh）與Ex-SZT和Ex-STZ-XOS動(dòng)物相比，在平臺(tái)上花費(fèi)的時(shí)間也更短（P<0.01）；以上結(jié)果說明糖尿病和訓(xùn)練對(duì)跳臺(tái)試驗(yàn)的學(xué)習(xí)環(huán)節(jié)有顯著影響。 如圖3b所示，在短期記憶痕跡的測(cè)試中，事后檢驗(yàn)表明，與對(duì)照組（p=0.003）和兩個(gè)訓(xùn)練組（Ex-SZT（p=0.013）和Ex-STZ-XOS（p<0.001））相比，Sed-SZT組減少了等待時(shí)間；此外，與Ex-SZT動(dòng)物相比，補(bǔ)充了XOS的訓(xùn)練組在平臺(tái)上花費(fèi)了更多的時(shí)間（p=0.041）。以上結(jié)果表明，訓(xùn)練[F（1，33）=24.089，p<0.001]和糖尿病[F（1，33）=12.310，p=0.001]對(duì)短期記憶痕跡有顯著的主效應(yīng)。 如圖3c所示，在長期記憶保持測(cè)試中，方差分析表明，與其他三組（Sed-veh（p=0.05)，Ex-SZT（p=0.007），Ex-STZ-XOS組（p<0.001））相比，Sed-SZT組在平臺(tái)上花費(fèi)的時(shí)間顯著減少；Ex-STZ-XOS動(dòng)物的表現(xiàn)也優(yōu)于Sed-veh組（p=0.005）和Ex-STZ組（p=0.035）。以上結(jié)果表明，訓(xùn)練[F（1，33）=26.804，p<0.001]和糖尿病[F（1，33）=6.018，p=0.02]對(duì)長期記憶痕跡有顯著的主效應(yīng)。
（3）高架加迷宮試驗(yàn) 如圖4a所示，高架加迷宮試驗(yàn)事后檢驗(yàn)顯示，與Sed-SZT動(dòng)物相比，兩個(gè)訓(xùn)練組（Ex-STZ和Ex-STZ-XOS）在張開臂中的進(jìn)入次數(shù)更多（p<0.01），在厭惡區(qū)域停留的時(shí)間更長；與對(duì)照組相比，Sed-STZ組在張開臂中花費(fèi)的時(shí)間也較少（P=0.028）。此外，圖4b顯示，與對(duì)照組和Ex-SZT組相比，Ex-STZ-XOS動(dòng)物增加了在張開臂中花費(fèi)的時(shí)間（p<0.001）。以上結(jié)果表明，訓(xùn)練和糖尿病對(duì)張開臂的進(jìn)入次數(shù)以及張開臂中花費(fèi)的時(shí)間有顯著的主效應(yīng)。 如圖4c所示，糖尿?。╬=0.001）和訓(xùn)練（p<0.001）對(duì)焦慮指數(shù)的主效應(yīng)都很明顯；事后檢驗(yàn)表明，與Sed-veh動(dòng)物相比，Sed-SZT動(dòng)物的焦慮指數(shù)更高（p<0.001），而且，與Sed-SZT動(dòng)物相比，兩個(gè)訓(xùn)練組的焦慮水平都有所下降（p<0.001）；與Ex-SZT動(dòng)物（p=0.001）和對(duì)照組（p<0.001）相比，補(bǔ)充了XOS的訓(xùn)練組的焦慮指數(shù)更低。
（4）Y型迷宮 如圖5所示，與靜止的T1DM動(dòng)物相比，兩個(gè)訓(xùn)練組的交替百分比都大大增加（Ex-SZT vs Sed-SZT動(dòng)物，Ex-STZ-XOS vs Sed-SZT動(dòng)物，p<0.001）。與Sed-veh組相比，Sed-SZT動(dòng)物也降低了交替百分比（p<0.001）；與Ex-STZ組（p=0.045）和對(duì)照組（p<0.001）相比，長期補(bǔ)充XOS還增加了交替的百分比。以上結(jié)果表明，訓(xùn)練[F（1，33）=97.975，p<0.001]和糖尿病[F（1，33）=31.387，p=0.001]對(duì)交替百分比具有顯著的主效應(yīng)。
（5）物體識(shí)別測(cè)試（ORT） 如圖6所示，雙向方差分析顯示，訓(xùn)練[F（1，33）=42.366, p<0.001]和糖尿病[F（1，33）=38.743, p=0.001]）對(duì)識(shí)別指數(shù)有顯著的主效應(yīng)。事后檢驗(yàn)比較表明，與靜止的糖尿病動(dòng)物相比，訓(xùn)練組（Ex-STZ和Ex-STZ-XOS）和對(duì)照組的識(shí)別指數(shù)都有所提高（p<0.001，resp.）。
（6）脂質(zhì)情況 如表1所示，列出了四組實(shí)驗(yàn)動(dòng)物組的血脂參數(shù)的研究結(jié)果。Ex-STZ組和Sed-STZ組之間（P=0.032），以及Ex-STZ組和Sed-veh組之間（P=0.010）的TC濃度有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；Sed-veh組的血清TAG水平顯著低于所有其他三組（Sed-STZ（p=0.000），Ex-STZ-XOS（p=0.000），和Ex-XOS（p=0.000））。
（7）氧化應(yīng)激標(biāo)志物 如表2所示，四組的氧化應(yīng)激標(biāo)志物的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ex-STZ組和Ex-STZ-XOS組的MDA濃度有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的顯著差異（P=0.034），Ex-STZ-XOS組的MDA濃度較低。
試驗(yàn)結(jié)論 總之，本研究評(píng)估了XOS和/或有氧訓(xùn)練對(duì)實(shí)驗(yàn)大鼠的認(rèn)知能力、脂質(zhì)狀況和氧化應(yīng)激標(biāo)志物的潛在有益影響，結(jié)果顯示，與靜止的糖尿病大鼠相比，有氧訓(xùn)練獨(dú)立地降低了總膽固醇水平（p=0.032），而XOS降低了訓(xùn)練后的糖尿病大鼠的丙二醛水平（p=0.034）。更重要的是，有氧訓(xùn)練，單獨(dú)或與XOS結(jié)合，對(duì)行為測(cè)試的所有參數(shù)都有有利的影響，因此有氧訓(xùn)練單獨(dú)或與益生元XOS結(jié)合可以改善實(shí)驗(yàn)性1型糖尿病動(dòng)物的血脂異常、氧化應(yīng)激和認(rèn)知能力。
參考資料： Choneva M , Shishmanova-Doseva M , Dimov I ,et al.Xylooligosaccharides and aerobic training regulate metabolism and behavior in rats with streptozotocin-induced type 1 diabetes[J].Open medicine (Warsaw, Poland),2022,Vol.17(1): 1632-1644
|
