本文是一篇医学论文，本研究通过高脂膳食对小鼠进行肥胖造模，并进行10周跑台训练干预，研究运动对于肥胖小鼠骨量的变化并探讨相关骨转换机制，试图为肥胖人群运动过程中骨量的变化提供前期研究基础，更好的服务于社会。
2文献综述
2.1肥胖对骨量的影响
肥胖通常与骨矿物质含量（bone mineral content，BMC）及骨密度（bonemineral density，BMD）的增加有关，这是评估骨量的重要参数。肥胖患者有较高的身体质量指数（body mass index，BMI），是判断人体健康与否和肥胖的程度的重要标准，与饮食、机械负荷、激素环境的改变及相关遗传因素等有关[5]。过去有学者认为肥胖是骨骼的保护因素，会增加骨量，从而降低OP的发生。机械负荷的增加被认为是骨量增加的因素之一。骨细胞对生物力学应激特别敏感[6,7]，对男性肥胖青少年进行BMD测量，发现肥胖青少年有更大的肌肉面积、更高的BMD，这可由肌肉质量和力量引起的较大机械负荷解释[8]。研究表明，负重骨骼（髋关节、股骨和腰椎）的机械负荷高于非负重骨骼（上肢）的机械负荷，因此负重骨更易于受到体重增加的影响，肥胖将显著引起腰椎或全髋部BMD升高[9,12]。年龄和性别可能是影响骨量的另外因素[10-11]。有研究表明肥胖女性（年轻人和老年人）的腰椎骨量以及桡骨和胫骨增加，但男性则没有增加[13]。与绝经前的妇女相比，绝经后的妇女对与肥胖相关的BMD增加更为敏感，超重和肥胖程度相当的绝经后女性的总体BMD高于绝经前的女性[14]。这可能是因为绝经后妇女的脂肪组织中产生雌激素，循环雌激素水平与肥胖和BMI有关，而肥胖绝经前妇女的情况并不明显[15]。
在动物研究中，我们可以进一步观察到一些有趣的现象。在一项大鼠研究中，体重增加20%后股骨BMD增加，但随着体重增加至34%或更高，BMD降低[16]。类似地，小鼠体重增加31-34%导致胫骨BMD下降，而体重增加17%则不会[17]。这表明肥胖的严重程度调节了骨量的减少，但需要超过一定的阈值才能启动这些变化。啮齿类动物所受的机械负荷与人类不同，腰椎不承受负荷，故在大鼠中，负重股骨和胫骨小梁骨量的变化比腰椎更明显，在小鼠的胫骨与腰椎中也观察到类似的效果[18-19]。
2.2肥胖对骨强度的影响
OP是一种全身性骨骼疾病，导致BMD降低、骨骼强度降低，骨微结构退化，从而增加脆性骨折的易感性，已经成为影响人类健康的慢性病[23]。目前，OP的诊断已经从单一的BMD指标发展到对骨强度的分析。骨强度综合反映了骨量和骨质量，可评价骨的生物力学特性，在预测骨折风险方面具有一定优势。肥胖导致脆性骨折风险增高的原因可能是：增加促炎细胞因子的产生、胰岛素抵抗、维生素D缺乏症、继发性甲状旁腺功能亢进症等[24]。Chan等[25]发现，体重较大的人群中，脆性骨折的发生率也较高。有研究表明患有骨折的肥胖女性的BMD明显高于非骨折女性，但与未骨折的年龄和体重相近的女性相比，骨折肥胖女性腰椎和股骨颈的BMD明显较低。Vigevano等[26]研究发现肥胖男性骨强度降低。儿童肥胖虽未被确定为OP的直接原因，但肥胖状态下的某些代谢变化可导致OP和骨折的发生。例如低度慢性炎症通常存在于肥胖人群中，细胞因子对骨骼健康产生负面影响。肥胖通过上调RANKL，LIGHT，TRAIL，TNFα等的产生和抑制成骨细胞的产生来积极调节破骨细胞的功能，从而加速骨吸收[27]。饮食和身体活动是与肥胖和骨骼健康相关的主要可改变因素，动物研究的证据表明，营养过剩和随之而来的肥胖会对骨骼和钙的吸收产生直接和间接的影响，从而增加骨折风险[28]。预防肥胖患者发生脆性骨折也显得十分重要。
3材料与方法
3.1实验主要试剂和设备
3.1.1主要试剂
3.2实验方法
3.2.1实验对象
60只雄性C57BL/6小鼠购于广东省实验动中心，饲养于华南师范大学SPF级动物房，温度控制在22±2℃，相对湿度40%-70%，12h/12h明暗交替。小鼠自由进食和饮水。
3.2.2实验分组及肥胖
小鼠造模小鼠饲养至5周龄后，按体重分层随机分为普通膳食组（CTR组，n=30）和高脂膳食组（HFD组，n=30）进行为期12周饮食干预。CTR组食用普通饲料，HFD组食用40-60%脂肪供能的特制高脂饲料（D12492，帆泊生物），每周记录各组小鼠的体重。在第11周进行葡萄糖耐量实验（Glucose ToleranceTest，GTT），第12周进行胰岛素耐量实验（Insulin Tolerance Test，ITT）。GTT：实验前禁食12-16h，不禁水，垫料也需要撤去。先检测小鼠体重及静息状态下的空腹血糖值，后使用50%浓度的葡萄糖溶液，腹腔注射葡萄糖4g/kg，记录注射后尾静脉血在第0min、15min、30min、60min、90min、120min的血糖水平。ITT:先检测小鼠体重及静息状态下血糖水平，根据小鼠体重，腹腔注射胰岛素1μL/kg，记录注射后0min、15min、30min、60min、90min和120min尾静脉血的血糖值。分别计算GTT、ITT曲线下面积（Area under curve，AUC）以HFD组小鼠体重高于对照组小鼠体重20%以及GTT和ITT的AUC均出现差异为建模成功判定标准。将造模成功的肥胖小鼠按体重分层分为肥胖对照组（HFD组，n=10）、肥胖运动组（HFD+EX组，n=10）。同时将20只普通膳食小鼠按体重分层随机分为对照组（CTR组，n=10）、运动组（EX组，n=10），开始为期10周的跑台干预，干预期间各组小鼠喂养的饲料不变。
3材料与方法...........................6
3.1实验主要试剂和设备..............................6
3.1.1主要试剂.....................................6
3.1.2主要实验仪器..................................7
4实验结果.................................15
4.1肥胖小鼠建模.....................................15
4.1.1肥胖建模期小鼠体重的变化..............................15
4.1.2肥胖建模期葡萄糖耐量和胰岛素耐量实验结果..............................15
5讨论与分析......................................25
5.1建模期小鼠的体重、体长、脂肪、血糖和血脂的变化............................25
5.1.1肥胖建模期小鼠的体重、体长、脂肪、血糖和血脂的变化..........25
5.1.2运动建模期小鼠的体重、体长、脂肪、血糖和血脂的变化..........26
5讨论与分析
5.1建模期小鼠的体重、体长、脂肪、血糖和血脂的变化
5.1.1肥胖建模期小鼠的体重、体长、脂肪、血糖和血脂的变化
1921年litter使用Lathrop品系培育，得到雌鼠57号和雄鼠52号，进行交配得到第一代C57小鼠，并将维持的C57BL第6组亚系定名为C57BL/6[62]，它是一种对代谢综合征敏感的品系，具有稳定、易重复、易操作等良好特性[63]，是用作饮食诱导小鼠肥胖模型的最佳选择。既往研究表明，使用含60%脂肪的饲料喂养小鼠，肥胖小鼠体重明显增加，血清中TG、CHOL、INS含量上升，且出现糖耐量下降和胰岛素抵抗[64-65]。本实验将5周龄C57BL/6小鼠进行分组干预12周，CTR组给予普通饮食喂养，HFD组给予含脂量达60%的高脂饲料喂养，在肥胖建模期间，发现HFD组小鼠体重始终都高于CTR组，第13周差异更加显著；计算两组小鼠的GTT与ITT的AUC值，发现HFD组小鼠出现了糖耐量降低与胰岛素抵抗。胡晓东等[66]研究显示，使用高脂饲料喂养12周后，肥胖组体重显著高于对照组，并伴有糖耐量减低的现象。郭妍等[67]使用高热量饲料建立小鼠代谢综合征模型，发现形成了腹型肥胖和糖脂代谢紊乱现象。
5.1.2运动建模期小鼠的体重、体长、脂肪、血糖和血脂的变化
运动是影响肥胖的主要因素之一。近年来研究发现运动可以增加机体能量的消耗，从而起到减轻体重、降低空腹胰岛素水平的作用[68]。研究发现，高强度游泳运动可有效降低肥胖小鼠的体重，但血糖的影响并无显著差异[69]。通过抗阻训练，不仅能够减轻绝经后中度肥胖女性的体重，还可以改善期胰岛素抵抗性。此次实验中，我们对肥胖造模成功的小鼠进行了10周的跑台运动。结果发现，跑台运动显著降低了小鼠的体重和脂肪重量，但小鼠的体长并没有表现出明显的差异。这与苏坤霞等[70]给肥胖小鼠采取高强度的耐力运动训练，小鼠的体重、体长会明显下降相反，我们认为这其中运动强度的影响是其主要因素。另外计算四组小鼠GTT AUC值发现，EX组小鼠在运动干预后，葡萄糖清除率增加。通过检测机体内血脂含量，可评价机体的血脂代谢情况和营养状况。研究表明高脂饲养的肥胖小鼠会出现血脂代谢异常，TG、CHOL、NEFA都高于对照组，并且甘油三酯也显著增高，形成高胆固醇血症[65,71]。既往研究表明，运动可作为调节血脂代谢异常的重要手段。4周的有氧运动和饮食干预可以改善肥胖青少年的血脂水平和体型。孙晓娟等[72]发现16周的有氧运动后，肥胖青少年血液中TG、TC和LDL的含量显著低于运动前。
6结论
高脂饮食会抑制小鼠骨形成，促进骨吸收，导致肥胖小鼠的骨量下降。
运动训练可促进肥胖小鼠骨形成
