高强度间歇训练与混合益生菌补充对患诱导性糖尿病的雄性大鼠SMOC-1基因表达、胰岛素抵抗及血糖水平的影响

《Journal of Diabetes Research》：The Effect of High-Intensity Interval Training and Mixed Probiotic Supplementation on SMOC-1 Gene Expression, Insulin Resistance, and Blood Glucose in Male Rats With Induced Diabetes

本研究旨在探讨高强度间歇训练（HIIT）与混合益生菌补充对雄性糖尿病大鼠SMOC-1表达、胰岛素抵抗（IR）及血糖（BG）的影响。结果显示，单独或协同干预对SMOC-1无显著影响，但HIIT和益生菌可降低IR和BG，其中HIIT单独效果更明显。

　　本研究探讨了高强度间歇训练（HIIT）和混合益生菌摄入，无论是单独还是协同作用，对患有诱导性糖尿病的雄性大鼠肝脏中钙结合蛋白-1（SMOC-1）、胰岛素抵抗（IR）和血糖（BG）水平的影响。实验采用30只健康的8周龄雄性Wistar大鼠，将其随机分为五组，每组六只。各组的设置如下：对照组（C组，1G）作为健康组，未进行任何训练，但保持与其它组相同的环境；糖尿病对照组（CD组，2G）作为糖尿病模型组，同样不进行训练；益生菌补充组（Pro组，3G）接受混合益生菌补充；HIIT训练组（Ex组，4G）进行为期8周的HIIT训练；而HIIT与益生菌联合组（Pro+Ex组，5G）则同时接受训练和益生菌补充。实验旨在揭示这两种干预措施对SMOC-1表达、IR和BG的影响。

在实验设计中，益生菌的制备采用了三种主要菌株：乳酸杆菌GG（PTCC1637）、乳酸杆菌reuteri和乳球菌casei，并在MRS培养基中添加了L-半胱氨酸盐酸盐以增强其功能。这些益生菌被制成每毫升含有10^10个菌落形成单位（CFU）的悬液，用于Pro组和Pro+Ex组的大鼠。HIIT的训练程序包括为期8周的锻炼，每周5天，每组大鼠的训练强度根据其最大摄氧量（VO2max）进行调整，训练周期从第一周的较低强度逐渐提升至第六周的高强度。

实验结果显示，混合益生菌和HIIT对肝脏中的SMOC-1表达没有显著影响。然而，这两种干预措施在降低IR和BG方面表现出协同效应。具体而言，HIIT和益生菌的联合使用显著降低了IR（η2=0.23，p=0.048，F(1,15)=4.65）和BG（η2=0.32，p=0.013，F(1,15)=7.79）。这些结果表明，尽管益生菌单独使用对SMOC-1的表达没有显著效果，但与HIIT结合后，能够有效改善糖尿病大鼠的代谢状况。

SMOC-1是一种由肝脏分泌的葡萄糖反应性肝源性蛋白，对维持葡萄糖稳态至关重要。在健康个体中，SMOC-1的表达通常较高，而在糖尿病或体重过重的个体中，其表达水平会下降。SMOC-1通过影响cAMP反应元件结合蛋白Serine 133（CREB Ser133）的磷酸化，进而调节磷烯醇丙酮酸羧激酶-1（Pck1）和葡萄糖-6-磷酸酶（G6pc）的表达水平，从而在降低IR和改善葡萄糖耐受方面发挥关键作用。因此，SMOC-1的表达水平变化与代谢紊乱密切相关。

在本研究中，虽然益生菌单独使用对SMOC-1表达没有显著影响，但HIIT却显著降低了该蛋白的表达水平。这可能意味着HIIT对SMOC-1的调控机制不同于益生菌。然而，值得注意的是，HIIT和益生菌的联合使用在降低IR和BG方面表现出协同作用。这种协同效应可能源于两者在调节炎症、改善胰岛素敏感性和促进代谢健康方面的互补机制。

从生理机制来看，HIIT通过增加肌肉细胞中葡萄糖转运蛋白（GLUT4）的表达，提高葡萄糖的摄取效率，从而降低血糖水平。此外，HIIT还能通过增强胰岛素信号传导，改善细胞对胰岛素的响应能力。另一方面，益生菌则通过调节肠道微生物群，减少炎症反应，改善胰岛素敏感性，并可能通过影响短链脂肪酸（SCFAs）的产生，间接促进葡萄糖代谢。尽管益生菌单独使用对BG的影响不显著，但其与HIIT的结合却能够显著改善血糖控制。

在本研究中，BG水平的变化主要体现在HIIT和益生菌联合组中。这可能是因为益生菌通过调节肠道环境，降低了炎症水平，从而增强了HIIT对血糖的调节作用。同时，HIIT通过促进脂肪代谢和增加胰岛素敏感性，也对BG的改善起到了重要作用。相比之下，益生菌单独使用对BG的影响较弱，这可能与其作用机制和剂量有关。

此外，IR的改善在HIIT和益生菌联合组中尤为显著。HIIT通过激活蛋白激酶B（AKT）等信号通路，提高胰岛素信号传导效率，从而改善细胞对胰岛素的响应。而益生菌则通过减少肠道炎症和调节肠道微生物群，间接提升胰岛素敏感性。两者结合后，可能通过不同的途径协同作用，从而更有效地降低IR水平。

然而，本研究也指出了某些局限性。例如，实验中可能存在的环境压力因素未被充分控制，且样本量较小，仅有25只大鼠参与了实验，这可能影响研究结果的普遍性和统计效力。因此，未来的研究需要考虑更大的样本量，并对可能干扰实验结果的变量进行更严格的控制。

研究还提出了一些进一步的建议。例如，可以探索不同剂量的益生菌与不同强度的HIIT之间的交互作用，以及益生菌在不同时间段内的摄入对HIIT效果的影响。此外，研究者还建议未来的研究可以将实验对象扩展到人类，以验证这些发现的临床适用性。同时，可以进一步探讨益生菌和HIIT对SMOC-1信号通路中关键因子的影响，从而更深入地理解它们在糖尿病治疗中的潜在作用。

总的来说，本研究为糖尿病治疗提供了新的视角，强调了HIIT和益生菌在改善代谢健康方面的协同潜力。尽管益生菌单独使用对SMOC-1的表达没有显著影响，但与HIIT结合后，能够有效降低IR和BG水平。这些发现不仅有助于理解糖尿病的分子机制，也为开发更有效的非药物干预措施提供了科学依据。未来的研究需要进一步验证这些发现，并探索其在人类中的应用价值。