课题背景：本课题受广东省教育厅自然科学项目（04J009）资助。低氧训练作为辅助训练手段,合理使用能够提高身体机能及运动能力，同时能够降低人体质量。本课题主要探讨低氧训练减控体质量的方法及效果。

同行评价：本文从生长激素、胰岛素样生长因子Ⅰ的角度来探讨不同低氧训练方式对身体成分的影响，为低氧训练提供一些理论上的支持和实验依据。不足处在于未能对一些非研究的因素加以控制，如运动强度，可能会对结论产生一定影响。

相关链接：从理论角度看,选择低氧训练作为减体质量的一种方法，需选择好低氧训练的模式、低氧训练的时间及低氧的程度,是目前低氧训练中所关注的热点。


广州体育学院运动与健康系，广东省广州市
510500

孟 艳★，女，1979年生，辽宁省沈阳市人，汉族，2006年广州体育学院毕业，硕士，助教，主要从事运动生物化学研究。mengmary2005@yahoo.com.cn

通讯作者：林文弢，教授，广州体育学院运动与健康系，广东省广州市 510500
gtlwt@yahoo.com.cn

广东省教育厅自然科学项目（04J009）*、院管课题（07YGYB06）资助*

摘要
目的：从生长激素-胰岛素样生长因子Ⅰ变化的角度观察高住低练和低住高练两种模拟高原训练过程对身体成分的影响。
方法：实验于2005-03/05在广州体育学院运动生化省重点实验室进行。①实验材料及分组：雄性SD大鼠30只，体质量180~ 220 g，随机分为低住低练对照组、高住低练组和低住高练组，每组10只。②实验过程：模拟高原低氧环境为海拔2 500 m (15.4%O2)，高住为每天12 h，低住低练组和高住低练组运动强度为25 m/min，低住高练组20 m/min运动1 h/d，运动6 d/周。③评估：4周后测试血清生长激素、胰岛素样生长因子Ⅰ、肝脏、腓肠肌胰岛素样生长因子Ⅰ和身体成分。
结果：①低住高练组血清生长激素、骨骼肌胰岛素样生长因子Ⅰ高于高住低练组(P > 0.05)；肝脏中胰岛素样生长因子Ⅰ含量高于高住低练组(P < 0.05)；血清胰岛素样生长因子Ⅰ低于高住低练组(P < 0.05)。②低住高练组大鼠体质量、腓肠肌质量高于高住低练组(P < 0.05)；脂肪质量、脂肪比重、腓肠肌比重各组间差异不显著(P > 0.05)。
结论：低住高练模式更有利于机体保持稳定的体质量和代谢平衡。
关键词：胰岛素样生长因子Ⅰ；低氧训练；身体成分；生长激素；组织构建

孟艳，林文弢，翁锡全，黄丽英，徐国琴. 从生长激素-胰岛素样生长因子Ⅰ变化观察两种模拟高原训练过程对大鼠身体成分的影响[J].中国组织工程研究与临床康复，2008，12(15):2883-2886
[www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-15/15k-2883(ps).pdf]

中图分类号:R392.114
文献标识码:B
文章编号:1673-8225
(2008)15-02883-04

收稿日期：2006-09-26
修回日期：2007-12-24 (07-50-9-5278/W·Q)

Influence of two hypoxia-training ways on rat body composition by the changes in growth hormone-insulin-like growth factorⅠlevels

Abstract

AIM: To investigate the effects of living high-training low and living low-training high in plateau on body composition by the changes in the content of growth hormone-insulin-like growth factor Ⅰ (IGF-Ⅰ).
METHODS: Experiments were performed at the Laboratory of Sports and Biochemistry of Guangzhou Sports College from March to May 2005. ①Thirty male Sprague-Drawly (SD) rats (180-220 g) were randomly divided into living low-training low (Lo-Lo), living high-training low (Hi-Lo), living low-training high (Lo-Hi) groups with 10 in each group. ②In the hypoxic environment, the oxygen content was 15.4% (simulated altitude of 2 500 m). The Hi-Lo group lived in the hypoxic environment for 12 hours. The rats were trained on a treadmill using a progressive protocol that plateaued at 25 m/min in normal environment and at 20 m/min in hypoxic environment for 1 hour every day, 6 days per week for a total of four weeks. ③Serum growth hormone, IGF-Ⅰ, liver, gastrocnemius IGF-Ⅰ and body composition were measured.
RESULTS: ①The serum growth hormone and the muscle IGF-Ⅰcontents of the Lo-Hi group were higher than the Hi-Lo group （P > 0.05）. Liver IGF-Ⅰ content in the Lo-Hi group was significantly higher than the Hi-Lo group （P < 0.05）. The serum IGF-Ⅰcontent was lower than the Hi-Lo group （P < 0.05）. ②Compared to the Hi-Lo group, the weight and gastrocnemius muscle mass of Lo-Hi group were higher （P < 0.05）. The gastrocnemius muscle proportion, fat weight and fat proportion had no great differences in each group （P > 0.05）.
CONCLUSION: The way of Lo-Hi was better in keeping the balance of weight and metabolism.

Meng Y, Lin WT, Weng XQ, Huang LY, Xu GQ. Influence of two hypoxia-training ways on rat body composition by the changes in growth hormone-insulin-like growth factor Ⅰlevels.Zhongguo Zuzhi Gongcheng Yanjiu yu Linchuang Kangfu 2008;12(15): 2883-2886(China) [www.zglckf.com/zglckf/ejournal/upfiles/08-15/15k-2883(ps).pdf]

0 引言

高原训练往往伴随着体质量的下降，体成分发生变化，这一改变会直接影响运动能力，因此体成分变化是亟待探明清楚的热点问题。大量资料证明生长激素可增强蛋白质的合成，促进脂肪的分解代谢[1-2]，因此体成分与机体内生长激素和胰岛素样生长因子Ⅰ有直接的关系，然而在低氧环境下此类因子的变化情况报道较少，且结果也不尽相同。本文将目前较关注的两种低氧训练模式，即低住高练、高住低练进行对比，从生长激素、胰岛素样生长因子Ⅰ的角度来探讨不同低氧训练方式及过程对身体成分的影响。

1 材料和方法

设计：随机对照动物实验。
单位：广州体育学院运动生化省重点实验室。
材料：实验于2005-03/05在广州体育学院运动生化省重点实验室进行。清洁级雄性SD大鼠30只购自中山大学医学院（许可证号：粤监证字2004A060），体质量180~220 g，按随机数字表法分为3组，分别为低住低练组、高住低练组、低住高练组，每组10只。大鼠自由饮水，常规鼠类饲料喂养，饲养和训练时保持室温20~25 ℃，空气湿度为60%左右。
设计、实施、评估者：设计为第一作者, 实施和评估为全部作者, 评估者经过正规培训。
技术路线：
训练方案：采用美国产低氧(hypoxic)发生装置，模拟海拔2 500 m高度，即低氧舱内氧浓度控制在15.4%左右。低住低练组采用常氧下跑台运动，速度为25 m/min；高住低练组采用常氧下以25 m/min速度进行运动，并且晚间进行12 h低氧刺激；低住高练则采用在低氧环境下进行跑台运动，跑速为20 m/min。运动1 h，每周运动6 d，持续4周。在运动过程中，密切观察大鼠的运动表现和运动能力的变化，避免运动性过度疲劳的发生。
样品采集：4周后大鼠腹腔注射体积分数为0.1的水合三氯乙醛溶液（按0.30 mg/g体质量的取量）进行麻醉，腹主动脉取血，制备血清，之后迅速取出肝脏，用冰生理盐水洗去血迹，用无菌锡泊纸包裹后立即投入液氮中。移开内脏，取完整附睾脂肪垫、肾周脂肪垫，准确称重。将大鼠腿部皮肤剪开，剥离腓肠肌，将其完整取出，准确称重。
指标测试及方法：采用RT-2100C型多功能酶标仪测试血清生长激素、胰岛素样生长因子Ⅰ，腓肠肌中胰岛素样生长因子Ⅰ的含量。采用考马斯亮蓝进行腓肠肌中蛋白定量。
主要观察指标：①两种模拟高原训练对大鼠体成分的影响。②两种模拟高原训练对大鼠生长激素-胰岛素样生长因子Ⅰ轴的影响。
统计学方法：所有数据由第一作者用 SPSS11.0 统计，结果均用_x±s表示。采用单因素方差分析，差异有显著性意义为P < 0.05，有非常显著性意义为P < 0.01。

2 结果

2.1 实验动物数量分析 实验选用大鼠30只，跑台运动中意外夹死2只,采样中2只取血失败，进入结果分析26只。
2.2 两种模拟高原训练对大鼠体成分的影响 见表1。

 

3组大鼠体质量在实验前后都有不同程度地增长，其中高住低练增幅最低，仅有38%，低住低练组、低住高练组分别增长了50%、55%，低住高练组大鼠体质量显著高于高住低练组。而对于脂肪重、脂肪比重，各
组间差异不显著，高住低练组略低于低住低练组、低住高练组。腓肠肌重低住高练组最高，并且与低住低练组、高住低练组相比存在显著性差异，但各组间腓肠肌比重无统计学差异。
2.3 两种模拟高原训练对大鼠生长激素-胰岛素样生长因子Ⅰ轴的影响 见表2。

各组血清生长激素的含量差异并不显著(P > 0.05)，高住低练组血清胰岛素样生长因子Ⅰ的含量显著高于低住低练对照组及低住高练组(P < 0.05)；但其肝脏胰岛素样生长因子Ⅰ的含量却显著低于低住低练对照组及低住高练组(P < 0.05)。各组大鼠腓肠肌中胰岛素样生长因子Ⅰ含量差异无显著性 (P > 0.05)，但低住高练组略高些。

3 讨论

身体成分通常包括体脂和去脂体质量，与运动能力密切相关。在低氧训练过程中也发现了存在身体成分改变的现象，有些研究认为体成分的变化主要是由体脂变化引起的，另外一类观点认为是低氧训练造成蛋白质分解代谢加强，是导致体成分变化的主要原因。作者认为体成分除了与能量的摄入有关，主要与能量利用有关，即与体内调节合成代谢的激素变化有密切关系。
生长激素作为体内合成激素之一，影响着身体成分。目前美国Stewart等[3]报道肥胖患者使用重组生长激素治疗后，体质量和脂肪含量均降低，但无脂体质量没改变，并对胰岛素的敏感性无不良影响，说明生长激素可降低体质量和脂肪含量但不降低无脂体质量。而生长激素影响着蛋白质的合成代谢，并通过胰岛素样生长因子对肌肉发挥营养作用。胰岛素样生长因子Ⅰ还可以通过旁分泌及自分泌来参与多种生物学作用[4-5]。有人认为高原训练导致体质量下降[6-13]，骨骼肌质量下降是主要原因，提出可能主要是由于激素的变化及缺氧对蛋白质的合成的影响。有关高原训练对激素影响的报道不一。Karvonen等[14]（1990年）报道，5名国家级男子短跑运动员在1 860 m高原训练15 d前后，其生长激素从0.90±0.30变化到0.88±0.25，差异并无显著性，但有下降趋势。Engfred（1994年）指出，无论在高原还是模拟高原训练条件下进行力竭运动实验，与平原相比生长激素变化不显著。许宁一[15]关于低氧下大鼠生长激素-胰岛素样生长因子Ⅰ轴变化规律研究中，发现大鼠在2 km (16.0% O2,79.97 kPa)、5 km(10.8% O2,54.02 kPa)、7 km (8.3% O2, 41.83 kPa)暴露0.5 h后其生长激素-胰岛素样生长因子Ⅰ轴被抑制。
本实验通过两种相同负荷量的高住低练和低住高练运动模式（运动后血乳酸值差异不显著,P > 0.05）发现，前者由于运动后机体处于长时间低氧环境，可能抑制了血清生长激素的分泌，造成了大鼠体质量增长受阻碍，并表现出脂肪下降比较明显；近年来有研究针对采用高住低训方式对运动员身体成分的影响中发现[16-17]，采用此种方式训练后运动员体质量明显降低，瘦体质量和肌肉质量无明显变化，而体脂质量和体脂百分比明显降低，提出体质量的降低是体脂质量降低的结果，说明采用高住训练模式有利于减控体质量。而低住高练的训练模式，与低住低练对照组相比差异不大，提示利用低氧运动有效地提高耐力的同时，采用高住方法可以防止体质量的下降，有利于运动后的体能恢复。
在低氧环境下不同部位的胰岛素样生长因子Ⅰ含量的变化各异。据所收集的资料显示[15,18-23]，长期暴露在低氧环境中，血清及外周组织中胰岛素样生长因子Ⅰ的含量有明显地降低。然而本实验结果却恰恰相反，体质量最高的低住高练组大鼠血清胰岛素样生长因子Ⅰ含量却显著低于高住低练组，但肝脏中胰岛素样生长因子Ⅰ含量显著高于高住低练组。分析其原因认为长时间低氧可能造成下丘脑-垂体-生长激素轴的多环节受到抑制，导致生长激素分泌下降，该激素的下降抑制了肝脏合成胰岛素样生长因子Ⅰ，同时长时间低氧降低了血清胰岛素样生长因子Ⅰ的利用，因此出现实验中结果。然而其根本的机制还要从下丘脑-垂体-生长激素轴的多环节因素与氧气摄入、物质能量代谢的关系进一步分析。Bigard (1991年)[24]通过观察模拟高原耐力训练后的骨骼肌变化，发现各组肌肉（比目鱼肌、趾长伸肌、跖肌）质量与体质量同等程度降低，其比值并未改变，显示低氧并未改变机体组成。本实验结果表明，高住低练模式可造成腓肠肌中自分泌胰岛素样生长因子Ⅰ受到一定抑制，从而造成腓肠肌的质量、比重下降，因此对比两种模拟高原训练方法，低住高练更有利于保证肌肉中蛋白质代谢的平衡。
小结：①对比两种模拟高原训练模式，高住低练运动模式影响了生长激素-胰岛素样生长因子Ⅰ轴的作用，造成大鼠的脂肪分解代谢加强，腓肠肌质量下降，导致大鼠体质量增幅显著下降。②对比两种模拟高原训练模式对生长激素-胰岛素样生长因子Ⅰ轴的影响程度，提出低住高练的运动模式更优些，有利于保证机体的瘦体质量正常增长。

4 参考文献

1 Liu XM.Beijing: People's Military Medical Perss 2004;693-706
刘新民.实用内分泌学[M].北京:人民军医出版社,2004,693-706
2 Liao EY.Beijing: People's Medical Publishing House 2003;1630-1639
廖二元.内分泌学(上、下)[M].北京:人民卫生出版社,2003,1630-1639
3 Stewart G, Albert, Arshag D,et al. Low-Dose Recombinant Human Growth Hormone as Adjuvant Therapy to Lifestyle Modifications in the Management of Obesity. J Clin Endocrinol Metab 2004;69:695-770
4 Rosenfeld RG.The IGF system: new developments relevant to pediatric practice. Endocr Dev 2005;9:1-10
5 Lu C,Lam HN,Menon RK.New members of the insulin family:regulators of metabolism,growth and now reproducetion.Pediatr Res 2005;57:70-73
6 Mao WY,Guo CH,Ma J,et al.Guoji Yichuanxue Zazhi 2007,4(30):298-301
毛文艳,郭长虹,马军,等. IGF-Ⅰ及其在疾病治疗中的作用[J].国际遗传学杂志,2007,4(30):298-301
7 Liu Y,Liu GH,Chen L.Beijing Daxue Tiyu Xuebao 2002,25(2):191-193
刘晔,刘桂华,陈珑.模拟海拔2000m和3000m高原训练的不同时程对大鼠骨骼肌蛋白质代谢的影响[J].北京大学体育学报,2002, 25(2):191-193
8 Weng QZ,Zhong BG.Beijing: Renmin Tiyu Chubanshe 2002:121-131
翁庆章,钟伯光.高原训练的理论与实践[M].北京:人民体育出版社,2002:121-131
9 Huang XG,Xu JF,Feng LS,et al.Tiyu Kexue 2006,26(3):86-95
黄徐根,徐建方,冯连世,等.低氧暴露及低氧训练对体重的影响[J].体育科学,2006,26(3):86-95
10 Raff H, Bruder ED, Jankowski BM, et al.Effect of Neonatal Hypoxia on Leptin, Insulin, Growth Hormone and Body Composition in the Rat.Horm Metab Res 2001;3(3):151-155
11 Morel OE, Aubert R, Richalet JP,et al. Simulated High Altitude Selectively Decreases Protein Intake and Lean Mass Gain in Rats.Physiol Behav 2005;86(1-2):145-153
12 Tsch p M, Morrison KM.Weight Loss at High Altitude.Adv Exp Med Biol 2001;502:237-247
13 Schols AM, Westerterp KR.Hypoxia, Nitrogen Balance and Body Weight.Eur Respir J 2002;20(2):252-253
14 Karvonen J, Peltola E, Saarela J, et al. Changes in running speed,blood lactic acid concentration and hormone balance during sprint training performed at an altitude of 1860 metres. The J Sports Med and Physical Fitness, 1990;30(2):122-128
15 Xu NY.Zhejiang Daxue 2004
许宁一.低氧应激对大鼠GH-IGF-Ⅰ轴的作用及其调控机制[C].浙江大学,2004
16 Li XX,Hu Y,Tian Z,et al.Shengyang Tiyu Xueyuan Xuebao 2004,23(3):424-425
李晓霞,胡扬,田中,等.高住低训对运动员身体成分的影响[J].沈阳体育学院学报,2004,23(3):424-425
17 Tian Z,Li WP,Xu HW.Shandong Tiyu Xueyuan Xuebao 2004,20(61):37-40
田中,李卫平,许豪文.模拟高住低练对优秀游泳运动员身体成分和物质代谢的影响[J],山东体育学院学报,2004,20(61):37-40
18 Gutiérrez A, González-Gross M,et al. Acute exposure to moderate high altitude decreases growth hormone response to physical exercise in untrained subjects. J Sports Med Phys Fitness 2003;43(4):554-558
19 Benso A, Broglio F, Aimaretti G,Endocrine and metabolic responses to extreme altitude and physical exercise in climbers. Eur J Endocrinol 2007;157(6):733-740
20 Feng LS.Tiyu Kexue 2005,25(11):Inside Front Caer
冯连世.高原训练与低氧训练[J].体育科学,2005,25(11):封2
21 Moromisato DY, Moromisato MY, Zanconato S,et al. Effect of Hypoxia on Lung, Heart, and Liver Insulin-like Growth Factor-I Gene and Receptor Expression in the New born Rat.Crit Care Med 1996;24(6):919-924
22 Iioka Y, Tatsumi K, Sugito K, et al.Effects of Insulin-like Growth Factor on Nitrogen Balance during Hypoxic Expo-sure.Eur Respir J 2002;20(2):293-299
23 Iioka Y, Tatsumi K, Sugito K, et al.Effects of Insulin-like Growth Factor on Weight Gain in Chronic Hypoxic Rats.J Cardiovasc Pharmacol 2002;39(5):636-642
24 Bigard AX, Brunet A, Guezennec CY,et al.Skeletal muscle changes after endurance training at high altitude.J Appl Physiol 1991;71(6):2114-2121