試驗設計

 動(dòng)物喂養：31只8周齡的雄性Wistar大鼠，體重為195±30g。大鼠被隨機分為四組（n=7-8）：（1）Sed-STZ-靜止糖尿病大鼠，喂食標準飲食；（2）Ex-STZ-XOS-訓練的糖尿病大鼠，喂食XOS補充劑；（3）Ex-STZ-訓練的糖尿病大鼠，喂食標準飲食；（4）Sed-veh-靜止健康大鼠，喂食標準飲食（對照組）。

 糖尿病模型：通過(guò)在腹部注射單劑量的STZ來(lái)誘導糖尿病狀態(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1型糖尿病，其余的動(dòng)物（對照組）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的補充，劑量為100 mg/kg，持續8周。

 體育鍛煉：大鼠10周的訓練實(shí)驗的時(shí)間表如圖1所示，在第10周結束時(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。 

 有氧訓練：Ex-SZT-XOS組和Ex-STZ組的大鼠在EXER-3R-跑步機上進(jìn)行有氧訓練，其他組的大鼠靜止不動(dòng)。

 行為測試：活動(dòng)籠實(shí)驗測量大鼠的自主運動(dòng)能力；通過(guò)被動(dòng)回避跳臺試驗進(jìn)行負強化的被動(dòng)規避；之后進(jìn)行高架加迷宮試驗、Y型迷宮試驗、物體識別測試（ORT）的一系列行為測試試驗。

 大鼠血脂譜和氧化應激標志物的檢測：定量分析由酶聯(lián)免疫吸附試驗（ELISA）進(jìn)行，包括測定血清總膽固醇（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(niǎo)苷（8-OHdG）水平、以及MDA水平以及FRAP（鐵還原抗氧化能力）

試驗結果

（1）行為測試

 如圖2a所示，活動(dòng)籠試驗事后檢驗顯示，與Sed-veh動(dòng)物相比，Sed-SZT組的運動(dòng)次數顯著(zhù)減少（P=0.047）；與Sed-SZT組相比，Ex-SZT組和Ex-STZ-XOS組都表現出增強的運動(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，訓練計劃使Ex-SZT組的垂直運動(dòng)增加（與Sed-veh組相比，p=0.018，與Sed-SZT組相比，p=0.011）。以上結果表明，糖尿病[F（1, 33）=7.716, p<0.01]和運動(dòng)[F（1, 33）=18.454, p<0.001]對水平運動(dòng)的數量有顯著(zhù)的主效應，只有訓練對垂直運動(dòng)具有顯著(zhù)的主效應[F（1，33）=7.478，p=0.01]。

（2）被動(dòng)回避跳臺試驗

 如圖3a所示，跳臺試驗事后檢驗表明，Sed-SZT組比兩個(gè)訓練組（Ex-SZT和Ex-STZ-XOS，p<0.001）有更短的等待反應；對照組（Sed-veh）與Ex-SZT和Ex-STZ-XOS動(dòng)物相比，在平臺上花費的時(shí)間也更短（P<0.01）；以上結果說(shuō)明糖尿病和訓練對跳臺試驗的學(xué)習環(huán)節有顯著(zhù)影響。

 如圖3b所示，在短期記憶痕跡的測試中，事后檢驗表明，與對照組（p=0.003）和兩個(gè)訓練組（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，補充了XOS的訓練組在平臺上花費了更多的時(shí)間（p=0.041）。以上結果表明，訓練[F（1，33）=24.089，p<0.001]和糖尿病[F（1，33）=12.310，p=0.001]對短期記憶痕跡有顯著(zhù)的主效應。

 如圖3c所示，在長(cháng)期記憶保持測試中，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組在平臺上花費的時(shí)間顯著(zhù)減少；Ex-STZ-XOS動(dòng)物的表現也優(yōu)于Sed-veh組（p=0.005）和Ex-STZ組（p=0.035）。以上結果表明，訓練[F（1，33）=26.804，p<0.001]和糖尿病[F（1，33）=6.018，p=0.02]對長(cháng)期記憶痕跡有顯著(zhù)的主效應。

（3）高架加迷宮試驗

 如圖4a所示，高架加迷宮試驗事后檢驗顯示，與Sed-SZT動(dòng)物相比，兩個(gè)訓練組（Ex-STZ和Ex-STZ-XOS）在張開(kāi)臂中的進(jìn)入次數更多（p<0.01），在厭惡區域停留的時(shí)間更長(cháng)；與對照組相比，Sed-STZ組在張開(kāi)臂中花費的時(shí)間也較少（P=0.028）。此外，圖4b顯示，與對照組和Ex-SZT組相比，Ex-STZ-XOS動(dòng)物增加了在張開(kāi)臂中花費的時(shí)間（p<0.001）。以上結果表明，訓練和糖尿病對張開(kāi)臂的進(jìn)入次數以及張開(kāi)臂中花費的時(shí)間有顯著(zhù)的主效應。

 如圖4c所示，糖尿?。╬=0.001）和訓練（p<0.001）對焦慮指數的主效應都很明顯；事后檢驗表明，與Sed-veh動(dòng)物相比，Sed-SZT動(dòng)物的焦慮指數更高（p<0.001），而且，與Sed-SZT動(dòng)物相比，兩個(gè)訓練組的焦慮水平都有所下降（p<0.001）；與Ex-SZT動(dòng)物（p=0.001）和對照組（p<0.001）相比，補充了XOS的訓練組的焦慮指數更低。

（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）和對照組（p<0.001）相比，長(cháng)期補充XOS還增加了交替的百分比。以上結果表明，訓練[F（1，33）=97.975，p<0.001]和糖尿病[F（1，33）=31.387，p=0.001]對交替百分比具有顯著(zhù)的主效應。

（5）物體識別測試（ORT）

 如圖6所示，雙向方差分析顯示，訓練[F（1，33）=42.366, p<0.001]和糖尿病[F（1，33）=38.743, p=0.001]）對識別指數有顯著(zhù)的主效應。事后檢驗比較表明，與靜止的糖尿病動(dòng)物相比，訓練組（Ex-STZ和Ex-STZ-XOS）和對照組的識別指數都有所提高（p<0.001，resp.）。

（6）脂質(zhì)情況

 如表1所示，列出了四組實(shí)驗動(dòng)物組的血脂參數的研究結果。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濃度有統計學(xué)意義；Sed-veh組的血清TAG水平顯著(zhù)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）氧化應激標志物

 如表2所示，四組的氧化應激標志物的研究結果發(fā)現Ex-STZ組和Ex-STZ-XOS組的MDA濃度有統計學(xué)上的顯著(zhù)差異（P=0.034），Ex-STZ-XOS組的MDA濃度較低。

試驗結論

 總之，本研究評估了XOS和/或有氧訓練對實(shí)驗大鼠的認知能力、脂質(zhì)狀況和氧化應激標志物的潛在有益影響，結果顯示，與靜止的糖尿病大鼠相比，有氧訓練獨立地降低了總膽固醇水平（p=0.032），而XOS降低了訓練后的糖尿病大鼠的丙二醛水平（p=0.034）。更重要的是，有氧訓練，單獨或與XOS結合，對行為測試的所有參數都有有利的影響，因此有氧訓練單獨或與益生元XOS結合可以改善實(shí)驗性1型糖尿病動(dòng)物的血脂異常、氧化應激和認知能力。

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