三、讨论分析
1.不同方式运动对T2DM小鼠体重的影响
T2DM是一种复杂的内分泌疾病，患病后随着胰岛素分泌减少、胰岛素抵抗和高血糖等机体内环境的变化，使机体不能正常摄取葡萄糖进行供能，机体只能靠分解自身的脂肪和蛋白质来供能，从而使得体重下降。而在T2DM的动物研究中，为了维持动物的胰岛素抵抗要一直给予动物高脂饲料喂养，所以T2DM大鼠或者小鼠的体重均会显著增加。运动训练是一种减肥的有效手段，其作用在很多研究中已被证实。而目前有关运动训练降低T2DM小鼠体重的相关研究不是很多，Ostler等研究发现，跑台训练可显著降低db／db自发性T2DM小鼠的体重。Ishikawa等在研究不同强度跑台训练对T2DM小鼠肾功能、氧化应激和炎症的影响时发现，中等强度跑台训练（速度10 m／min、30 min／次、5 d／周，共8周）降低体重的作用效果优于低强度跑台训练（速度5 m／min、30 min／次、3 d／周，共8周）。然而，目前国内外体育领域内有关下坡跑和游泳训练降低T2DM小鼠体重的相关研究尚未见报道。
图4-8 不同运动组T2DM小鼠股骨HE染色结果（×4）
本研究中，与TC组相比，TS组和TD组小鼠的体重均显著下降。说明：游泳和下坡跑运动均可显著降低T2DM小鼠的体重。分析其原因，可能与游泳和下坡跑两种运动模式的强度较大有关。当T2DM小鼠进行强度较大的运动时，小鼠需要消耗大量的脂肪来供能，从而使得小鼠体重降低，这与前人的研究结果一致。其他研究也发现，长时间的有氧运动可显著降低T2DM大鼠的体重，且下坡跑降低T2DM小鼠体重的效果与游泳之间的差异不具有显著性。综上所述，8周游泳和下坡跑运动均可显著降低T2DM小鼠体重。
2.不同方式运动对T2DM小鼠骨重和骨形态的影响 (https://www.daowen.com)
当骨组织新陈代谢出现变化时，在微观上骨组织形态计量学指标和骨量呈现显著变化，而宏观上骨重和骨形态也呈现显著变化。目前有关骨重和骨形态的相关研究主要集中在各种疾病的药物干预上。赵荣梅研究发现，更年安怡方可显著提高骨质疏松大鼠肱骨干重、湿重、长度、宽度及骨强度。Marongiu等在研究FOXL2对骨骼发育的影响时发现，将FOXL2敲除后小鼠胫骨骨重和长度显著下降。Zhu等研究也证实，PTHrP敲除后小鼠的骨生长发育受到显著抑制，与正常组小鼠相比，敲除小鼠PTHrP后股骨重量、近端、中间和远端的矢状轴和冠状轴宽度均显著降低。患T2DM会显著抑制骨形成代谢并促进骨吸收代谢而使得骨量显著减少，导致骨重和骨组织形态结构的显著下降。研究发现，T2DM使得小鼠骨量下降导致骨质疏松的发生，并且伴随着胫骨骨湿重的显著下降，而其长度、远／中／近端矢状轴和冠状轴宽度虽出现下降但差异不具有显著性。运动训练是一种促进骨形成代谢抑制骨吸收代谢的重要方法。研究证实，运动训练在显著促进T2DM骨形成代谢的同时也会抑制骨吸收代谢，从而防治骨质疏松。但目前体育领域内有关运动训练影响T2DM小鼠骨重、远／中／近端矢状轴和冠状轴宽度的相关研究尚鲜有报道。
本研究中，T2DM小鼠经过8周运动训练后，与TC组相比，TS组小鼠胫骨长度、湿重、远／中／近端矢状轴和冠状轴宽度虽有增加趋势但是均不具有显著性差异；TD组小鼠胫骨湿重、胫骨长度和中间矢状轴宽度均显著增加，其他各项指标虽均呈增长趋势但不具有显著性差异。说明下坡跑可显著促进T2DM小鼠的骨生长发育使得胫骨湿重和骨形态显著增加，而游泳对T2DM小鼠骨的作用影响不显著。与TS组相比，TD组小鼠胫骨的各项指标虽有变化但差异不具有显著性。说明下坡跑和游泳两种运动方式对T2DM小鼠胫骨骨重和骨形态的影响不显著。在股骨上，与TC组相比，TS组股骨长度、远／中／近端矢状轴和冠状轴宽度虽出现变化但差异不具有显著性，而股骨湿重量却显著增加。TD组小鼠股骨长度、中间冠状轴宽度、近端冠状轴宽度和近端矢状轴宽度虽出现变化但差异不具有显著性，而股骨湿量、中间矢状轴宽度、远端冠状轴宽度和远端矢状轴宽度均显著升高且具有非常显著性差异。说明下坡跑和游泳运动可显著提高股骨重量，究其原因可能与下坡跑和游泳运动可促进T2DM小鼠胫骨的骨形成代谢并抑制骨吸收代谢，从而使得骨量增加有关。骨量的增加使得骨湿重和骨形态显著增加。与TS组相比，TD组远端矢状轴宽度显著增加，而股骨长度、股骨湿重、远端冠状轴宽度、远端矢状轴宽度、中间冠状轴宽度、中间矢状轴宽度、近端冠状轴宽度和近端矢状轴宽度虽出现变化但差异不具有显著性。说明下坡跑和游泳运动对提高T2DM小鼠股骨湿重和骨形态的影响之间不具有显著性。究其原因可能与这两种不同方式的运动对骨微细结构上造成的影响还不能达到可以影响骨湿重和骨形态结构。由于目前有关运动训练调控T2DM小鼠骨湿重和骨形态的相关研究尚未见报道，很多生物学机制尚不明确。
3.不同运动方式对T2DM小鼠骨组织形态计量学指标的影响
骨组织形态计量学是评价骨组织健康状况的重要指标之一，主要包括BV／TV、BS／BV、BS／TV、Tb.Th、Tb.N和Tb.Sp等参数指标。当骨组织新陈代谢发生变化时，在骨组织上最先表现在骨组织形态计量学相关指标上（如骨小梁）。患T2DM后对骨组织造成重要的负调控作用，使得骨组织形态计量学和骨量均显著下降，造成骨质疏松甚至骨折的发生。研究发现，与C57BL小鼠相比，KK-Ay自发性2型糖尿小鼠骨组织形态计量学指标出现显著变化，股骨总BMD、皮质骨BMD和皮质骨厚度显著增加，而松质骨BMD、BV／TV、骨小梁厚度和骨小梁数量均显著下降。以上研究说明，T2DM会显著降低骨密度和骨组织形态计量学各项指标。运动训练作为一种有效的改善T2DM骨代谢的手段，其在改善T2DM患者和动物骨质疏松上具有重要促进作用。在人体研究中，de Luis Román等的研究中发现，经常参与体育活动会显著促进T2DM患者的骨形成，使得股骨远端骨密度显著升高。研究也发现，每周4～5次的体育活动可显著改善老年女性T2DM患者胫骨远端的BMD。规律性的运动可显著提高T2DM男性的骨硬度，提升骨健康。动物研究结果与人体研究相一致，中等强度有氧运动可显著提高T2DM小鼠的骨密度和骨生物力学性能，对于T2DM骨质疏松的防治具有重要意义。综上所述，人体和动物研究均证实，有规律地参加体育活动或运动训练可显著改善T2DM的骨代谢，改善骨健康状况。但是目前体育领域内有关运动训练改善T2DM患者或者动物骨组织形态计量学指标的相关研究尚鲜有报道。
本研究中，经过8周下坡跑和游泳训练后，与TC组相比，TS组小鼠股骨皮质骨的BMD、BV、TV、BV／TV、BS、TS、IS、BS／BV、BS／TV、Tb.Th、Tb.N和Tb.Sp均呈变化趋势但差异不具有显著性；TD组小鼠股骨皮质骨的BMD、BV、TV、BS、TS、IS、BS／T、Tb.N和Tb.Sp虽有变化趋势但差异不具有显著性，而BV／TV、BS／BV和Tb.Th均出现显著性变化。说明游泳运动对T2DM小鼠骨组织形态计量学的影响不是很显著，而下坡跑对皮质骨具有一定的影响。与TS组相比，TD组小鼠股骨皮质骨的BMD、BV、TV、BV／TV、BS、TS、IS、BS／BV、BS／TV、Tb.Th、Tb.N和Tb.Sp均有变化趋势但差异不具有显著性。股骨石蜡切片的Van Gieson和HE染色结果也发现，游泳和下坡跑对皮质骨的影响并不很显著。说明下坡跑和游泳这两种运动方式对T2DM小鼠股骨皮质骨的作用影响不存在差异。这可能与下坡跑的运动强度较大，从而使得T2DM小鼠骨形成速率更快，也可能与下坡跑和游泳对骨组织产生的力学刺激方式不同有关，下坡跑对骨产生的直接作用力对骨的促进作用要比游泳运动的间接作用力大。目前有关运动训练影响T2DM小鼠皮质骨变化的相关研究尚未见报道，其生物学机制尚待揭示。
在松质骨上，利用micro-CT和石蜡切片的Van Gieson和HE染色结果发现，与TC组相比，TS组小鼠松质骨的骨组织形态计量学相关指标变化并不显著，而TD组小鼠松质骨的BMD、BV／TV、BS／TV、Tb.Th等指标均呈显著变化，石蜡切片Van Gieson和HE染色结果也显示TD组骨小梁显著增加。说明下坡跑这种运动可显著促进T2DM小鼠股骨的骨小梁形成，从而使得小鼠微细结构得到显著改善，促进骨重塑。这与下坡跑可显著促进T2DM小鼠骨中Ⅰ型胶原蛋白高表达有关，因骨中Ⅰ型胶原蛋白增多，可为矿物质沉积提供场所，以促进骨形成和骨密度增加。下坡跑还可通过激活T2DM小鼠骨组织中Wnt／β-catenin信号通路，该信号通路激活后会促进成骨细胞分化成熟，并抑制破骨细胞分化成熟及功能发挥，从而使得T2DM小鼠的松质骨骨量增加，骨组织形态得到改善。也可能与下坡跑可激活T2DM小鼠骨中BMP-2、Smad1／5和Runx2表达有关激活BMP-2及其下游相关细胞因子的表达可显著促进T2DM大鼠的成骨细胞分化及骨形成。目前有关运动训练调控T2DM骨代谢的相关研究较少，很多生物学机制尚不清晰。笔者猜测，下坡跑改善T2DM小鼠骨量和骨组织形态结构可能与下坡跑可激活小鼠骨组织中TGF-β／BMP信号通路和抑制OPG／RANKL／RANK分子轴及其下游的CN／NFAT信号通路有关。患T2DM后会抑制骨中这两条信号通路的表达，从而使得骨量下降，出现骨质疏松，但目前尚缺少这方面的直接证据。从TGF-β／BMP信号通路调控的骨形成代谢和OPG／RANKL／RANK分子轴及其下游的CN／NFAT信号通路调控的骨吸收两个方面揭示下坡跑改善T2DM小鼠骨形态结构和骨组织形态计量学的生物学机制。实验显示，与TS组相比，TD组BS／TV出现显著变化，而其他指标虽出现变化趋势但差异不具有显著性。而Van Gieson染色和HE染色结果发现，与TS组相比，TD组小鼠骨形态结构得到显著改善，松质骨结构得到改善，骨小梁数量显著增多。提示下坡跑对改善T2DM小鼠骨组织形态计量学的作用显著优于游泳。这可能与下坡跑的运动强度较大且对骨形成的力学刺激方式为直接力学刺激有关，较大强度的直接力学刺激促进骨形成抑制骨吸收的作用效果显著优于强度较小的间接力学刺激（即游泳运动过程中肌肉对骨产生的肌肉牵拉力）。