【研究背景】“健康与疾病的发育起源”（Developmental Origins of Health and Disease Hypothesis,DOHaD）学说认为不良的子宫内环境可能影响胎儿的代谢模式、生长发育及增加子代成年期罹患慢性疾病如肥胖、心血管疾病、糖尿病等的风险。妊娠是一种复杂的代谢状态,随着妊娠的进展,孕妇体内新陈代谢将发生一系列的变化。孕期胎盘会分泌一系列的多肽激素、生长因子、细胞因子来调节母体代谢和胎儿生长发育。这些激素协同作用下都会导致外周性的胰岛素抵抗。如果母体长期肥胖或者胰岛素分泌受限,则无法代偿这种生理变化,最终造成孕期的代谢紊乱,继而对母体与子代的长远健康具有严重的影响。运动是保持健康生活方式的重要方面之一,合理运动是孕期健康促进的要点之一,适宜的运动有利于改善胰岛素的敏感性,抗氧化应激和降低炎症,在孕期代谢性疾病的防控中发挥着重要的作用。而该领域的研究较多集中在母体运动对改善孕期胰岛素敏感性,控制孕期母体体重的过度增长,或者是对妊娠期糖尿病或先兆子痫等孕期合并症的改善和预防探讨上。关于母体孕期运动对子代出生后乃至长期的积极健康效益的文献报道仍然有限,尤其是孕期母体运动对调控孕鼠与子代能量代谢方面的研究,十分匮乏。虽然有少许研究对在子代的代谢表征进行了观察,但是这些研究还没有彻底地澄清这些变化的触发机制,使得产前体力活动和子代的健康联系还存在某些不确定性。【研究目的】1.通过对高脂膳食诱导的肥胖孕鼠进行游泳干预,揭示孕前和孕期运动对母鼠能量代谢的中枢与外周调控机制。2.观察母鼠长期运动对子代幼年期肥胖和代谢的影响,研究母鼠高脂和运动干预对子代的代谢影响是否存在性别差异。3.在子代不同饮食结构的情况下,探索母代长期高脂和运动干预的代谢遗传效应是否具有差异性。【研究方法】实验一:3周龄雌性C57BL/6小鼠断奶后随机分成4组,普食安静组（Standard Chow Diet,SC）25只、普食运动组（Standard Chow Died+Exercise,SC-Ex）25只、高脂安静组（High Fat Diet,HFD）35只和高脂运动组（High Fat Diet+Exercise,HFD-Ex）35只。强迫游泳运动干预13周后与同周龄雄性小鼠合笼,妊娠第14天进行GTT与ITT试验,期间2天休息期进行能量代谢测试;妊娠第19天各组取6只孕鼠进行体成分分析,后实施安乐死,提取肝脏组织进行组织病理分析;血清进行代谢相关因子分析,实时荧光定量PCR测量下丘脑POMC、NPY和AgRP mRNA相对表达量;肝脏免疫印迹测定LGR4、RSPO-1、PGC1α、PPARγ、PDK4、UCP2的蛋白表达。实验二:在第一部分的基础上,我们对两高脂组的子代进行进一步研究。母鼠自然分娩后,每窝调整为7只幼鼠,HFD和HFD-Ex组母鼠统一普食喂养（12%脂肪供能）。每周记录幼鼠体重一次,直至4周哺乳结束。在第28天每组每窝取1只进行GTT和ITT试验;同时,各窝取雌性和雄性子鼠各1只（8只×4组）进行进行体成分分析,后实行安乐死和取材。悬液芯片测定小鼠糖尿病8因子及IL-6;采用比色法测定TG、TC和FFA。实验三:HFD和HFD-Ex组雄性子代小鼠,4周哺乳期结束后,每组各窝随机抽取1只雄鼠（8只×2组）,共16只进行6周的高脂喂养。余下全部普食喂养至52周（1年）。高脂与普食饲料同母代,期间饮食不限,高脂干预期内,记录每周的摄食量,推算出每周能量摄入;子代高脂6周后进行GTT测试,GTT测试3天后进行ITT测试。普食组在第8、12、24、36和52周进行GTT测试,和ITT测试。子代继续高脂饮食组在第10周,子代普食喂养组在第10周和第52周龄进行体成分分析。子代10周龄时取材,继续普食组取材前15分钟注射胰岛素或生理盐水,肝脏进行蛋白免疫印迹,分析p-Akt水平;下丘脑弓状核免疫荧光分析NPY的表达情况。余下子代普食喂养至52周,代谢仓进行能量代谢测定。统计方法:所有实验数据采用SPSS19.0软件进行统计处理,各数据均以平均值±标准误（Mean±SEM）表示。第一部分母鼠饮食和运动的影响采用双因素方差分析（Two-way ANOVA）;第二和第三部分组间差异采用独立样本T检验进行分析,P<0.05定义为差异显著性水平的界值。【研究结果】1.随着妊娠的发展,母鼠的体重呈逐渐增加的趋势。在妊娠的前2周,组间体重具有显著性差异,在妊娠最后3天四组的体重都趋向一致,组间无显著性差异（P>0.05）。2.与普通饮食相比,在15、30、60和120分后,高脂饮食的两组导致了糖耐量下降,同时与HFD组比较,HFD-Ex组的糖耐量出现了明显的改善（P<0.05）;ITT测试也表现出一致的结果;体成分分析发现两普食组之间总脂肪量无显著性差异（SC=4.01±0.6 g,SC-Ex=3.60±0.64 g,P>0.05）,而HFD-Ex组显著低于HFD组（HFD=7.56±1.59 g,HFD-Ex=6.10±1.41 g,n=8-10,P<0.05）。3.HFD组的生育率最低,仅为44%,而运动在一定程度上改善了这种情况（HFD-Ex组为60%）,但仍低于普食安静组的76%;4组在体重、体长和胎鼠数之间无显著性差异（P>0.05）;同时,相较于普食组,高脂组的胎鼠和新生鼠均存在水肿的现象。4.HFD组与SC组比较,Cholesterol,FFA,Triglycerides和HOMA-IR都有显著的上升;在普食两组中,无显著性差异,但高脂组中,这种情况就明显不同,HFD-Ex相较于HFD,各指标有了显著的改善（P<0.05）。5.与HFD组比较,HFD-Ex在Locomotor Activity,RQ（VCO₂/VO₂）和能量消耗上显著较高（P<0.05）,而SC-Ex和SC组之间无显著性差异;与SC组比较,HFD组在晚上或者白天都显著低于前者（P<0.05）。6.与HFD组比较,HFD-Ex组的LGR4和UCP2蛋白表达显著下降,而PGC1α、PDK4和PPARγ的表达则显著增加（P<0.05）;SC-Ex与SC相比,除UCP2外,其余蛋白表达无显著性差异。7.肝脏组织HE和油红O染色显示HFD组中出现了大量的脂滴和脂肪空泡现象,HFD-Ex中有局部的改善;在SC和SC-Ex两组中,这种情况明显改善,无空泡状脂滴存在;PAS染色观察了肝糖原耗竭情况,HFD组孕鼠肝脏病理组织显示肝糖原耗尽,而HFD-Ex组除肝脏脂肪变性外显示正常的糖原表达。8.与SC组相比,HFD组的NPY mRNA相比表达量上升（P<0.05）,而POMC mRNA相比表达量下降（P<0.05）;与HFD比较,HFD-Ex组的NPY mRNA相比表达量下降（P<0.05）,而POMC mRNA相比表达量上升（P<0.05）,同时与SC组相比SC-Ex组POMC mRNA也有了显著的提高。9.通过对HFD-Ex与HFD子代炎症指标IL-6检测发现,雄性子鼠存在显著性的组间差异,而雌性子代没有观察到统计学意义的组间差异;血脂指标TG中,也观察到HFD-Ex的雄性子代显著低于HFD组的子代（P<0.05）,而雌性组别中则差异不显著;其余FFA和CH指标没有发现组间差异。10.我们在雄性子鼠中观察到HFD-Ex组相较于HFD组,Glucagon和GIP两个指标有显著的改善,而在雌性子鼠中未发现统计学意义的差异;此外,Leptin在雄性和雌性子代中均发现HFD-Ex组相较于HFD有显著的改善（P<0.05）;其余各指标未发现组间差异性。11.两组子代体重的差异性从哺乳期结束后持续存在,HFD组子代的AUC显著高于HFD-Ex组的子代,P<0.05。子代在高脂6周后（10周龄）,两组的体成分都无显著性差异;而普食饲养的情况下,在第10周和第52周,HFD-Ex组子代体成分显著低于HFD组的子代,P<0.05。在子代高脂饮食的前两周,HFD组子代的能量摄入显著高于HFD-Ex,但高脂的第3周（7周龄）时,HFD-Ex组的子代能量摄入高于对照组,而在后面的几周中,两组间的能量摄入没有显示出组间的差异。12.普食情况下,在第8、12、24、36和52周对两组的子代进行GTT和ITT试验。两组的糖代谢存在显著性差异,AUC随着子代小鼠周龄的增加,逐渐升高,在24周后出现组间差异,HFD组子代显著高于HFD-Ex组,这种差异直至52周。第52周HFD-Ex组体重显著低于HFD组,P<0.05。13.与HFD组子代相比,HFD-Ex组子代的NPY表达量显著较低（P<0.05）,而POMC表达量则显著上调;另外通过蛋白免疫印迹发现,子代肝脏Akt（Ser473）磷酸化蛋白表达在insulin^（-）的情况无显著性差异,但在insulin^（+）具有组间差异性,P<0.05。14.第52周,能量代谢测定结果显示,Activity上白天两组无显著性差异,而晚上（18:00-次日6:00）,HFD-Ex组的子代显著高于HFD组的子代;能量消耗中,这种组间差异无论是白天还是晚上都同时存在,运动组的子代显著高于安静组;另外,在RQ指标上,我们没有发现组间具有统计学意义的差异。【研究结论】1.长期的孕前和孕期游泳可以有效地改善母体妊娠期间能量代谢的外周和中枢调控机制,但不能完全逆转长期高脂饮食所带来的的不良代谢影响。2.子代的代谢遗传具有一定的性别倾向性,母体代谢障碍更能使雄性子代具有遗传易感性。3.母鼠长期地运动可以有效地改善子代在幼年期的糖脂代谢能力。4.子代在普食饮食模式下,母代长期运动可以逆转和抵消子代生命早期高脂暴露带来的永久性的代谢风险。5.子代在高脂饮食环境下,这种母代的高脂摄食记忆可能被“唤醒”,因母体长期运动获得的代谢保护效应也可能会随着高脂暴露时间的延长而逐渐弱化。