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随着人们生活方式的改变,我国代谢综合征(肥胖、高血压、高血脂、糖尿病等)人群呈现迅速增长的趋势。研究发现,"代谢综合征"共同的发病基础是胰岛素抵抗(Insulin resistance,IR),并认为IR是上述多种疾病最关键的启动环节。运动作为一种对IR有效的预防和非药物干预的手段越来越得到人们的关注,但具体机制尚未完全阐明。人体骨骼肌负责体内超过30%的能量消耗,是胰岛素刺激下糖脂代谢的主要外周组织,也是IR发生的主要部位。运动作为一种生理性刺激,能够引起AMP依赖的蛋白激酶(AMPK)、雷帕霉素靶向蛋白(m TOR)、丝/苏氨酸蛋白激酶(AKT)等信号通路发生适应性变化,而其中氧化还原反应产生的ROS、AMPK通路等均与IR的发生密切相关。近年来的研究表明,AMPK可负调控Nox4的表达,而骨骼肌产生的ROS主要来源于Nox4,但运动是否能够通过调控AMPK/Nox4/ROS表达水平而改善IR,鲜有报道。研究运动干预IR的分子机制,可以为运动处方的制定提供理论依据,为进一步完善和明确运动改善IR的机制提供理论基础。研究目的:研究高脂饮食小鼠骨骼肌AMPK/Nox4/ROS通路在IR中的作用及运动干预效果。研究方法:以4周龄的雄性C57BL/6小鼠为实验对象,随机分为正常对照组(CON组)、正常饮食运动组(Ex-CON组)、高脂饮食组(HFD组)、高脂运动组(Ex-HFD),每组10只。CON和Ex-CON组饲以正常饲料,HFD和Ex-HFD组饲以高脂饲料喂养12周,建立小鼠IR模型;Ex-HFD组小鼠进行60min/天、强度为75%VO2max的跑台训练。利用小鼠葡萄糖耐量试验(OGTT)、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)和胰岛素敏感指数(ISI)综合评价IR模型的建立及运动干预IR的效果;通过观察各组小鼠骨骼肌AMPKα2、Nox4的m RNA和蛋白表达水平,以及SOD、GSH-Px、8-OH-d G和MDA表达的变化,检测胰岛素信号转导途径PI3K/Akt的表达,探讨AMPK/Nox4/ROS通路在运动干预IR中的作用及机制。研究结果:1、IR动物模型的评价:(1)OGTT试验结果:与CON组相比,HFD组小鼠的血糖峰值明显升高,且峰值出现的时间点有所延后;在服糖后15min-30min血糖值维持高水平;30min后呈现缓慢下降趋势,在30-60min血糖恢复速度明显下降,但在120min时血糖仍显著高于基础血糖水平。与HFD组相比,Ex-HFD组服糖后峰值显著下降,并且在15-120min血糖的恢复速度明显加快。而无论是Ex-CON和Ex-HFD组小鼠的血糖峰值出现分别明显低于CON组合HFD组,峰值出现的时间点均稍向前移,并且两组运动组小鼠在服糖后15min-60min血糖恢复速度显著增加。(2)各组小鼠FBG、FINS、ISI、HOMA-IR变化:与CON组相比,HFD组小鼠FBG显著升高(P<0.05),FINS和HOMA-IR均显著增加(P<0.01),ISI显著降低(P<0.01);与HFD组小鼠相比,Ex-HFD组小鼠FBG显著下降(P<0.05),FINS和HOMA-IR均显著降低(P<0.05,P<0.01),ISI显著增加(P<0.01)。综上结果表明,12周高脂饮食喂养成功建立了小鼠IR模型,12周60min跑台运动可有效预防IR的形成。2、12周跑台运动后各组小鼠骨骼肌AMPKα2、Nox4和ROS的变化:与CON组小鼠相比,HFD组小鼠骨骼肌AMPKα2m RNA和蛋白表达水平均显著降低(P<0.01),Nox4 mRNA和蛋白表达表达量显著增加(P<0.05),骨骼肌SOD、GSH-Px水平显著下调(P<0.01),8-OH-d G和MDA水平显著增加(P<0.01)。与HFD组小鼠相比,Ex-HFD组小鼠骨骼肌AMPKα2 mRNA和蛋白表达水平均显著上调(P<0.01),Nox4m RNA和蛋白表达量显著下调(P<0.05),骨骼肌SOD、GSH-Px水平显著升高(P<0.01),8-OH-d G和MDA水平显著降低(P<0.01,P<0.05)。3、12周跑台运动后各组小鼠骨骼肌胰岛素信号转导途径PI3K/Akt的变化:与CON组小鼠相比,HFD组小鼠骨骼肌p Akt Ser473蛋白磷酸化表达水平显著下调(P<0.01);而与HFD组小鼠相比,Ex-HFD组小鼠骨骼肌表现出pAktSer473蛋白磷酸化表达水平显著上调(P<0.01)。研究结论:12周跑台运动通过下调Nox4改善IR的可能机制是:运动通过增强骨骼肌AMPK表达水平后抑制Nox4的产生,从而下调ROS的表达水平,进而增强PI3K/Akt胰岛素信号转导,最终缓解IR的形成。