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目的 胰岛素抵抗的发病机制可能涉及骨骼肌与肝脏核因子(k)appaB(NF-κB)活性增加,骨骼肌蛋白激酶C(aPKC)胰岛素活性受损,而肝脏aPKC活性不变。aPKC可以直接激活肝脏NF-κB,因此糖尿病状态aPKC活性不变可能过度地激活NF-κB。运动改善胰岛素抵抗,但运动对骨骼肌与肝脏NF-κB活性/通路及肝脏aPKC的影响尚未清楚。因此我们采用高脂饮食喂养使大鼠产生肥胖-胰岛素抵抗,给予小剂量链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)注射建立2型糖尿病大鼠模型。采用长期跑台运动干预,观察运动干预对糖尿病大鼠骨骼肌与肝脏NF-κB活性/通路及aPKC的影响。 方法 一、动物分组与模型制备 1、实验分组 实验动物选择15-17月龄Sprague-Dawley(SD)雌性大鼠,随机分为五组:正常饮食组(CON),肥胖对照组(HFD),肥胖运动组(HFD+CE),糖尿病对照组(HFD/STZ)、糖尿病运动组(HFD/STZ+CE)。 2、模型制备 正常组大鼠常规饲料喂养16周,其余四组高脂饮食16周:先高脂饮食8周喂养,之后HFD/STZ组和HFD/STZ+CE组大鼠一次性腹腔注射小剂量STZ诱发糖尿病;CON组、HFD组和HFD+CE组大鼠一次腹腔注射柠檬酸盐缓冲液。 3、运动训练 运动组大鼠在第9周初开始运动,采用跑台运动:每天运动60分,每周5次,共8周。 二、检测血液生化指标 比较分析2型糖尿病大鼠和正常组大鼠在整体代谢水平的特点与区别。 三、IPGTT和IPITT法 糖尿病大鼠葡萄糖耐量(IPGTT)和胰岛素耐受性(IPITT)检测。 四、EMSA法 检测大鼠骨骼肌和肝脏NF-κB的活性。 五、Westernblot法 检测IκB/NFκB通路级联蛋白激酶表达、aPKC磷酸化水平、JNK与P38MAPK的磷酸化表达。 六、Real-timePCR法 检测TNFα、IL-6的基因表达。 七、数据分析 使用SPSS17.0统计软件进行数据处理,以P<0.05为有统计学意义。 结果 一、血液生化指标检测结果 1、实验大鼠整体水平代谢变化与血液生化检测结果 糖尿病组大鼠食物摄取、血糖、甘油三酯、总胆固醇和游离脂肪酸水平均高于正常饮食组。与糖尿病组相比,糖尿病运动组的血糖、甘油三酯、总胆固醇和游离脂肪酸水平明显降低,以上差异均有统计学意义。此外,肥胖组大鼠体重、血胰岛素浓度、总胆固醇和游离脂肪酸水平明显高于正常组;长期跑台运动改善了肥胖大鼠的上述变化。 2、葡萄糖耐量(IPGTT)和胰岛素耐受性(IPITT)实验结果 糖尿病大鼠的葡萄糖耐受性明显低于正常组(p<0.01);运动改善了糖尿病大鼠的葡萄糖耐受性。注射腹腔葡萄糖后,肥胖组大鼠的葡萄糖水平在所有时间点均明显升高(p<0.05),运动训练逆转了肥胖大鼠的这些变化。IPGTT结果显示,肥胖组大鼠的胰岛素水平明显高于正常组(p<0.01),而运动训练减少了肥胖大鼠血清胰岛素水平(p<0.05)。 与正常组相比,糖尿病大鼠的葡萄糖消失率Kitt值明显降低,而运动训练显著增加糖尿病大鼠的葡萄糖消失率。肥胖大鼠的变化与糖尿病大鼠的变化基本一致。 与正常组比较,糖尿病大鼠骨骼肌的葡萄糖摄取和肌糖原含量明显降低(p<0.01,p<0.01),糖尿病大鼠肝糖原含量明显降低;肝脏甘油三酯和游离脂肪酸水平明显升高。运动均改善了上述变化。而肥胖大鼠上述变化与糖尿病大鼠变化总体一致。 二、EMSA检测结果显示 与正常组相比,糖尿病大鼠组、肥胖大鼠组骨骼肌与肝脏NF-κB活性均明显增加;运动训练后,糖尿病大鼠组、肥胖大鼠组骨骼肌与肝脏NF-κB活性均显著减少。 三、Westernblot检测显示 1、糖尿病组大鼠骨骼肌与肝脏NF-κBp50蛋白含量、JNK的磷酸化水平以及肝脏p38MAPK的磷酸化水平均明显高于正常对照组;肥胖组大鼠骨骼肌与肝脏NF-κBp50的蛋白含量、JNK的磷酸化水平以及肝脏p38MAPK的磷酸化水平变化与糖尿病组变化一致。与正常对照组相比,糖尿病组与肥胖组大鼠骨骼肌、糖尿病组与肥胖组大鼠肝脏中的IκBα、IκBβ蛋白表达均没有显著性差异。 2、糖尿病组大鼠骨骼肌与肝脏AktThr308、AktSer473的磷酸化水平,糖尿病组骨骼肌p-PKCζ、p-PKCζ/λ的磷酸化水平均低于正常对照组;而糖尿病组肝脏p-PKCζ、p-PKCζ/λ的磷酸化水平保持不变。肥胖组大鼠骨骼肌与肝脏的上述变化与糖尿病组的变化一致。 3、8周跑台运动训练后,改善了糖尿病大鼠和肥胖大鼠因上述变化的损伤程度。 四、Real-timePCR结果显示 糖尿病大鼠、肥胖大鼠骨骼肌TNFα和IL-6的基因表达高于正常对照组,而长期跑台运动下调了两组大鼠骨骼肌TNFα和IL-6的基因表达。 结论 1.糖尿病大鼠骨骼肌和肝脏组织中的NF-κB活性/通路受损,运动减少糖尿病骨骼肌与肝脏中增加的NF-κB活性,提示运动减少骨骼肌与肝脏NF-κB活性或许伴随糖尿病大鼠炎症和全身胰岛素抵抗的改善。 2.糖尿病大鼠骨骼肌中aPKC活性受损,肝脏组织中保持不变;运动上调了骨骼肌aPKC磷酸化水平,下调了肝脏aPKC磷酸化水平。提示运动训练对糖尿病大鼠aPKC的变化存在组织特异性。 3.运动前后未发现NF-κB上游IκB蛋白表达的变化,提示运动对aPKC的作用可能是影响NF-κB活性的原因。