运动和EGCG对Ⅱ型糖尿病大鼠海马线粒体功能的改善作用及机制研究

【摘要】研究目的：线粒体功能损伤是神经元损伤和产生认知障碍的重要机制之一，对病理状态下神经元线粒体功能损伤改善研究有着重要的意义。本研究通过运动和EGCG给药单独或共同干预，从SIRT1/PGC-1通路及下游蛋白表达的角度探讨不同干预方式在改善II型糖尿病大鼠海马线粒体功能损伤中的作用，从线粒体的生物合成、线粒体的抗氧化应激能力、线粒体融合/分裂和线粒体自噬等方面讨论其改善作用和机制，为运动和EGCG的神经保护作用提供理论和实验依据。研究方法：同批次SPF级6周龄雄性SD大鼠152只，随机分成正常对照组（42只）和高脂饮食组（110只）；正常对照组随机分为三组：4周正常对照组（12只）、8周正常对照组（12只）和12周正常对照组（18只）；高脂饮食组通过6周高脂饮食加小剂量链脲佐菌素（STZ，30mg/kgbw）诱导II型糖尿病（T2DM）大鼠模型，观察4周、8周和12周的大鼠海马线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性的变化。将诱导产生的II型糖尿病大鼠分为糖尿病对照组（16只）、糖尿病运动组（18只）、糖尿病给药组（19只）和糖尿病运动给药组（18只）四组，进行12周游泳运动和EGCG给药单独或共同干预，采用westernblot检测大鼠海马SIRT1、PGC-1、NRF1、NRF2、TFAM、HO-1、NIX、BNIP3、PINK1和Parkin蛋白表达量；采用RT-PCR检测海马mtDNA的拷贝量；检测线粒体呼吸链复合物Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性的变化。研究结果：112周的糖尿病大鼠海马线粒体呼吸链复合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ以及Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性较正常对照组均显著降低（P＜0.01）；运动和EGCG给药单独或共同干预能不同程度提高II型糖尿病大鼠海马线粒体呼吸链复合酶Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和Na+-K+-ATP酶、Ca2+-ATP酶活性（P＜0.05或P＜0.01）。2糖尿病对照组大鼠海马SIRT1、PGC-1、NRF1、TFAM、NRF2、HO-1和mtDNA均显著低于正常对照组（P＜0.01）；运动和EGCG给药单独或共同干预能不同程度提高SIRT1、PGC-1、NRF1、TFAM、NRF2、HO-1蛋白的表达和mtDNA拷贝量。3糖尿病对照组大鼠海马Mfn2、OPA1蛋白表达显著低于正常对照组（P＜0.01），Drp1和Fis1蛋白表达显著高于正常对照组（P＜0.01）；运动和EGCG给药单独或共同干预可不同程度提高大鼠海马Mfn2和OPA1蛋白表达（P＜0.05或P＜0.01），运动和EGCG给药单独或共同干预可不同程度降低Drp1和Fis1蛋白表达（P＜0.05或P＜0.01）。4糖尿病对照组大鼠海马NIX、BNIP3较正常对照组均显著降低（P＜0.05），Parkin较正常对照组显著升高（P＜0.05），PINK1较正常对照组无显著差异（P＞0.05）；运动和EGCG给药单独或共同干预可不同程度提高海马NIX、BNIP3蛋白表达（P＜0.05或P＜0.01），而PINK1、Parkin蛋白表达较糖尿病对照组无显著差异（P＞0.05）。512周的游泳训练和EGCG给药单独或共同干预对II型糖尿病大鼠海马线粒体呼吸链酶和ATP酶活性下降均有不同程度的改善作用，且二者共同干预的改善效果明显好于单一因素干预，表明二者有叠加作用。结论：1运动和EGCG给药单独或共同干预，能不同程度改善II型糖尿病大鼠海马线粒体呼吸链复合物酶活性和能量代谢功能。2运动和EGCG给药单独或共同干预能不同程度的提高II型糖尿病大鼠海马SIRT1/PGC-1通路效应，改善了海马线粒体生物合成能力，提高了线粒体抗氧化酶表达。3运动和EGCG给药单独或共同干预能提高II型糖尿病大鼠海马Mfn2和OPA1蛋白的表达，降低Drp1和Fis1蛋白表达，改善海马线粒体的融合/分裂失衡状态。4运动和EGCG给药单独或共同干预能够提高II型糖尿病大鼠海马NIX和BNIP3蛋白表达，改善海马线粒体自噬能力。5运动联合EGCG是干预糖尿病中枢神经系统线粒体功能障碍的有效策略；SIRT1/PGC-1通路可作为运动和药物改善II型糖尿病海马线粒体功能的靶点。
【作者】习雪峰；
【导师】张林；
【作者基本信息】苏州大学，体育教育训练学，2014，博士
【关键词】Ⅱ型糖尿病；运动；EGCG；线粒体功能；SIRT1/PGC-1；信号通路；

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