游泳运动对高脂饮食大鼠胰岛素抵抗的影响及作用机制

【摘要】胰岛素抵抗(insulinresistance,IR)是指胰岛素在其作用靶组织(骨骼肌、肝脏和脂肪组织)摄取和清除葡萄糖的能力低下。人体骨骼肌和脂肪组织是重要的胰岛素效应组织。研究认为,不合理的膳食结构,特别是高脂肪膳食,加上久坐不运动的生活方式,是引起IR的重要原因。运动作为一种有效的非药物防治手段,已广泛应用到防治因IR而引起的慢性代谢性疾病中,但其具体作用机制尚未完全阐明。因此,本研究以高脂饮食喂养诱导大鼠产生IR为模型,探讨不同方案的游泳运动对高脂饮食大鼠IR的影响及其相关机制。研究目的：探讨不同方案的游泳运动对高脂饮食大鼠胰岛素抵抗的影响及其相关机制。研究方法：以SD大鼠为实验对象,随机分为6组：普通饮食对照组(C组)、普通饮食连续90min运动组(CEA组)、普通饮食上下午各45min运动组(CEB组)、高脂饮食R模型组(H组)、高脂饮食IR连续90min运动组(HEA组)和高脂饮食IR上下午各45min运动组(HEB组)。通过8周高脂饲料(热卡比为蛋白质22%,脂肪38%,碳水化合物40%,提供能量约为4243Kcal/1000g)喂养建立IR大鼠动物模型,同时对大鼠实施无负重游泳运动干预。综合利用体重、空腹血糖(FBG)、空腹胰岛素(FINS)、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)、胰岛素敏感指数(ISI)和正糖钳试验评价动物模型的建立和运动干预的效果；通过观察运动对高脂饮食R大鼠血清游离脂肪酸(FFA)、血脂、内脏脂肪重量和骨骼肌脂质异位沉积的影响、骨骼肌PGC-1α、FAT/CD36、MG53、Cav-3和IRSmRNA表达量、骨骼肌炎症因子(CRP、TNF-α、IL-6和INF-y)含量、骨骼肌pIRS-1Ser307和pAktSer473的磷酸化水平以及MG53、IRS-1和Akt的蛋白表达水平的变化,探讨不同运动方案对高脂饮食诱导的IR大鼠骨骼肌的相关机制。通过观察运动对高脂饮食诱导IR大鼠脂肪组织FFA和TNF-a含量、脂肪组织IRS-1mRNA表达量、IKK-β和JNK信号通路的变化、pIRS-1Ser307和pAktSer473的磷酸化水平以及IRS-1和Akt的蛋白表达水平的变化,探讨不同运动方案对高脂饮食诱导的R大鼠脂肪组织的相关机制。研究结果：1.IR动物模型的评价：8周高脂饮食喂养后大鼠血清INS含量显著升高(p<0.01),ISI水平显著下降(p<0.01),HOMA-IR水平显著增加(p<0.01),葡萄糖输注速率(正糖钳实验)显著下降(p<0.01)。说明8周高脂饮食喂养己成功建立了IR动物模型。2.不同运动方案对高脂饮食大鼠IR的干预作用：8周游泳干预后,高脂饮食大鼠血清INS含量和HOMA-IR水平均显著降低(p<0.01),ISI水平和葡萄糖输注速率均显著增加(p<0.05或p<0.01)。但HEA组和HEB组大鼠血清INS、ISI、HOMA-IR和葡萄糖输注速率均无显著性差异(p,0.05),说明连续90min运动和上下午各45min运动均可有效改善高脂饮食大鼠R。3.运动对高脂饮食大鼠IP的影响——骨骼肌组织相关指标变化：①大鼠内脏脂肪重量变化及骨骼肌脂质异位沉积：8周运动干预后,高脂饮食大鼠内脏脂肪重量、脂体比和腹脂指数、骨骼肌FFA、TG、PGC-1αmRNA和FAT/CD36mRNA表达量均显著下降(p<0.01),骨骼肌脂质异位沉积减少。说明运动可以减少高脂饮食诱导R大鼠脂肪含量和骨骼肌脂质异位沉积,而HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p<0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动对减少体内脂肪和骨骼肌脂质异位沉积没有差异。②大鼠骨骼肌组织MG53的变化：8周运动干预后,高脂饮食大鼠骨骼肌MG53mRNA和MG53蛋白表达水平均显著下降(p<0.01),但HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p>0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可降低高脂饮食大鼠骨骼肌MG53的表达水平,但这两种运动方案对其影响没有差异。③大鼠骨骼肌组织神经酰胺和炎性因子含量的变化：8周运动干预后,高脂饮食大鼠骨骼肌神经酰胺和炎性因子(CRP、TNF-α、IL-6和INF-y)含量均显著降低(p<0.05或p<0.01),但HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p>0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可降低高脂饮食大鼠骨骼肌神经酰胺和炎性因子的含量,但这两种运动方案对其影响没有差异。④大鼠骨骼肌组织Cav-3mRNA表达、eNOS和GLUT4含量的变化：8周运动干预后,高脂饮食大鼠骨骼肌Cav-3mRNA表达量、eNOS含量和GLUT4含量显著增加(p<0.05或p<0.01)。但HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p>0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可增加高脂饮食大鼠骨骼肌Cav-3mRNA表达、eNOS含量和GLUT4含量,但这两种运动方案对其影响没有差异。⑤大鼠骨骼肌组织IRS-1和Akt表达水平的变化：8周运动干预后,高脂饮食大鼠骨骼肌IRS-1mRNA表达量、IRS-1蛋白表达水平、pAktSer473磷酸化水平和Akt蛋白表达水平均显著增加(p<0.05,P<0.01),pIRS-1Ser307的磷酸化水平显著下降(p<0.01)。但HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p>0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可增加高脂饮食大鼠骨骼肌IRS-1和Akt表达水平,但这两种运动方案对其影响没有差异。4.运动对高脂饮食大鼠IR的影响——脂肪组织相关指标变化：①大鼠脂肪组织FFA、TNF-a含量、IKKβ和JNK水平的变化：8周运动干预后,大鼠脂肪组织FFA含量、TNF-a含量、IKKβ蛋白表达水平、pJNKThr183/Tyr185磷酸化水平和JNK蛋白表达水平均显著降低(p<0.01)。但HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p>0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可减少高脂饮食大鼠脂肪组织FFA含量、TNF-a含量、IKKβ和JNK表达水平,但这两种运动方案对其影响没有差异。②大鼠脂肪组织IRS-1和Akt表达水平的变化：8周运动干预后,大鼠脂肪组织IRS-1mRNA表达、IRS-1蛋白表达水平、pAktSer473的磷酸化水平和Akt蛋白表达水平均显著增加(p<0.01),pIRS-1Ser307的磷酸化水平显著下降(p<0.01)。但HEA组和HEB组大鼠之间无显著性差异(p>0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可增加高脂饮食大鼠脂肪组织IRS-1和Akt表达水平,但这两种运动方案对其影响没有差异。研究结论：1.8周高脂饮食喂养成功建立了大鼠胰岛素抵抗模型。2.8周持续90min运动和上下午各45min运动可有效地改善高脂饮食诱导的胰岛素抵抗。这两种运动方案对改善高脂饮食诱导胰岛素抵抗无差异。3.运动改善胰岛素抵抗的可能机制：骨骼肌的可能机制：运动可通过四条途径,即运动可通过减少高脂饮食大鼠骨骼肌脂质异位沉积、降低大鼠骨骼肌细胞修复因子MG53表达水平、降低骨骼肌炎性因子和神经酰胺水平、增加骨骼肌Cav-3的表达,促进PI3-K/Akt信号转导,改善高脂饮食大鼠IR。脂肪组织的可能机制为：运动可通过抑制脂肪组织IKKβ/NF-κB和JNK/SAPK炎症信号通路,增强IRS-1/PI3-K/Akt信号传导,从而改善高脂饮食大鼠IR。
【作者】齐洁；
【导师】张钧；
【作者基本信息】扬州大学，动物与人类运动比较学，2014，博士
【关键词】胰岛素抵抗；高脂饮食；运动；脂质异位沉积；MG53；炎性因子；神经酰胺；IKKβ；JNK；大鼠；

【参考文献】
[1]王浩宇.中美太阳能晶体硅电池（板）反倾销反补贴争端案例分析[D].山东大学,国际商务（专业学位）,2013,硕士.
[2]陈玥.基于计算思维的中学信息技术教育的研究[D].扬州大学,现代教育技术（专业学位）,2012,硕士.
[3]刘世泽.基于嵌入式系统的迷宫机器人路径规划算法研究[D].西安建筑科技大学,控制理论与控制工程,2013,硕士.
[4]杨逸蓝.需求不确定下的集装需备量鲁棒优化模型[D].大连海事大学,物流工程,2013,硕士.
[5]张毅.高架轨道交通的景观问题研究[D].浙江大学,建筑技术科学,2004,硕士.
[6]甄子洋,王志胜,王道波.基于信息融合最优估计的非线性离散系统预测控制[J].自动化学报,2008,03:331-336.
[7]胡建雄,熊谷组,严每蓉.外销市场唱主角[J].中外房地产导报.1997(15)
[8]白优.姬15井区长8有利目标区评价研究[D].西安石油大学,油气田开发工程,2012,硕士.
[9]张瑞霞.改进的椭圆曲线签名算法[D].北京化工大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[10]吕志民,徐钢,毛文赫,殷实,杜建新.冶金全流程工艺质量在线监控和离线分析诊断系统[J].冶金自动化,2015,03:15-21.
[11]王占营.苏州建科院集团品牌发展战略研究[D].长沙理工大学,工商管理,2012,硕士.
[12]俞立先.影响高中学生探究活动若干因素初探[D].苏州大学,2004.
[13]陈秀云.认知行为治疗模式介入解决青少年“网瘾”问题的个案研究[D].华中科技大学,社会工作,2013,硕士.
[14]王磊.地区出口复杂度的演进及影响因素研究[D].浙江理工大学,产业经济学,2013,硕士.
[15]时文达.多级位移放大低频弯张换能器研究[D].哈尔滨工程大学,水声工程,2012,硕士.
[16]杨夏.不同栽培基质对葡萄生长及果实品质的影响[D].浙江大学,果树学,2013,硕士.
[17]李伟.海事系统智能决策技术的研究与实现[D].大连海事大学,计算机应用技术,2004,硕士.
[18]黄星.爆炸激震数值模拟和激震效应研究[D].西南交通大学,岩土工程,2014,硕士.
[19]杨苹.姜黄素及其单羰基类似物的稳定性及其药理活性研究[D].吉林农业大学,中药学,2012,硕士.
[20]闫炜.决策系统中的RoughSet理论研究[D].西安理工大学,2004.
[21]刘鹏.随机过程观点下的连分数[D].复旦大学,概率论与数理统计,2012,硕士.
[22]熊婧.初中英语教材Go for It！和New Standard English修订前后的比较研究[D].浙江大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[23]记者李隽　张霞.“产业”化只需2~3年？石墨烯概念股再遭炒作[N].第一财经日报,2013-05-30A14.
[24]李小莉.产橙皮苷酶菌株的筛选及发酵提取耦合制备橙皮素单葡萄糖苷的研究[D].南京农业大学,发酵工程,2012,硕士.
[25]李认书.“方证相应”的数据挖掘方法研究[D].成都中医药大学,2002.
[26]陈友梅.IBMDR与ISV共拓市场[N].中国计算机报,2001-05-07E04.
[27]王丹.我国上市公司股利分配的现状分析及对策研究[D].辽宁工程技术大学,企业管理,2004,硕士.
[28]王硕.基于运动估计和运动分离等技术的电子稳像算法研究[D].哈尔滨工业大学,控制科学与工程,2014,硕士.
[29]徐晓峰.基于嵌入式和OpenCV的移动智能视频监控系统的设计与实现[D].太原科技大学,电路与系统,2014,硕士.
[30]刘晓,史旦旦.中等职业学校教师配置及编制核定的实证研究[J].中国职业技术教育,2013,12:14-21.
[31]曾小玲.XX移动通信公司工程建设成本管理优化研究[D].湖南师范大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[32]黄毅铭.船舶舷侧新型耐撞结构研究[D].江苏科技大学,船舶与海洋工程,2014,硕士.
[33]刘美晶.伦敦奥运会报道中评价资源的分布特征及其文化解读[D].兰州理工大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[34]肖晨洁.谭盾钢琴组曲《忆》的艺术特点与演奏诠释[D].湖南师范大学,音乐学,2014,硕士.
[35]林洪芹.面料性能预测与设计软件的研究[D].东华大学,纺织材料与纺织品设计,2004,硕士.
[36]蒋函芳.我国民航公共危机管理体系初探[D].福建师范大学,公共管理（专业学位）,2012,硕士.
[37]商雙.《通雅·宫室》研究[D].湖北大学,中國古典文獻學,2012,硕士.
[38]王文燕.《大学计算机基础》课程教学模式探讨[J].软件导刊,2014,12:173-175.
[39]刘帅.大学生新创企业经营风险评价研究[D].燕山大学,企业管理,2014,硕士.
[40]郭志琴.藏药多刺绿绒蒿抗心肌缺血作用与化学成分研究[D].北京中医药大学,中药化学,2014,硕士.
[41]邹惠.型钢混凝土柱弯剪承载力研究[D].重庆大学,结构工程,2014,硕士.
[42]刘百战.烟草和卷烟烟气中生物碱手性组成的多维气相色谱/质谱分析[D].中国科学技术大学,2009.
[43]魏俊国.附条件不起诉适用对象研究[D].安徽大学,法律,2012,硕士.
[44]王晓蓉.半胱氨酰白三烯受体对BV2细胞吞噬功能的调节作用[D].浙江大学,药理学,2014,硕士.
[45]赵蕻.企业微信营销发展研究[D].重庆工商大学,传播学,2014,硕士.
[46]马淼,范俊峰,李静.类短命植物异翅独尾草的传粉特性[J].植物生态学报,2006,06:1012-1017.
[47]李丹.基于移动互联网的师范生顶岗实习EPSS设计研究[D].西南大学,教育技术学,2013,硕士.
[48]于泳,蒋生成,王高林,赵文龙,徐殿国.基于状态观测器的感应电机速度传感器故障诊断及容错控制[J].中国电机工程学报,2012,18:123-130+186.
[49]陈少波.有机聚合物中单激子和双激子极化的研究[D].重庆大学,凝聚态物理,2014,硕士.
[50]马克明.物种多度格局研究进展[J].植物生态学报,2003,03:412-426.