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研究目的:随着经济发展及人们生活水平的日益提高,肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病的发病率逐年上升并出现发病年轻化的趋势,给家庭以及社会带来巨大的经济负担。胰岛素抵抗（Insulin Resistance,IR）是上述代谢性疾病的重要病理生理学基础,其主要表现为机体外周组织诸如骨骼肌、肝脏以及脂肪组织对胰岛素敏感性降低,导致正常水平的胰岛素不能维持血糖在正常范围内的状态。众所周知,有氧运动对代谢性疾病如肥胖、IR的发生发展具有抑制作用,同时能够显著增加组织细胞胰岛素敏感性,对IR的预防也有显著效果。然而,有氧运动增加组织细胞胰岛素敏感性、预防IR的机制尚不完全清楚。组蛋白去乙酰化酶（Histone Deacetylase,HDAC）是组织细胞重要的基因转录调控因子,与组蛋白乙酰化酶（Histone Acetyltransferase,HAT）共同维持细胞核内组蛋白乙酰化的动态平衡。在细胞核内,具有一定长度的DNA片段紧密包绕在组蛋白八聚体上形成细胞染色质的基本结构单位——核小体。HDAC正是通过调节组蛋白八聚体的去乙酰化过程,使核小体结构变得松散,进而使DNA片段与组蛋白八聚体发生解离,便于相关转录调控因子与启动子等DNA特异性结合位点结合而启始转录过程。而HAT则发挥与HDAC相反的作用,正是由于HAT以及HDAC的存在,细胞基因转录才得以维持平衡稳态。HDAC分为四种类型,包括Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ型HDAC。前期研究结果表明,Ⅱ型HDAC中HDAC4/5能够显著抑制糖、脂代谢相关基因的表达进而影响机体骨骼肌、肝脏等外周组织对胰岛素的敏感性。同时,有氧运动显著改善胰岛素抵抗模型小鼠骨骼肌HDAC4/5表达,降低HDAC4/5对下游糖、脂代谢相关基因的抑制作用,进而改善胰岛素抵抗。这也进一步佐证了有氧运动对胰岛素抵抗的改善可能是通过降低HDAC4/5来实现的。然而有氧运动是通过何种方式降低小鼠骨骼肌HDAC4/5表达机制尚不明确。前期研究发现,HDAC4/5蛋白表达具有肌纤维类型特异性,在快肌（Ⅱ型、酵解型）纤维中的表达水平显著高于慢肌（Ⅰ型、氧化型）纤维。组织细胞蛋白质降解主要是由泛素-蛋白酶体系统（Ubiquitin-Proteasome System,UPS）介导。由于HDAC4/5基因表达水平在各肌纤维类型中并无显著差异,造成二者在不同类型骨骼肌纤维蛋白表达出现差异的原因可能是蛋白质降解速度不同,因此,长期有氧运动降低小鼠比目鱼肌（I型、氧化型）HDAC4/5蛋白含量可能与蛋白质降解速率有关。综上所述,本研究旨在研究有氧运动降低小鼠比目鱼肌HDAC4/5的表达是否通过泛素-蛋白酶体系统,探讨泛素-蛋白酶体系统在有氧运动影响小鼠比目鱼肌HDAC4/5表达的作用机制,以期为揭示有氧运动防治肥胖、2型糖尿病等代谢相关疾病的机制提供实验依据。研究方法:（1）动物模型:4周龄C57BL/6雄性小鼠60只,适应性喂养一周后,随机分为安静组对照组（C）,安静+MG132组（C+M）,运动组（E）,运动+MG132组（E+M）,运动干预结束后行体成分分析,随后处死取材;（2）运动方案:75%VO2max强度有氧跑台运动,1次/天,1小时/次,5次/周,持续6周;（3）给药方案:给予小鼠腹腔注射20S MG132（蛋白酶体抑制剂）,给药剂量为10μg/kg/d,1次/天,5次/周,维持6周;（4）小鼠饲料:北京华阜康公司小鼠维持饲料喂养6周;（5）体成分分析:运动干预结束后,应用“ImpediVET实验动物体成分分析仪”输出体质指数（BMI）,体脂含量（FM）以及去脂体重（FFM）等指标,随后进行统计学分析;（6）Western blot验证MG132对20S蛋白酶体的抑制效率;Western Blot检测小鼠比目鱼肌及腓肠肌肌红蛋白（Myoglobin）,肌钙蛋白Ⅰ（TNNⅠ）,细胞色素C（Cytochorme C）,HDAC4/5,MuRF1的表达情况;（7）免疫共沉淀法（Co-IP）检测各组小鼠比目鱼HDAC4/5与泛素结合情况。研究结果:（1）各组小鼠体成分分析结果:a.体重:与C组小鼠相比,E组小鼠体重显著下降（P<0.05）,而C+M组小鼠体重仅有增加趋势,并未见统计学意义（P>0.05）;与C+M组小鼠相比,E+M组小鼠体重显著降低（P<0.05）;而与E组相比,E+M组小鼠体重显著增加（P<0.05）;b.体脂含量:与C组小鼠相比,E组小鼠在运动后体脂含量显著降低（P<0.05）;与C+M组小鼠相比,E+M组小鼠体脂含量显著降低（P<0.05）;与E组相比,E+M组小鼠体脂含量同样显著降低（P<0.05）;c.去脂体重:与C组小鼠相比,E组小鼠在运动后去脂体重显著增加（P<0.05）;与C+M组小鼠相比,E+M组小鼠去脂体重显著增加（P<0.05）;与E组相比,E+M组小鼠去脂体重同样显著增加（P<0.05）;d.BMI:与C组小鼠相比,E组小鼠BMI呈现降低趋势,但未见显著性（P>0.05）;与C+M组小鼠相比,E+M组小鼠BMI显著降低（P<0.05）;与E组相比,E+M组小鼠BMI同样显著降低（P<0.05）。（2）Western Blot检测有氧代谢水平相关标志物及HDAC4/5:与C组小鼠相比,E组小鼠比目鱼肌的细胞色素C表达显著升高（P<0.05）,但是E组小鼠比目鱼肌肌红蛋白以及肌球蛋白的表达与C组相比仅有升高趋势,但未见显著性（P>0.05）,此外,E组小鼠腓肠肌肌红蛋白、肌球蛋白以及细胞色素C的表达呈现上升趋势,但未见显著性（P>0.05）;与C组小鼠相比,C+M组小鼠比目鱼肌中肌球蛋白、肌红蛋白以及细胞色素C的表达均显著下降（P<0.05或P<0.01）,但是C+M组腓肠肌仅有细胞色素C的表达显著下降（P<0.05）,而肌球蛋白以及肌红蛋白的表达仅呈现下降趋势,但是未见显著性（P>0.05）;与E组小鼠相比,E+M组小鼠比目鱼肌肌球蛋白、肌红蛋白以及细胞色素C的表达呈现下降趋势,但未见显著性（P>0.05）,但是E+M组小鼠腓肠肌中肌球蛋白、肌红蛋白以及细胞色素C的表达没有明显变化;与C组小鼠相比,C+M组小鼠比目鱼肌20S蛋白酶体的表达显著降低（P<0.05）,E组小鼠20S蛋白酶体表达显著增加（P<0.05）;与E组小鼠相比,E+M组小鼠20S蛋白酶体表达显著降低（P<0.05）;与C组小鼠相比,E组小鼠比目鱼肌中HDAC4/5的表达均显著下降（P<0.05）,C+M组小鼠比目鱼肌中HDAC4/5的表达均显著增加（P<0.05）;与E组小鼠相比,E+M组小鼠比目鱼肌中HDAC4/5的表达也显著增加（P<0.05）。而各组小鼠腓肠肌中HDAC4/5的表达均没有显著差异。与C组小鼠相比,C+M组、E组小鼠比目鱼肌中MuRF1的表达显著增加（P<0.05）;与E组小鼠相比,E+M组小鼠比目鱼肌中MuRF1的表达显著增加（P<0.05）。（3）Co-IP检测HDAC4/5的泛素化水平:与C组相比,E组小鼠比目鱼肌HDAC4/5的泛素化水平显著增加,此外,C+M组小鼠比目鱼肌HDAC4/5的泛素化水平也显著增加;与E组小鼠相比,E+M组小鼠比目鱼肌HDAC4/5的泛素化水平显著增加。（4）Real-Time PCR检测小鼠比目鱼肌Glut4/Cpt1表达:与C组小鼠相比,E组小鼠比目鱼肌Glut4和Cpt1基因表达水平显著增加（P<0.05）,而C+M组小鼠比目鱼肌仅有Glut4基因表达水平显著降低（P<0.05）,而Cpt1基因表达水平仅有下降趋势,未见显著性（P>0.05）;此外,与E组小鼠相比,E+M组小鼠比目鱼肌Glut4与Cpt1基因表达水平均显著降低（P<0.05）;研究结论:（1）在以氧化型肌纤维为主的比目鱼肌中,有氧运动增强小鼠肌纤维有氧代谢能力,泛素-蛋白酶体系统对小鼠骨骼肌有氧代谢能力产生影响;（2）泛素-蛋白酶体介导有氧运动降低HDAC4/5表达主要发生在I型氧化型肌纤维（比目鱼肌）,而对II型酵解型肌纤维（腓肠肌）无显著影响;（3）有氧运动通过泛素-蛋白酶体增加小鼠比目鱼肌HDAC4/5的降解,引起Glut4基因表达显著下降;有氧运动结合蛋白酶体抑制剂对骨骼肌Cpt1基因表达无显著影响,提示除HDAC4/5以外,有氧运动还可能通过其他途径调节Cpt1的基因转录。