胰高血糖素样肽-1(GLP-1)是由小肠L细胞分泌的肽类激素,在进入肠道的营养物质刺激下分泌。研究表明GLP-1能够促进胰岛素的分泌,提高外周组织对糖的吸收和利用。据文献报道,GLP-1短期处理能促进骨骼肌细胞的糖吸收；发育早期GLP-1处理能够程序化地影响糖尿病模型鼠成年后的血糖及糖耐受力。鉴于骨骼肌纤维类型与机体葡萄糖利用和糖尿病发生关系密切,我们假设发育早期GLP-1处理会通过改变肌球蛋白重链表达而改变肌纤维类型,从而程序化地改变成年后肌肉代谢类型。本研究通过在体的动物实验和体外细胞实验来验证这一假说。体内实验以大鼠为模型,将构建的分泌型GLP-1重组质粒转染新生大鼠肌肉,研究新生期GLP-1高丰度表达对肌肉肌球蛋白重链及其相关基因表达的程序化影响；体外实验以胰岛素耐受的小鼠成肌细胞系C2C12细胞为模型,在培养基中添加GLP-1受体的拟似物Exendin4和Exendin 9,观察肌球蛋白重链及其相关基因表达的变化,并探讨两种拟似物之间的相互关系及作用途径。1新生期肌肉转染分泌型GLP-1表达质粒对大鼠生长和肌肉肌球蛋白重链及其相关基因表达的程序化影响将带有信号肽片段的GLP-1 cDNA装入载体质粒pcDNA3中,构建分泌型的GLP-1,命名为sig-glp-1-pcDNA3。新生Wistar雄性大鼠称重后随机分为3组,2日龄在左侧后肢腓肠肌进行分点肌肉注射：空质粒组(VP)即对照组注射含120μg空载pcDNA3的PBS溶液120μL,低剂量组(LG)注射含60μg sig-glp-1-pcDNA3重组质粒的PBS溶液120μL,高剂量组(HG)给与含120μg sig-glp-1-pcDNA3重组质粒的PBS溶液120μL,随后进行电刺激实现转染。转染后7日采集注射部位肌肉检测重组质粒转染表达情况,其余动物正常饲养至8周龄,记录动物生长情况。八周龄时采集血清及比目鱼肌、腓肠肌组织样品,分析血清激素水平、肌肉形态和相关基因表达的变化。结果显示：(1)质粒转染7日后注射部位肌肉中可以检测到GLP-1 mRNA的表达,证明重组质粒构建正确,转染成功；(2)低剂量重组质粒转染造成大鼠的生长初期增重显著下降,高剂量组大鼠体重也有下降的趋势；(3)两个处理组大鼠血清胰岛素水平均显著下降,高剂量组大鼠血清中的T3水平也显著下降,但糖耐量并未见显著变化；(4)比目鱼肌和腓肠肌重量、肌肉中糖原含量,以及经ATPase染色鉴定的Ⅰ型纤维数目占肌纤维总数的比例均无显著差异；而腓肠肌乳酸含量在两个处理组均显著降低,比目鱼肌乳酸含量在高剂量组显著下调,低剂量组有下调的趋势；(5)SDS-PAGE显示低剂量组大鼠腓肠肌肌球蛋白重链的组成发生由快向慢的转化；而比目鱼肌主要表现为氧化代谢的重要基因PGC-la和糖转运载体4 (GLUT4)的mRNA表达显著上调。结论：新生期GLP-1适当的高表达会轻度的导致大鼠生长阻滞,在糖耐量维持正常的情况下伴随胰岛素水平显著下降；同时骨骼肌糖代谢向有利于糖的吸收和氧化代谢的方向发展,从而更有利于机体糖稳态的维持。2、GLP-1拟似物对肌管细胞糖吸收、肌球蛋白重链和相关基因表达的影响及机制小鼠成肌细胞系C2C12经培养并诱导分化后,在培养液中分别加入10-9 mol/L Exendin 4 (Ex4).10-9 mol/L Exendin 9 (Ex9)和10-9 mol/L Ex4+10-9 mol/L Ex9,每24 h换液,处理72 h。分别收集各组细胞上清液测定上清液中葡萄糖的含量。孔底贴壁生长的细胞用于测定细胞糖吸收和相关基因表达情况。结果显示：(1)Ex4和Ex9分别处理并不显著影响基础状态下细胞的糖吸收,但Ex9处理显著增强胰岛素刺激下的糖吸收。Ex4和Ex9复合处理导致基础状态下细胞糖吸收显著增强,但胰岛素刺激下的糖吸收无显著变化。无论单独处理,还是复合处理均没有改变细胞培养液中的葡萄糖浓度；(2)肌球蛋白重链主要的四种亚型(I,2A,2X,2B)在肌管细胞中均有表达。Ex9导致MyHCⅠ和MyHC 2A mRNA表达显著上调,MyHCⅠ型蛋白占MyHC蛋白总量的比例显著上调,同时MyHCⅡ型蛋白的总量与对照组相比也出现显著上调；相反,Ex4单独处理或与Ex9复合处理均导致MyHC 2A mRNA的表达显著下调,MyHCⅠ型蛋白比例显著下降,而MyHCⅡ型的蛋白总量无显著变化。(3)各组GLUT4 mRNA表达均没有显著差异,而PGC-la mRNA表达在Ex9组显著上调,Ex4组和Ex4+Ex9组显著下调,PDK4 mRNA表达只在Ex4+Ex9组出现显著的下调；蛋白水平的差异与mRNA水平基本吻合,各组细胞GLUT4蛋白含量也无显著差异,Ex9组PGC-1α蛋白水平显著上调,不过Ex4组和Ex4+Ex9组PGC-1α水平未检测到显著变化。结论：Ex9能够增强C2C12肌管的胰岛素敏感性,能够促进细胞MyHC I和PGC-1α表达；Ex4不影响肌管细胞糖吸收,但抑制PGC-1α表达的同时对慢型肌球蛋白重链MyHCⅠ和MyHC 2A表达有不同程度上的抑制；Ex4和Ex9对肌管细胞的糖吸收,肌球蛋白重链表达和代谢相关基因表达的作用大致呈相反趋势,Ex4与Ex9复合处理时主要表现Ex4的作用,而不表现相互拮抗。采用表达谱基因芯片筛选Ex4, Ex9以及两者复合处理导致的差异表达基因,并对可能的作用途径进行初步探讨。结果表明：(1)Ex9处理后的差异表达基因以上调为主,其中包括了涉及Ca2+通路的基因钾离子电压门控通道(K+voltage-gated channel)和Calumenin,提示Ex9的作用可能与钙离子信号转导通路有关。(2)Ex4单独处理和Ex4+Ex9共同处理时的差异表达基因以下调为主,其中包括肌细胞的骨架蛋白Neblin和Titin,此外两组同时都上调了DNA fragmentation factor,推测细胞凋亡过程可能参与了Ex4的作用途径。(3)进一步的研究发现,与对照组相比各处理组均没有检测到Casepase 3/7活性的变化,三个处理组细胞内游离钙离子浓度较对照组均显著上升,但细胞内Calcineurin A的含量只有Ex9处理组显著上调。结论：Ex9可以促进细胞内I型肌球蛋白重链的表达,而这种效应的产生很可能是通过增加细胞内钙离子浓度,激活细胞内calcineurin-NFAT途径实现的。此外Ex9也可能通过激活PGC-1α来促进MyHC I的表达。