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目的通过观察胰高血糖素样肽-1(GLP-1)受体激动剂艾塞那肽(Exendin-4)干预后的糖耐量减低(IGT) Wistar大鼠骨骼肌葡萄糖转运蛋4(Glucose Transporter4, GLUT4)的表达、稳态模型评估胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)及骨骼肌糖原含量的变化,并进行GLUT4mRNA与HOMA-IR的相关性分析,探讨GLP-1受体激动剂改善IGT大鼠骨骼肌胰岛素抵抗的机制。方法从山西医科大学动物饲养中心购买54只雄性Wistar大鼠,4-5周龄。适应性喂养一周后(5只／笼),随机分为常规饲料喂养组(甲组,n=18)和高脂高糖饲料喂养组(乙组,n=36)。两组大鼠均自由饮水,自由活动,所有大鼠于早晚投放食物两次,每天每只大鼠的食量为其体重的3%。12周时,行口服葡萄糖耐量(OGTT)试验：禁食8h后,鼠尾采血,快速血糖仪测空腹血糖(FBG),以50%葡萄糖注射液2g/kg灌胃,2h后鼠尾采血测OGTT2h血糖(2hBG)。以7.8mmol/l≤2hPG<11.1mmol/1并持续一周以上为IGT造模成功。甲组大鼠血糖均正常,全部纳入糖耐量正常对照组(NGT/NaCl组,n=20),继续给予常规饲料喂养,自由饮水,自由活动；乙组成模32只,成模率为88%,将乙组随机分为Exendin-4干预组(IGT/Ex组,n=16),糖耐量减低对照组(IGT/NaCl组,n=16),继续给予高脂高糖饲料喂养,自由饮水,自由活动。成模后,随机取NGT/NaCl组、IGT/NaCl组、IGT/Ex组各1/2数量大鼠,测FBG及2hBG,禁食12-14h,5%水合氯醛麻醉大鼠,腹主静脉采血,测甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)及空腹血清胰岛素(FIN),计算HOMA-IR。然后取腓肠肌组织,实时荧光定量PCR检测骨骼肌GLUT4mRNA的表达；免疫组化法观察骨骼肌细胞GLUT4蛋白的表达；过碘酸雪夫染色(PAS染色)观察骨骼肌糖原含量的变化。剩余1/2大鼠,IGT/Ex组给予Exendin-45ug/kg腹部皮下注射,每日两次,NGT/NaCl组和IGT/NaCl组均给予等体积生理盐水皮下注射。干预4周后全部处死,行以上指标测定。所有计量资料均采用均数±标准差(x±s)表示,采用SPSS13.0统计软件,各组间比较采用单因素方差分析(ANOVA), LSD检验,以P≤0.05为差异有统计学意义。相关性采用Pearson相关分析。结果1.各组大鼠临床指标比较：干预前,与NGT/NaCl组比较,IGT/NaCl组和IGT/Ex组大鼠的2hBG均升高(5.96±0.77vs.9.69±0.33)(5.96±0.77vs.9.28±0.38),差异均有统计学意义(均P<0.05)；FBG均增高(4.76±0.50vs.5.04±0.47)(4.76±0.50vs.5.14±0.48),差异均无统计学意义(均P>0.05)；血清TG升高(0.87±0.22vs.2.08±0.21)(0.87±0.22vs.2.12±0.21),差异均有统计学意义(均P<0.05)；TC升高(0.84±0.19vs.1.91±0.16)(0.84±0.19vs.2.00±0.17),差异均有统计学意义(均P<0.05)。与IGT/NaCl组比较,IGT/Ex组大鼠2hBG均降低(9.69±0.33vs.9.28±0.38),FBG、TG及TC均升高(5.04±0.47vs.5.14±0.48)(2.08±0.21vs.2.12±0.21)(1.91±0.16vs.2.00±0.17),差异均无统计学意义(均P>0.05)。Exendin-4干预4周后,与同期IGT/NaCl组比较,IGT/Ex组大鼠2hBG、TG及TC均降低(10.28±0.37vs.7.19±0.34)(2.22±0.14vs.1.06±0.13)、(2.09±0.18vs.1.02±0.09),差异均有统计学意义(均P<0.05); FBG降低(5.06±0.45vs.5.02±0.47),差异无统计学意义(P>0.05)。与干预前IGT/Ex组比较, IGT/Ex组大鼠2hBG、TG及TC均降低(9.28±0.38vs.7.19±0.34)(2.12±0.21vs.1.06±0.13)(2.00±0.17vs.1.02±0.09),差异均有统计学意义(均P<0.05)；FBG降低(5.14±0.48vs.5.02±0.47),差异无统计学意义(P>0.05)。与NGT/NaCl组比较,FBG、2hBG、TG及TC升高(4.72±0.42vs.5.02±0.47))(6.26±0.53vs.7.19±0.3)(0.89±0.23vs.1.06±0.13)(0.89±0.20vs.1.02±0.09),差异均无统计学意义(均P>0.05)。2.各组大鼠FIN及HOMA-IR的比较：干预前,与NGT/NaCl组比较,IGT/NaCl组、IGT/Ex组大鼠FIN水平均升高(7.83±0.70vs.16.98±1.51)(7.83±0.70vs.17.08±1.73)差异均有统计学意义(均P<0.05); HOMA-IR升高(1.22±0.23vs.1.89±0.34)(1.22±0.23vs.1.98±0.24)差异均有统计学意义(均P<0.05)。与IGT/NaCl组相比较,IGT/EX组FIN水平升高(16.98±1.51vs.17.08±1.73), HOMA-IR升高(1.89±0.34vs.1.98±0.24),差异均无统计学意义。Exendin-4干预4周后,与同期IGT/NaCl组比较,IGT/Ex组大鼠FIN水平均降低(17.02-±1.57vs.13.65±2.17),差异有统计学意义(P<0.05), HOMA-IR降低(1.90±0.14vs.1.53±0.19),差异有统计学意义(P<0.05)。与干预前IGT/Ex组比较,FIN水平降低(17.08±1.73vs.13.65±2.17),差异有统计学意义(P<0.05),HOMA-IR降低(1.98±0.24vs.1‘.53±0.19),差异有统计学意义(P<0.05)。与NGT/NaCl组比较,FIN水平升高(7.76±0.60vs.13.65±2.17),HOMA-IR升高(1.02±0.23vs.1.53±0.19)差异均有统计学意义(P<0.05)。3.各组大鼠骨骼肌GLUT4mRNA表达的比较：干预前,与NGT/NaCl组比较,IGT/NaCl组、IGT/Ex组骨骼肌GLUT4mRNA表达均降低(2.84±0.37vs.0.12+0.06)(2.84±0.37vs.0.11±0.07)差异均有统计学意义(均P<0.05)。与IGT/NaCl组比较,IGT/Ex组GLUT4mRNA表达水平降低(0.12±0.06vs.0.11±0.07),差异无统计学意义(P>0.05)。Exendin-4干预4周后,与同期IGT/NaCl组和干预前IGT/Ex组比较,IGT/Ex组骨骼肌GLUT4mRNA表达水平均升高(0.11±0.04vs.1.47±0.27)(0.11±0.06vs.1.47±0.27),差异均有统计学意义(均P<0.05)。与NGT/NaCl组比较,IGT/Ex组骨骼肌GLUT4mRNA表达降低(2.76±0.49vs.1.47±0.27)差异有统计学意义(P<0.05)。4.各组大鼠骨骼肌细胞GLUT4蛋白表达的比较：干预前,与NGT/NaCl组相比,IGT/NaCl、IGT/Ex组骨骼肌细胞内棕黄色着色较少,NGT/NaCl组着色广泛,着色颗粒较多。艾塞那肽干预4周后,与同期IGT/NaCl组和干预前IGT/Ex组相比,IGT/Ex组骨骼肌细胞内棕黄色着色增多,主要表达在细胞胞浆中。5.相关性分析：由糖耐量减低大鼠骨骼肌组织GLUT4mRNA与HOMA-IR水平所作的散点图可见：随着GLUT4mRNA在骨骼肌内的表达增多,HOMA-IR逐渐下降。Pearson相关分析显示：糖耐量减低大鼠骨骼肌GLUT4mRNA表达和HOMA-IR呈显著负相关(r=-0.75,P<0.05)。6.各组大鼠骨骼肌细胞糖原含量的比较：干预前,与NGT/NaCl组相比,IGT/NaCl、IGT/Ex组骨骼肌细胞内红色着色较少,NGT/NaCl组着色广泛,着色颗粒较多。艾塞那肽干预4周后,与同期IGT/NaCl组和干预前IGT/Ex组大鼠相比,IGT/Ex组骨骼肌细胞包浆内红色着色增多。结论1.骨骼肌GLUT4表达下降和肌糖原合成减少是糖耐量减低阶段骨骼肌胰岛素抵抗的原因之一。2.GLP-1受体激动剂Exendin-4能够增加骨骼肌GLUT4表达,促进肌糖原合成,进而改善骨骼肌胰岛素抵抗,为GLP-1改善胰岛素抵抗提供了理论基础。