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研究目的有氧运动可以间接激活AMPK改善胰岛素抵抗、降低血糖和减少脂质积累。糖尿病患者骨骼肌持续纤维化与肌肉修复、生长和胰岛素敏感性的损害相关。本文拟通过高脂饮食饲养的小鼠病理模型来探讨有氧运动是否可以通过AMPK通路抑制TGFβ/Smad3改善其代谢紊乱,减少细胞外基质沉积引起的纤维化,探索改善肥胖或糖尿病患者健康状况的新的通路机制和治疗靶点。研究方法6-8周龄大雄性C57BL/6J小鼠30只。小鼠饲养条件为SPF级,在适应性喂养1周后,随机分为普通饮食组(Ctr组,10只)和高脂饮食组(HF组,20只)。两组同时进行16周的普通饲料和高脂饲料的饲养。在14周和16周时,对所有小鼠进行空腹血糖检测和糖耐量测试并记录结果。此后,Ctr组小鼠继续进行普通饲料的饲养,HF组小鼠随机分为高脂饮食饲养组(HF组)和有氧运动组(HF+E),每组10只继续进行高脂饮食,有氧运动组进行八周的有氧跑台训练干预。8周有氧运动后取材,采集股四头肌和腓肠肌组织。肌肉组织进行HE染色和天狼星红染色观察组织形态和纤维化程度;腓肠肌组织使用Western-blot方法来检测COL1,COL3,TGFβ,Samd3,p-Samd3,AMPKa,p-AMPKa,MMP9,GLUT4,PGC-1a等蛋白表达水平。研究结果1.体重变化自6-8周饲养16周建立肥胖小鼠模型,普通饮食和高脂饮食小鼠体重均有增长,但HF组小鼠增长幅度明显大于Ctr组(p<0.05)。在运动8周后,Ctr组体重增长趋势趋于稳定,HF组持续增长,但HF+E组体重缓慢下降(p<0.05)。2.空腹血糖的变化饲养初期各组空腹血糖无差异,后期Ctr组稍低于HF组,但无显著性差异。运动8周后,HF组稍高于HF+E组和Ctr组,但无显著性差异。3.空腹糖耐量的变化16周高脂饲养后,HF组的空腹葡萄糖耐量(GTT)变化幅度明显高于Ctr组,且曲线下面积(AUC)也高于Ctr组,具有显著性差异(p<0.05),说明高脂小鼠的胰岛素敏感性大幅降低。运动8周后,HF+E组的GTT和AUC都显著低于HF组,具有显著性差异(p<0.05),但Ctr组的GTT和AUC也显著低于HF+E组(p<0.05),说明有氧运动确实能改善高脂饮食导致的胰岛素抵抗,但短期的运动不能恢复正常的胰岛素水平。4.HE染色的细胞形态变化经过HE染色后,与Ctr组相比HF组小鼠骨骼肌细胞增大(p<0.05)。HF组细胞排序紊乱,且细胞也大于HF+E组,具有显著性差异(p<0.05)。5.天狼星红染色后的纤维化改变经过天狼星红染色后可以观察到,与Ctr组相比HF组小鼠骨骼肌细胞胶原蛋白沉积,纤维化明显,具有显著性差异(p<0.05)。与HF组相比,HF+E组的细胞纤维化明显减少(p<0.05),说明有氧运动可以逆转高脂饮食造成的骨骼肌纤维化。6.高脂饮食及有氧运动后的蛋白变化与Ctr组相比,Western blot检测结果显示,HF组的葡萄糖转运蛋白GLUT4表达明显降低,具有显著性差异(p<0.05)。相关的纤维化蛋白COL1,COL3表达明显增多(p<0.05),纤维化上游调控蛋白基质金属蛋白酶MMP9蛋白表达减少,转化生长因子TGFβ和磷酸化信号传导蛋白p-Samd3蛋白表达均有增多。AMP依赖蛋白激酶AMPK通路同样也发生了变化,磷酸化的AMPKa蛋白和过氧化物酶体增殖物激活受体γ共激活因子PGC-1a蛋白表达显著增加(p<0.05)。经过8周的有氧运动后,HF+E组与HF组相比的Western blot检测结果显示,HF+E组的GLUT4蛋白表达明显升高,具有显著性差异(p<0.05),而纤维化蛋白COL1,COL3表达均有降低。纤维化上游调控蛋白MMP9蛋白表达则明显增加(p<0.05),TGFβ无显著性变化,p-Smad3蛋白表达明显降低,具有显著性差异(p<0.05)。研究结论高脂饮食饲养可以造成C57小鼠的代谢紊乱和骨骼肌的纤维化;有氧运动可以改善肥胖小鼠骨骼肌纤维化TGFβ/Smad3通路,且会影响AMPK相关蛋白。