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研究目的:比较8周跑台和游泳运动前后糖尿病大鼠心肌损伤相关指标MG53、PPARα/PGC-1α通路的变化,探讨运动干预2型糖尿病的可能机制,并为临床应用提供实验依据。研究方法:60只8周龄SPF级雄性SD大鼠适应性喂养一周后随机选取15只作为正常对照组,其余45只高脂饲养三个月后按照35mg/kg的剂量腹腔注射STZ溶液,以血糖≥16.6mmmol/L作为T2DM造模成功的标准。注射后每天检测血糖,若第七天血糖≤16.6mmol/L,则再按照30-35mg/kg的剂量补充注射STZ,最终血糖不达标的被淘汰。造模成功后分组如下:DC组(2型糖尿病组)15只,高脂饮食不运动;DR组(跑台组)13只,高脂饮食,跑台运动8周;DS组12只,高脂饮食,游泳运动8周。正式干预前对DR组和DS组进行一周运动干预。跑台组速度从5m/s,30min逐渐递增至15m/s,60min;游泳组从20min逐渐递增至60min。正式运动为每周一至周五进行跑台和游泳运动,每天60min,共干预8周。检测各组大鼠体重、心指数、静息心率、血压、空腹血糖,ELISA检测血脂(TC、TG、HDL、LDL)、血清胰岛素水平和炎症因子IL-6,HE染色与Masson染色观察心肌组织形态学变化,实时荧光定量PCR检测MG53、PPARα/PGC-1α通路相关指标m RNA水平,蛋白免疫印迹法检测(1)心肌损伤相关指标APN、Bax、TGF-β、LCN2蛋白表达;(2)糖脂代谢转移酶CPT-1b和Glut4蛋白表达;(3)MG53、PPARα/PGC-1α通路相关蛋白表达;(4)胰岛素信号通路IRS1、PI3K、AKT、p-AKT蛋白表达。研究结果:1、运动干预后各组大鼠一般指标体重:组内比较,运动后的8周内,NC组大鼠体重呈现出稳步升高的状态,而DC组、DR组、DS组大鼠体重略有下降但均无统计学意义。组间比较发现DS组大鼠体重在4w、6w、8w时均显著低于NC组(P<0.05或P<0.01);8w时DC组和DR组大鼠体重显著低于NC组(P<0.05或P<0.01)。空腹血糖:组内比较,DR组和DS组经过8周的运动后空腹血糖均显著下降(P<0.05或P<0.01);组间比较,8周运动干预结束后,DR组和DS组空腹血糖均显著低于DC组(P<0.05或P<0.01)。心指数(HW/BW):组间比较,0w时DC组大鼠心指数显著高于NC组(P<0.01),而8周运动结束后,DR组大鼠心指数显著低于DC组(P<0.01)。心率:组内比较,0w和8w时DC组、DR组、DS组大鼠心率均显著低于NC组(P<0.01)。血压:组内比较,DC组大鼠血压8w时较0w时显著降低(P<0.05);组间比较,0w和8w时,DC组舒张压显著低于NC组(P<0.05)。而经过8周运动干预后,DS组大鼠舒张压显著高于DC组(P<0.01)。2、运动干预后各组大鼠心肌组织形态学表现在HE染色中NC组大鼠心肌细胞排列有序,肌纤维表面光滑,肌束间隙规律;DC组T2DM大鼠可见心肌纤出现维断裂而肌纤维表明模糊,纤维组织增生严重,局部炎性细胞浸润,心肌细胞排列不规则,水肿明显,变性严重,间质充血;而经过8w的跑台和游泳运动后DR组和DS组明显可见心肌细胞排列相对规则,较DC组有很大改善,心肌纤维组织增生减少,肌束状态接近正常组,但仍可见心肌局部细胞水肿、出血。在Masson染色中胶原纤维呈蓝色,肌原纤维呈红色,结果显示DC组大鼠心肌蓝色明显多于NC组,表明DC组大鼠心肌纤维化严重,经过8w跑台和游泳运动干预后,DR组和DS组纤维化明显得到改善。组间比较,NC组、DR组和DS组胶原容积分数均显著低于DC组(P<0.01)。3、Elisa结果:(1)脂代谢相关指标:DC组HDL略高于NC组,LDL、TC、TG均显著高于NC组(P<0.01),运动干预8周后,DR组和DS组HDL略低于DC组,但无统计学意义;DR组和DS组LDL显著低于DC组(P<0.05或P<0.01),DR组TC、TG显著低于DC组(P<0.05或P<0.01),DS组TG显著低于DC组(P<0.01);(2)血清胰岛素水平:DC组INS显著低于NC组(P<0.01),运动干预8周后DR组、DS组血清胰岛素水平略高于DC组但无统计学差异;(3)炎症因子水平:DC组IL-6显著高于NC组(P<0.01),运动干预8周后,DS组IL-6显著低于DC组(P<0.05),DR组IL-6略低于DC组,无统计学意义。4、q RTPCR结果:DC组CD36、CPT-1、MG53、PGC-1、PPARαm RNA水平均显著高于NC组(P<0.05或P<0.01),运动干预8周后,DR组CD36m RNA水平、DS组MG53m RNA水平显著低于DC组(P<0.01);DR组和DS组PGC-1和PPARαm RNA水平均显著低于DC组(P<0.05或P<0.01)。5、Western Blot结果:(1)心肌损伤相关指标:DC组心肌Bax、TGF-β、LCN2蛋白表达显著高于NC组(P<0.01),8周运动干预后DR组和DS组心肌Bax、TGF-β、LCN2蛋白表达显著低于DC组(P<0.01)。DC组APN蛋白表达显著低于NC组(P<0.01),8周运动干预后DR组和DS组心肌APN蛋白表达显著高于DC组(P<0.01)。(2)糖脂代谢转移酶蛋白表达:DC组心肌Glut4蛋白表达显著低于NC组(P<0.01),CPT-1b蛋白表达高于NC组,8周运动干预后,DR组和DS组CPT-1b蛋白表达显著低于NC组和DC组(P<0.05或P<0.01),DS组Glut4蛋白表达显著高于NC组和DC组(P<0.01)。(3)MG53、PPARα/PGC-1α通路蛋白表达:DC组大鼠MG53、PPARα、PGC-1α蛋白表达较NC组显著增加(P<0.05或P<0.01),经过8周运动后,DR组和DS组MG53、PPARα、PGC-1α蛋白表达均有不同程度的降低:DS组大鼠MG53和PGC-1α蛋白的表达显著低于DC组(P<0.05或P<0.01),此结果与q RTPCR结果一致。(4)胰岛素信号通路相关蛋白表达:AKT在各组大鼠心肌中蛋白表达虽无明显变化,但是DC组p-AKT、PI3K、IRS1显著低于NC组(P<0.05或P<0.01),8周运动干预后,通路指标在DR组和DS组中表达均高于DC组,其中DR组PI3K和p-AKT蛋白表达显著高于DC组(P<0.05或P<0.01),DS组IRS1蛋白表达显著高于DC组(P<0.01)。研究结论:游泳和跑台运动均可以改善T2DM大鼠心肌损伤,其保护机制可能与降低MG53和PPARα/PGC-1α表达,调节脂代谢及胰岛素信号通路相关蛋白有关。