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研究背景:胰岛素抵抗是2型糖尿病的典型特征和主要病因,也是多种心脑血管疾病的重要风险因素。这种异常同时也会发生在中枢神经系统,表现为中枢胰岛素信号通路的转导障碍,进而可能诱发认知功能受损及神经可塑性受损。神经可塑蛋白作为构成突触结构、参与突触功能的关键蛋白,其表达高低可反映神经可塑强度。内质网是真核细胞内蛋白质合成、脂质生成和钙离子贮存的主要场所,对维持细胞内蛋白质稳态起到重要作用。当细胞遭遇不良应激时会引发内质网应激,抑制神经可塑蛋白合成。蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTP1B）是一种表达丰富且广泛的非受体磷酸酶,是胰岛素信号和瘦素信号的负调节因子。研究表明PTP1B在海马、前额皮层等认知相关脑区中表达,并在轴突间聚集。在肝脏胰岛素抵抗和内皮细胞受损等模型中,已发现PTP1B可调节内质网应激通路。规律性运动对认知功能的维持和改善有积极作用,且长期运动可显著降低脂肪组织、骨骼肌和肝脏组织中PTP1B含量。那么在认知相关脑区,PTP1B是否通过调节内质网应激进而介导运动对胰岛素抵抗小鼠神经可塑蛋白的作用,目前尚不清楚。研究目的:（1）明确有氧运动可上调胰岛素抵抗小鼠前额皮层神经可塑蛋白表达、改善胰岛素信号通路。（2）观察有氧运动后胰岛素抵抗小鼠前额皮层PTP1B、内质网应激信号通路的改变。（3）揭示PTP1B在中枢胰岛素抵抗相关神经可塑蛋白下降中的作用及内质网应激相关的潜在机制。研究方法:在体实验中,采用6周龄健康雄性C57BL/6J小鼠随机分为普通饮食组（Con组）和高脂膳食组（HFD组）,诱导胰岛素抵抗模型。检测体重,葡萄糖耐量和胰岛素耐量。造模成功后,将胰岛素抵抗小鼠随机分为胰岛素抵抗安静组（IR组）和胰岛素抵抗联合有氧运动组（IR+AE组）,运动方案如下:小鼠接受跑台训练12周,每周5天,每天训练50min,训练速度逐渐增加,由第一周速度7m/s,逐渐增加到12周时14m/s,坡度12°。每次训练开始之前10min的热身运动,递增到一定的速度;然后以一定的速度运动50min;最后10min的整理逐渐减速运动。运动结束后,检测小鼠的体重、空腹血糖,葡萄糖耐量、胰岛素耐量、血脂四项（TC、TG、HDL-C、LDL-C）及血清游离脂肪酸,同时取前额皮层,检测胰岛素信号通路（p-IRS1 Ser307、p-IRS1 Ser612、PI3K/AKT）,内质网应激通路（PERK/e IF2α、IRE1α/XBP1s、ATF6）和神经可塑蛋白（SYN、PSD95、NMDAR）的表达变化。离体研究中,采用不同浓度高糖干预原代培养的前额皮层神经细胞或SY5Y细胞24h,收集细胞前使用胰岛素急性刺激细胞,检测p-AKT和p-GSK3β,以确定胰岛素抵抗模型造模的最佳高糖干预浓度。然后,将原代培养的前额皮层神经细胞分为基础培养基组（Con）、胰岛素抵抗组（IR）、胰岛素抵抗的基础上添加PTP1B抑制剂组（IR+PTP1Bi）、胰岛素抵抗的基础上添加PTP1B抑制剂和内质网应激诱导剂联合处理组（IR+PTP1Bi+TM）。将SY5Y神经细胞分为基础培养基同时转染阴性对照si RNA（si-NC）、胰岛素抵抗组（IR+si-NC）、胰岛素抵抗基础上转染si-PTP1B组（IR+si-PTP1B）、胰岛素抵抗基础上转染si-PTP1B联合内质网应激诱导剂处理组（IR+si-PTP1B+TM）。分类提取核蛋白,膜蛋白和胞质蛋白。检测神经可塑蛋白表达、胰岛素信号通路相关蛋白表达以及内质网应激通路。研究结果:第一部分有氧运动显著降低胰岛素抵抗小鼠的体重（p＜0.05）,改善葡萄糖稳态（p＜0.05）,降低血清TG、NEFA、TC水平（p＜0.01,p＜0.001,p＜0.05）,同时下调胰岛素抵抗小鼠前额皮层PTP1B表达（p＜0.05）,上调神经可塑蛋白SYN和NMDAR水平（分别为p＜0.05）,显著降低p-IRS1 Ser307和p-IRS1 Ser612水平（均为p＜0.01）,显著升高p-PI3K和p-Akt水平（p＜0.05,p＜0.001）,并降低内质网应激相关指标GRP78和XBP1s蛋白表达（p＜0.05）以及PERK、e IF2α、IRE1α磷酸化水平（p＜0.05）。第二部分1.在原代神经细胞,75m M葡萄糖干预24h作为原代神经细胞胰岛素抵抗的最佳造模方式。在SY5Y细胞,100m M葡萄糖干预24h作为SY5Y细胞胰岛素抵抗的最佳造模方式。2.在原代培养的前额皮层神经细胞中,IR组PTP1B蛋白水平显著升高（p＜0.05）,神经可塑蛋白SYN、PSD95和NMDAR蛋白水平显著下降（p＜0.01,p＜0.05,p＜0.05）。在SY5Y细胞中得到的结果类似。3.在原代培养的前额皮层神经细胞中,与Con组相比,IR组IRS1总蛋白水平、PI3K磷酸化水平、AKT磷酸化水平均显著降低（p＜0.01,p＜0.001,p＜0.001）,p-IRS1 Ser307和p-IRS1 Ser612水平非常显著增加（p＜0.001）;与IR组相比,IR+PTP1Bi组IRS1总蛋白水平、PI3K磷酸化水平、AKT磷酸化水平均显著增加（p＜0.05）,p-IRS1 Ser307和p-IRS1 Ser612水平显著降低（p＜0.01,p＜0.001）;与IR+PTP1Bi组相比,IR+PTP1Bi+TM组PI3K磷酸化水平和AKT磷酸化水平均显著降低（p＜0.05）,p-IRS1 Ser612水平显著升高（p＜0.05）。在SY5Y神经细胞中得到的结果类似。4.在原代培养的前额皮层神经细胞中,与Con组相比,IR组SYN、PSD95和NMDAR蛋白水平均显著降低（p＜0.001,p＜0.001,p＜0.01）;与IR组相比,IR+PTP1Bi组SYN、PSD95和NMDAR蛋白水平均显著增加（p＜0.001,p＜0.01、p＜0.05）;与IR+PTP1Bi组相比,IR+PTP1Bi+TM组SYN和PSD95蛋白水平均显著降低（p＜0.001,p＜0.01）,NMDAR蛋白水平无显著性变化。在SY5Y神经细胞中得到的结果类似。5.在原代培养的前额皮层神经细胞中,与Con组相比,IR组GRP78蛋白水平、PERK磷酸化水平、e IF2α磷酸化水平、IRE1α磷酸化水平以及XBP1s蛋白水平均显著增加（p＜0.01,p＜0.001,p＜0.01,p＜0.05,p＜0.05）,ATF6-N蛋白水平无显著变化;与IR组相比,IR+PTP1Bi组GRP78蛋白水平、PERK磷酸化水平、e IF2α磷酸化水平、IRE1α磷酸化水平以及XBP1s蛋白水平均显著降低（p＜0.01,p＜0.001,p＜0.01,p＜0.05,p＜0.05）,ATF6-N蛋白水平无显著变化;与IR+PTP1Bi组相比,IR+PTP1Bi+TM组GRP78蛋白水平、PERK磷酸化水平、e IF2α磷酸化水平、IRE1α磷酸化水平以及XBP1s、ATF6-N蛋白水平均显著增加（p＜0.05,p＜0.01,p＜0.05,p＜0.05,p＜0.01和p＜0.05）。在SY5Y神经细胞中得到的结果类似。研究结论:有氧运动显著改善了胰岛素抵抗小鼠的葡萄糖稳态和血脂代谢,同时下调胰岛素抵抗小鼠前额皮层PTP1B表达,上调神经可塑蛋白表达,改善胰岛素信号通路并缓解内质网应激。高糖诱导的胰岛素抵抗细胞模型中,PTP1B表达增加,神经可塑蛋白表达下降;抑制PTP1B可缓解胰岛素抵抗模型的内质网应激,改善胰岛素信号通路转导,上调神经可塑蛋白表达;而衣霉素减弱了抑制PTP1B在胰岛素抵抗模型中的积极效应。运动对胰岛素抵抗小鼠前额皮层神经可塑蛋白的改善作用可能通过降低PTP1B及其下游内质网应激介导。