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研究目的肥胖引起的胰岛素抵抗是二型糖尿病发生和发展的基础。肥胖发生时脂肪组织结构和功能的异常对胰岛素抵抗有重要贡献。脂肪组织细胞外基质纤维化与胰岛素抵抗的病理发展紧密相关。本文拟通过高脂饮食诱导构建胰岛素抵抗模型,探讨有氧运动和负重爬梯抗阻运动改善胰岛素抵抗的效果是否与脂肪组织细胞外基质的纤维化以及炎症的逆转有关。研究方法6周龄清洁级C57BL/6J雄性小鼠48只,适应性喂养1周后,随机分为对照组(C组,12只)和高脂饲料组(HF组,36只)。两组分别进行普通饲料和高脂饲料(60%fat(by kcal))的喂养。12周后,通过葡萄糖耐量实验和胰岛素耐量实验确认胰岛素抵抗模型构建成功。之后,C组小鼠继续进行普通饲料喂养,HF组小鼠随机分为3组,即胰岛素抵抗组(HF)、有氧运动组(HF+AE)和抗阻运动组(HF+RT),每组12只,高脂饲料喂养继续进行。两个运动组,HF+AE组和HF+RT组分别进行有氧运动跑台训练每周5次和抗阻训练每周3次,训练为期12周。运动干预12周后,牺牲小鼠,提取附睾脂肪组织样本。采用PCR检测脂肪组织胶原蛋白以及相关炎症因子的表达水平,HE染色观察细胞形态学变化,天狼猩红染色观察胶原蛋白沉积;采用免疫组化检测胶原蛋白亚型COL1、COL3和COL6的含量,通过Western-blot方法检测COL6和TIMP1的蛋白表达水平。研究结果1.建模期小鼠体重建模期所有小鼠体重持续增长,但增长幅度HF组较C组高,从第二周开始,C组和HF组小鼠体重逐渐出现显著性差异(p<0.05),HF组显著高于C组。2.建模期葡萄糖耐量实验和胰岛素耐量实验结果葡萄糖耐量实验和胰岛素耐量实验过程中,HF组小鼠血液葡萄糖含量,曲线下面积(AUC)始终高于C组,且差异具有统计学意义(p<0.05),表明HF组小鼠胰岛素敏感性较低。3.运动干预后小鼠体重变化运动干预期间,与C组小鼠相比,高脂喂养组,包括HF组、HF+AE和HF+RT组小鼠体重始终高于C组;在高脂喂养组中,运动组,即HF+AE和HF+RT组,小鼠体重始终低于HF组(p<0.05),并且HF+RT组低于HF+AE组。4.运动干预后小鼠空腹血糖空腹血糖分析显示,HF组明显高于C组(p<0.05),而HF+AE组和HF+RT组小鼠较HF组有显著下降(p<0.05),但HF+AE组与HF+RT组之间并没有显著差异(p>0.05)。5.运动干预结束后小鼠葡萄糖耐量实验和胰岛素耐量实验葡萄糖耐量实验和胰岛素耐量实验结果显示,在实验过程中,HF组小鼠葡萄糖含量明显高于C组(p<0.05);而HF+AE组和HF+RT组小鼠较HF组有显著下降(p<0.05),但HF+AE组与HF+RT组小鼠之间差异不显著(p>0.05)。6.运动干预后小鼠血液指标变化与C组相比,HF组小鼠血液中总胆固醇,低密度脂蛋白胆固醇,游离脂肪酸和甘油三酯含量,以及HF+AE和HF+RT组小鼠血液中总胆固醇,低密度脂蛋白胆固醇含量显著上升(p<0.05)。与HF组相比,HF+AE组和HF+RT组小鼠血液中总胆固醇、甘油三酯和游离脂肪酸含量显著以及HF+RT组低密度脂蛋白胆固醇显著下降(p<0.05)。7.有氧运动和抗阻运动改善了脂肪组织纤维化PCR结果显示HF组胰岛素抵抗小鼠附睾白色脂肪组织中细胞外基质相关基因,包括COL1、COL3、COL6和Fibronectin以及MMP2、MMP14和TIMP1,转录水平增强(p<0.05)。与HF组相比,HF+AE组和HF+RT组运动小鼠附睾白色脂肪组织中COL1、COL3、COL6和Fibronectin以及MMP2、MMP14和TIMP1的基因转录水平降低(p<0.05);而MMP9的基因转录水平却相反。天狼猩红和免疫组化实验结果显示,HF组较C组,脂肪组织有显著的胶原蛋白沉积;而HF+AE组和HF+RT组小鼠,较HF组,胶原蛋白的沉积均得到了显著改善(p<0.05)。HF+AE和HF+RT组胶原蛋白相关转录水平没有显著差异。8.有氧运动和抗组运动降低了了脂肪组织炎症的浸润与C组相比,HF组、HF+AE组以及HF+RT组小鼠附睾白色脂肪组织中炎症因子F4/80、TNF-α、MCP-1、TGF-β基因转录水平增强(p<0.05)。与HF组胰岛素抵抗小鼠相比,HF+AE组以及HF+RT组运动小鼠附睾白色脂肪组织中F4/80、TNF-α、MCP-1基因转录上调减弱(p<0.05)。IL-6的水平在各组间没有差异。9.细胞形态的改变HE染色结果表示,与C组相比,HF组小鼠脂肪细胞增大(p<0.05);与HF组相比,HF+AE组以及HF+RT组小鼠脂肪细胞减小(p<0.05);而HF+AE组和HF+RT组之间并没有差异。10.Western Blot检测蛋白水平实验结果用Western Blot检测胶原蛋白亚型COL6和金属蛋白酶抑制剂TIMP1在脂肪组织中的蛋白水平。结果显示:与C组相比,HF组、HF+AE组和HF+RT组小鼠两种蛋白含量均显著增加(p<0.05);但是HF+AE组和HF+RT组运动小鼠,较HF组胰岛素抵抗小鼠,蛋白表达水平显著下降(p<0.05)。两运动组之间没有显著差异。研究结论高脂饮食能够诱导小鼠产生胰岛素抵抗;而有氧运动和负重爬梯抗阻运动能够改善胰岛素抵抗,同时能减轻脂肪组织纤维化以及炎症。