论文部分内容阅读
研究目的人体胰岛素作用的靶器官主要包括肝脏、骨骼肌、和脂肪组织,其中肝脏在机体糖脂代谢过程中发挥着关键作用。本研究拟通过高脂饲料喂养小鼠诱发胰岛素抵抗模型,研究肝脏细胞外基质在胰岛素抵抗发展过程中的变化;并对胰岛素抵抗小鼠进行有氧和抗阻运动干预,从而研究运动训练对肝脏细胞外基质病理重塑的影响。本研究为深入了解运动训练改善胰岛素抵抗和提高机体代谢健康的机制提供新的研究思路和方向。研究方法6周龄清洁级C57BL/6J雄性小鼠48只随机分为对照组(C组,n=12)和高脂饲料组(HF组,n=36)。C组小鼠喂养普通饲料,HF组喂养高脂饲料(60%脂肪),12周后,通过胰岛素耐量(ITT)和葡萄糖耐量(GTT)试验,测量两组小鼠的胰岛素敏感性。HF组小鼠胰岛素敏感性显著低于C组,由此我们确定胰岛素模型建立成功。之后,我们将HF组胰岛素抵抗小鼠随机分为3组,即胰岛素抵抗组(IR组,n=12)、胰岛素抵抗加有氧运动组(IR+AE,n=12)和胰岛素抵抗加抗阻训练组(IR+RT,n=12)。IR+AE组进行有氧跑台训练,每周3次,每次70min(10min热身+50min有氧训练+10min放松恢复);IR+RT组进行负重抗阻爬梯训练,每周3次,每次训练3组,每组训练5次,次间隔1min,组间隔2min。运动干预进行12周,期间,四组小鼠,包括C组、IR组、IR+AE组和IR+RT组,维持原有的饮食不变。运动干预结束后,进行ITT、GTT和空腹血糖测验。小鼠心脏取血测血脂四项、游离脂肪酸、谷丙转氨酶(ALT)和谷草转氨酶(AST)。取小鼠肝脏做石蜡切片进行HE染色,观察各组小鼠肝脏组织形态学上的变化,用免疫组化法检测小鼠肝脏胶原蛋白亚型COLⅠ、COLⅢ和COLⅣ的含量。用RT-PCR检测小鼠肝脏TGF-β、TNFα、COLⅠ、MMP1、TIMP1、TLR4和IL-6的表达水平。研究结果1.建模期小鼠体重变化建模期间,即1-12周,C组和HF组小鼠体重都呈持续增长的趋势,但高脂饲料喂养的HF组小鼠体重始终高于C组,且从第2周开始出现显著差异(P<0.05)。2.小鼠建模期GTT和ITT变化高脂饲料喂养12周后,HF组小鼠GTT、ITT的AUC值显著高于C组(P<0.05),表明12周的高脂饲料喂养使HF组小鼠出现胰岛素抵抗。3.运动干预后小鼠体重的变化运动干预后,IR+AE和IR+RT组与IR组相比,体重显著降低(P<0.05),IR+AE小鼠体重高于IR+RT组,但无显著性差异(P>0.05)。4.运动干预后小鼠GTT和ITT变化运动干预后IR+AE和IR+RT组小鼠与IR组相比,GTT和ITT的AUC值显著降低(P<0.05),表明运动干预改善了IR+AE和IR+RT组小鼠胰岛素抵抗。IR+AE小鼠的AUC高于IR+RT组,但无显著性差异(P>0.05)。5.小鼠空腹血糖结果与C组相比,IR组小鼠空腹血糖显著升高(P<0.05),运动干预后,IR+AE和IR+RT组小鼠空腹血糖与IR组相比显著下降(P<0.05),IR+AE和IR+RT组之间无显著性差异(P>0.05)。6.血液指标结果与C组相比,IR组的小鼠在AST、ALT、FFA、TG、TC和LDL的含量有较为明显的升高(P<0.05),而HDL没有显著变化(P>0.05),IR+AE和IR+RT两组的AST、ALT、TC、TG、FFA含量相比与IR组,有显著降低(P<0.05),IR+A E组的FFA含量要显著低于IR+RT组(P<0.05)。7.小鼠肝脏组织形态学变化对C组小鼠的肝脏切片进行HE染色观察,结果显示,肝细胞在中央静脉的周围呈现放射状的排列,较为整齐,肝小叶规则,组织结构较完整。肝细胞没有受到炎症细胞和脂滴的浸润,IR组切片中则有许多脂肪空泡,说明肝细胞有肿胀发生,甚至出现脂肪变,肝组织小叶也不够规则。IR+RT和IR+AE组小鼠的肝组织细胞中脂肪空泡有所缩小,肿胀和脂肪变情况有所好转,这说明被破坏的肝脏组织细胞得到了一定的修复。8.小鼠肝脏胶原蛋白亚型COLⅠ、COLⅢ和COLⅣ表达结果与C组相比,IR组小鼠肝脏胶原蛋白亚型COLⅠ、COLⅢ和COLⅣ表达量显著上升(P<0.05),运动干预后IR+AE和IR+RT组胶原蛋白亚型COLⅠ、COLⅢ和COLⅣ表达量与IR组相比显著下降(P<0.05),IR+AE与IR+RT组之间没有显著差异(P>0.05)。9.RT-PCR结果与C组相比,IR组TNFα、IL-6、TGFβ、COL1、TIMP1和TLR4 mRNA水平显著上升(P<0.05),MMP1没有显著性变化(P>0.05)。与IR组相比,IR+AE和IR+RT组TNFα、IL-6、TGFβ、COL1、TIMP1和TLR4显著下降(P<0.05),MMP1有上升趋势,但是没有显著性(P>0.05)。IR+AE、IR+RT组之间没有显著差异(P>0.05)。研究结论1.高脂饮食会诱发小鼠胰岛素抵抗,血脂代谢异常,肝功能损伤,肝脏细胞外基质病理性重塑,胶原蛋白沉积和炎症水平增加。2.有氧跑台训练和负重爬梯训练都能提高小鼠胰岛素敏感性,改善胰岛素抵抗和血脂代谢异常。增强肝功能,减少肝脏胶原蛋白沉积和降低炎症水平。两种运动方式之间没有显著性的差异,但不同运动方式发挥作用的具体机制还待进一步研究。