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研究目的通过高脂饲料喂养构建胰岛素抵抗小鼠模型,观察骨骼肌细胞外基质在胰岛素抵抗病理过程中的重塑,对胰岛素抵抗小鼠进行有氧运动训练干预,进一步分析有氧运动对骨骼肌细胞外基质病变的影响。该研究将为深入了解有氧运动改善胰岛素抵抗和促进机体代谢健康的机理提供方向和依据。研究方法36只SPF级C57BL/6J小鼠随机分为对照组(C组,n=12)和高脂饲料喂养组(HF组,n=24)。然后分别进行普通饲料和高脂饲料的喂养。12周后进行葡萄糖耐量实验(GTT)和胰岛素耐量实验(ITT),以此来检测小鼠对胰岛素的敏感性。结果显示,与C组比较,HF组GTT、ITT的AUC出现显著升高(p<0.05),表明胰岛素抵抗小鼠建模成功。之后将24只HF组小鼠随机分为高脂对照组(HF,n=12)和有氧训练组(HF+AE,n=12)。有氧训练采取的运动方式为跑台运动。运动训练中小鼠的速度从7m/s逐步递增到14m/s,每周训练5次(周一至周五),每次为70分钟(热身10min+速度稳定期50min+恢复期10min),干预12周。干预结束后,测定小鼠的空腹血糖、GTT和ITT。小鼠麻醉后心脏取血,检测血脂四项和游离脂肪酸。用RT-PCR检测小鼠腓肠肌炎性因子IL-6、IL-1β、MCP-1、TGF-β、TNF-α的表达水平。用免疫组化方法检测小鼠腓肠肌细胞外基质胶原蛋白亚型ColI、ColIII、ColIV的含量。用PCR array检测小鼠腓肠肌中与细胞外基质相关基因的表达差异。研究结果1.建模期小鼠的体重、胰岛素敏感性高脂喂养后HF组小鼠体重始终高于C组,并且在2周后出现显著差异(p<0.05)。12周高脂喂养结束后,HF组GTT和ITT的AUC值明显高于C组(p<0.05),说明经过12周的高脂饲料喂养,HF组小鼠出现胰岛素抵抗。2.运动干预后各组小鼠体重、胰岛素敏感性运动干预期间,HF组小鼠体重始终高于C组(p<0.05),运动干预1周后,与HF组相比,HF+AE组小鼠体重出现显著下降差异(p<0.05)。运动干预后,HF组小鼠GTT和ITT的AUC值显著性高于C组(p<0.05),HF+AE组的AUC值介于C组和HF组之间,与两组均有显著性差异(p<0.05)。3.血脂水平与C组相比,HF组小鼠血浆的游离脂肪酸(NEFA)、低密度脂蛋白(LDL)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)显著升高(p<0.05),高密度脂蛋白(HDL)没有显著性差异(p>0.05);HF+AE组NEFA、HDL、TG没有统计学差异(P>0.05);LDL和TC有显著性差异(p<0.05)。与HF组相比,HF+AE组小鼠NEFA、TC和TG都显著降低(p<0.05);LDL和HDL没有差异(p>0.05)。4.炎症水平与C组相比,HF组MCP-1、TGFβ、TNFa、IL-1βmRNA水平都显著升高(p<0.05),IL-6 mRNA没有显著性差异(p>0.05)。与HF组相比,HF+AE组TGFβmRNA水平显著降低(p<0.05),IL-6、MCP-1、TNFa和IL-1βmRNA水平没有统计学差异(p>0.05)5.胶原蛋白Ⅰ型、Ⅲ型、Ⅳ型表达量与C组相比,HF组ColI、ColIII、ColIV蛋白含量都有显著升高(p<0.05)。12周有氧训练可部分逆转这种改变,与HF组相比,HF+AE组ColI、ColIII、ColIV有显著下降(p<0.05)。6.PCR array结果与C组相比,HF组cd44、cdh1、col4a2、itgal、itgam、Mmp3、Postn、sell都显著升高(p<0.05),Timp3显著降低(p<0.05);HF+AE组cd44、col4a2、itgal、itgam、Postn、sell显著升高(p<0.05)。与HF组相比,HF+AE组Mmp3显著降低(p<0.05),Timp3显著升高(p<0.05)。研究结论1.高脂膳食使小鼠产生胰岛素抵抗,血脂异常,炎症水平增加,同时使骨骼肌细胞外基质胶原蛋白沉积,以及其他分子发生重塑。2.有氧运动能够减轻胰岛素抵抗小鼠的体重,提高其胰岛素敏感性,改善血脂代谢异常和骨骼肌的炎症反应。3.有氧运动能改善胶原蛋白沉积,同时能够逆转MMP3和TIMP3的基因转录水平,但是其与胰岛素抵抗关联的机制需要进一步研究探索。