AMPK/SIRT1/ROS途径在胰岛素抵抗形成中的作用及运动干预效果研究

来源 :上海师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bynlxd
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胰岛素抵抗(Insulin Resistance,IR)是指当胰岛素在机体内发生作用时,机体靶组织或靶器官对葡萄糖的吸收能力下降。目前关于IR机制的研究表明,氧化应激在IR的发生、发展中具有重要的作用。氧化应激产生的ROS不仅可导致胰岛β细胞损伤和凋亡、胰岛素分泌减少,还会干扰许多对氧化应激敏感的胰岛素信号转导途径,导致IR的发生。研究表明运动作为有效的非药物干预IR的手段,可通过改善组织氧化应激缓解IR形成,但其具体的作用机制尚不明确。近年来的研究发现,AMPK/SIRT1是氧化应激的经典上游信号通路,但运动是否可通过AMPK/SIRT1影响氧化应激进而缓解IR,相关报道尚不系统。因此本文通过构建胰岛素抵抗动物模型并施以运动干预来探究氧化应激在运动预防胰岛素抵抗形成中的相关分子机制。研究目的:本研究以高脂饮食诱导小鼠形成胰岛素抵抗,探究运动对高脂饮食小鼠骨骼肌AMPK/SIRT1/ROS信号通路的干预作用,旨在为运动预防胰岛素抵抗提供理论依据和实践指导。研究方法:选取32只C57BL/6N小鼠为实验对象,随机分为4组:(1)正常饮食对照组(C组),(2)正常饮食运动组(CE组),(3)高脂饮食对照组(H组),(4)高脂饮食运动组(HE组)。通过10周的高脂饲料喂养建立胰岛素抵抗小鼠模型,同时对CE和HE组这两组小鼠进行跑台运动的干预。采用体重、血脂、空腹血糖(FBG)、血清胰岛素(INS)、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)、胰岛素敏感指数(ISI)来评价IR模型的建立及其运动干预的效果;采用实时荧光定量PCR检测小鼠比目鱼肌中AMPKα2、SIRT1和Fox O1的m RNA表达水平;采用Western Blotting检测小鼠比目鱼肌中p AMPKThr172、SIRT1和p Fox O1的蛋白表达水平;通过SOD、GSH-Px、MDA和8-OH-d G的含量变化综合反映比目鱼肌ROS的水平变化,以此来探讨AMPK/SIRT1/ROS途径在运动预防胰岛素抵抗形成中的作用及机制。研究结果:1、IR小鼠动物模型的建立与评价:IGTT实验结果表明,与C组小鼠相比,H组血糖曲线下面积(AUC)显著升高(p<0.01);与H组相比,HE组小鼠AUC显著下降(p<0.01)。IITT实验结果表明,与C组小鼠相比,H组小鼠AUC显著升高(p<0.01);与H组相比,HE组小鼠AUC显著下降(p<0.01)。此外,与C组小鼠相比,H组小鼠的FBG、INS和HOMA-IR均显著升高(p<0.01,p<0.01,p<0.01),ISI显著降低(p<0.01);与H组小鼠相比,HE组小鼠的FBG、INS和HOMA-IR均显著下降(p<0.01,p<0.01,p<0.01),ISI显著升高(p<0.01)。2、10周跑台运动后各组小鼠血脂的变化:与C组相比,H组小鼠血清TG、TC、LDL-C均出现显著性升高(p<0.01,p<0.01,p<0.01),HDL-C显著性降低(p<0.05);与H组相比,HE组小鼠血清TG、TC均显著降低(p<0.05,p<0.05),LDL-C和HDL-C无显著变化。3、10周跑台运动后各组小鼠骨骼肌AMPKα2、SIRT1和Fox O1的变化:与C组相比,H组小鼠AMPKα2、SIRT1 m RNA表达水平均显著下调(p<0.01,p<0.01),Fox O1 m RNA表达水平显著增加(p<0.01),p AMPKThr172/AMPKα2磷酸化蛋白的表达水平显著降低(p<0.01),SIRT1蛋白表达水平显著下调(p<0.01),p Fox O1/Fox O1磷酸化蛋白的表达水平显著升高(p<0.01);与H组相比,HE组小鼠AMPKα2、SIRT1 m RNA显著升高(p<0.05,p<0.05),Fox O1 m RNA表达水平显著降低(p<0.05),p AMPKThr172/AMPKα2磷酸化蛋白的表达水平显著升高(p<0.05),SIRT1蛋白表达水平显著上调(p<0.05),p Fox O1/Fox O1磷酸化蛋白的表达水平显著降低(p<0.01)。4、10周跑台运动后各组小鼠氧化应激指标的变化:与C组相比,H组小鼠骨骼肌SOD和GSH-px活性均显著降低(p<0.01,p<0.01),MDA和8-OH-d G含量均显著升高(p<0.01,p<0.01);与H组相比,HE组小鼠骨骼肌SOD和GSH-px活性均显著升高(p<0.01,p<0.01),MDA和8-OH-d G含量均显著降低(p<0.01,p<0.01)。研究结论:10周跑台运动可有效预防高脂饮食小鼠IR形成,其具体机制可能是:10周60min跑台运动可以通过上调高脂饮食小鼠骨骼肌AMPK活性,增加SIRT1的表达水平,进而减少Fox01表达,从而降低氧化应激水平,最终有效预防高脂饮食诱导的IR形成。
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