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目的：高脂膳食喂养建立大鼠胰岛素抵抗动物模型，观察亮氨酸对高脂膳食喂养大鼠胰岛素抵抗和肝脏线粒体生成及其相关基因表达的影响，为进一步揭示亮氨酸改善线粒体功能的分子机制奠定基础，为2型糖尿病的防治提供新的思路和科学依据。方法：雄性成年Sprague-Dawley大鼠40只，体重200~220g，按体重随机分为4组(每组10只动物)，分别给予基础饲料（ND）、基础饲料+1.5%亮氨酸(ND+1.5%leu)、高脂饲料(HFD)、高脂饲料+1.5%亮氨酸(HFD+1.5%leu)喂养24周，动态监测血糖、血胰岛素水平。实验结束前一周，大鼠禁食10小时，进行胰岛素耐量试验并计算血糖曲线下面积；实验结束时，处死动物，取血、肝脏等组织，测定血MDA、血糖、血胰岛素并计算HOMA指数；测定肝脏组织GSH/GSSG；提取肝脏mtDNA和RNA，采用实时荧光定量PCR(Real-TimePCR)测定各组大鼠肝脏COXⅡ、β-globin、MnSOD、YY1、PGC-1α、TFAM、NRF-1、SIRT3、SIRT1mRNA表达水平。Westernblotting检测肝脏mTOR及磷酸化mTOR表达水平。结果：1.高脂饲料喂养大鼠的进食量从第三周开始明显低于基础饲料喂养组（P<0.05）。高脂组大鼠仅在实验前两周的能量摄入明显高于正常组大鼠（P<0.05）。亮氨酸补充对大鼠能量摄入无明显影响。从第6周开始，HFD+1.5%Leu组大鼠体重显著高于HFD组大鼠（P<0.05）；第7周开始，HFD组大鼠体重已显著高于ND组大鼠体重（P<0.05）。亮氨酸补充对正常大鼠体重无明显影响。2.与ND组大鼠相比，HFD组大鼠血糖水平无明显改变，但胰岛素水平显著升高，HOMA指数显著升高(P<0.05)；亮氨酸补充可显著降低高脂大鼠胰岛素水平及HOMA指数，改善胰岛素抵抗(P<0.05)，但对正常大鼠胰岛素敏感性无明显影响。胰岛素耐量实验结果表明，HFD组大鼠注射胰岛素后15分钟和30分钟，血糖值显著高于ND组(P﹤0.05)，出现胰岛素耐量异常，血糖曲线下面积（Areaunderthecurve,AUC）显著增加(P﹤0.05)；HFD+1.5%Leu组大鼠15分钟和30分钟血糖值显著低于HFD组(P﹤0.05)，且AUC显著降低(P﹤0.05)。3.大鼠肝脏GSH/GSSG的比值各组间无统计学差异（P>0.05）。HFD组肝脏中MnSODmRNA的表达水平明显高于ND组（P<0.05）。HFD+1.5%Leu组MnSODmRNA的表达水平明显低于HFD组（P<0.05）。HFD+1.5%Leu组血清MDA水平明显低于HFD组（P<0.05）。4.ND+1.5%Leu组的mtDNA水平明显高于ND组（P<0.05），HFD组的mtDNA水平明显低于ND组（P<0.05），而HFD+1.5%Leu组的mtDNA水平较HFD组显著升高（P<0.05）。与ND组相比，HFD组肝脏线粒体生成相关基因TFAM和SIRT3显著降低(P﹤0.05)，亮氨酸补充可显著增加ND组大鼠YY1、NRF-1、TFAM、PGC-1α及SIRT1mRNA的表达(P﹤0.05)；与HFD组相比，亮氨酸补充可增加YY1、NRF-1、TFAM、PGC-1αmRNA的表达(P﹤0.05)。5.在基础状态下，HFD组肝脏pSer2448mTOR水平较ND组升高(P﹤0.05)，亮氨酸对肝脏pSer2448mTOR的表达有升高的趋势。与基础状态相比，经胰岛素刺激后的ND组肝脏pSer2448mTOR水平升高(P﹤0.05),而HFD组大鼠肝脏pSer2448mTOR水平无进一步升高。而亮氨酸补充可显著增强胰岛素刺激状态下pSer2448mTOR的表达，差异有统计学意义(P﹤0.05)。结论：高脂膳食喂养诱导大鼠发生胰岛素抵抗；亮氨酸补充可改善高脂膳食喂养大鼠胰岛素抵抗；膳食补充亮氨酸改善线粒体生成相关基因NRF-1、TFAMPGC-1α、SIRT3及SIRT1的表达，从而增加肝脏线粒体生成，改善机体的胰岛素抵抗和氧化应激水平。亮氨酸可能通过mTOR途径，调节YY1-PGC1-α的活性，进而调控线粒体功能，改善胰岛素抵抗。本研究结果对于膳食防治胰岛素抵抗和2型糖尿病有重要意义。