mTOR在耐力运动改善高脂膳食大鼠骨骼肌能量代谢基因表达中的作用

摘要

目的：高脂膳食可慢性激活mTOR信号并引发胰岛素抵抗,耐力运动可改善高脂膳食大鼠胰岛素抵抗及骨骼肌线粒体氧化代谢功能,但机制并不完全清楚.由于mTOR信号与能量代谢相关,因此本研究拟探讨mTOR抑制剂雷帕霉素对耐力运动改善高脂饮食大鼠骨骼肌能量代谢中的相关蛋白的基因表达影响.rn 方法：SPF级雄性SD大鼠30只，正常膳食适应性喂养1周后称重，淘汰体重增长最少，不适合造模的6只，而剩余24只进行高脂膳食喂养。在第6周末，造成胰岛素抵抗模型后，将大鼠随机等分成4组：高脂饲料+安静对照组（H组）、高脂饲料+运动组（HE组）、高脂饲料+雷帕霉素（HR组）、高脂饲料+运动+雷帕霉素（HER组）。所有大鼠适应性运动1周后，于第8周起，HE组和HER组大鼠进行耐力运动4周；于第10周起，HR组和HER组大鼠腹腔注射雷帕霉素2周（剂量为2mg/kg体重）。其间每周测量大鼠体重、进食量，并在实验结束前两天进行糖耐量和胰岛素耐量试验。最后大鼠禁食12～16小时后麻醉处死。取腹主动脉血，离心后其血清用于测定空腹葡萄糖（FBS）、甘油三酯（FTG）、游离脂肪酸（FFA）和胰岛素（FINS）浓度。取左侧比目鱼肌和趾长伸肌保存于液氮中用于之后相关检测。取出腹腔和睾周脂肪并称重。骨骼肌琥珀酸脱氢酶（SDH）活性和细胞色素C氧化酶（COX）活性用比色法测定，骨骼肌能量代谢相关基因含量用荧光实时定量PCR法检测。rn 结果：运动和雷帕霉素皆显著降低大鼠体重和体脂相对含量（P<0.05）；运动可显著改善糖耐量和胰岛素耐量，但雷帕霉素则损害其改善。进一步分析显示运动改善高脂大鼠趾长伸肌SDH和COX活性，并显著升高高脂大鼠趾长伸肌解耦联蛋白2（UCP2）m RNA、过氧化物酶增殖体激活受体α（PPARα）m RNA和细胞色素C氧化酶4（COX4）m RNA含量，但雷帕霉素并不抑制它们的表达；雷帕霉素反而升高高脂运动大鼠趾长伸肌过氧化物酶体增殖物激活体辅激活因子1α（PGC-1α）m RNA和UCP2m RNA含量（P<0.05）。另外，雷帕霉素降低高脂膳食大鼠比目鱼肌肉毒碱棕榈酰转移酶1（CPT1）m RNA、丙酮酸脱氢酶激酶4（PDK4）m RNA。rn 结论：耐力运动改善高脂大鼠骨骼肌某些能量代谢及相关基因表达，而用雷帕霉素抑制m TOR/S6K1信号并不妨碍耐力运动改善高脂大鼠骨骼肌某些能量代谢及相关基因表达。