慢性宫内缺氧对子代大鼠糖脂代谢的影响及其早期运动干预的分子机制

摘要

目的：研究慢性宫内缺氧（chronic intrauterine hypoxia，CIH）对子代雄鼠糖脂代谢的影响，并初步探讨青少年期不同运动负荷对子鼠代谢的再编程作用及其分子机制。 方法：20只Sprague-Dawley孕鼠随机分为慢性宫内缺氧组和正常对照组，行中晚孕期缺氧干预。采用数字化基因表达谱技术筛选子代新生雄鼠骨骼肌差异表达基因（differentially expressed genes，DEGs），并行生物信息学分析；采集子鼠新生儿期及成年期一般生长数据，检测血脂、血糖及胰岛素等血源性指标，采用实时荧光定量PCR及Western blot方法检测糖脂代谢相关蛋白表达；分别将5周龄子代雄鼠分为青少年期不同运动负荷亚组（久坐乏运动、常规笼内活动以及运动训练组），进行13周干预。采集一般数据及腹腔注射糖耐量测试后，采集标本。采用比色法及放射免免疫学方法检测血源性指标及组织氧化/抗氧化平衡；组织切片行病理学观察及免租组化分析； Western blot检测相关蛋白表达。 结果：1、CIH可以程序性控制新生子代雄鼠骨骼肌基因的差异表达，DEGs共396个，其中287个上调，109个下调（P<0.05）。基因功能注释显示糖脂代谢调节、胰岛素及过氧化物酶体增殖物激活受体信号转导通路富集明显。2、CIH可以程序性引起新生子代雄鼠低出生体重、追赶生长及高脂血症，分子水平磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（phosphoenolpyruvate carboxykinase，PEPCK），脂肪酸合成酶（fatty acid synthase，FASN）、及硬脂酰基-辅酶A脱氢酶1（stearoyl-CoA desaturase1，SCD-1）mRNA及蛋白表达明显增强（P<0.05），胰岛素信号通路上调（P<0.05），而脂肪酸氧化酶肉碱棕榈酰转移酶1α（carnitine palmitoyltransferase1α，CPT-1α）及线粒体解偶联蛋白2表达下调（P<0.05）。子鼠成年期出现高脂血症及胰岛素抵抗，分子水平PEPCK、FASN、SCD-1和CPT-1αmRNA及蛋白表达增强（P<0.05），胰岛素信号通路表达下调（P<0.05）。3、青少年期久坐乏运动加剧CIH子鼠高体脂含量，餐后（15min，30min，60min）高血糖（P<0.05）及外周胰岛素抵抗倾向（Lg HOMA-IR,1.02±0.1 vs.0.83±0.0，P<0.05），而组织氧化/抗氧化水平未见明显改变（P>0.05）。光镜下，CIH及青少年期不同运动模式对骨骼肌细胞形态和结构无明显影响。电镜下，青少年期久坐乏运动组可以见到散在肌间分布的大脂滴；运动训练组肌纤维排列稍紊乱，线粒体数量增多。与对照组相比，久坐乏运动组胰岛素刺激的葡萄糖转运子m-GLUT4/t-GLUT4表达水平并未呈现与p-Akt/Akt相对应的改变（P>0.05）；脂肪酸结合蛋白及CPT-1蛋白表达下调，且FASN蛋白表达明显上调（P<0.05）；上述代谢失调表型可以由青少年期运动训练部分逆转，运动训练组大鼠IL-6浓度升高（152.4±20.4 ng/L vs.123.2±26.9 ng/L，P<0.05），骨骼肌柠檬酸合酶活性增强，胰岛素刺激的m-GLUT4/t-GLUT4表达水平显著上调（P<0.05）。 结论：CIH可以程序性控制新生子代雄鼠骨骼肌基因差异表达，糖脂代谢编程作用显著。糖异生和脂质合成增强作用由新生儿期持续到成年期，可能是CIH相关慢性代谢性疾病发生发展的重要分子机制。CIH诱导的代谢紊乱倾向能被青少年期不同活动模式“再编程”，骨骼肌葡萄糖摄取以及脂质代谢改变可能是潜在的分子机制。

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附录：英文缩略词表

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前言

第一部分 慢性宫内缺氧诱导新生子代雄鼠骨骼肌基因差异表达及相关的生物信息学分析

引言

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

第二部分 慢性宫内缺氧子代雄鼠由新生儿期到成年期的糖脂代谢编程

引言

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

第三部分 青少年期不同运动负荷对慢性宫内缺氧子代雄鼠糖脂代谢的再编程作用及其分子机制

引言

材料与方法

结果

讨论

结论

参考文献

全文小结

综述:肌肉因子与炎症反应和乏运动疾病组

致谢