SIRT1在改善高脂饮食诱导的胰岛素抵抗模型中的作用及其机制研究

摘要

第一部分: SIRT1激动剂白藜芦醇对高脂饮食大鼠骨骼肌脂质转运和线粒体脂质氧化功能的影响及其改善胰岛素抵抗的机制研究
　　目的:高脂饮食与骨骼肌脂质代谢紊乱及胰岛素抵抗密切相关。SIRT1的天然激动剂白藜芦醇具有改善啮齿类动物胰岛素敏感性的作用,但其潜在机制目前尚未明确。因此本研究拟用SIRT1激动剂白藜芦醇干预高脂饮食大鼠,提高SIRT1表达水平及活性,并观察白藜芦醇对高脂饮食诱导的胰岛素抵抗大鼠骨骼肌脂质转运及线粒体脂质氧化功能的影响,并探讨其内在机制。
　　方法:8周龄SD大鼠随机分为3组,即普通饮食8周组(NC8组)、高脂饮食8周组(HF8组)及白藜芦醇干预高脂饮食8周组(HF8E组);观察各组大鼠系统及骨骼肌胰岛素敏感性、线粒体生物发生相关基因的表达及骨骼肌脂质转运的变化,同时评价各组大鼠骨骼肌肌膜下(subsarcolemmal,SS)线粒体及肌纤维间(intermyofibrillar,IMF)线粒体柠檬酸合酶、电子传递链及线粒体β氧化关键酶的活性。
　　结果:高脂饮食的大鼠表现出明显的系统及骨骼肌胰岛素抵抗伴骨骼肌内脂质异位沉积。SIRT1蛋白表达及活性和线粒体生物发生相关基因的表达均大大降低,而骨骼肌脂质转运相关基因FAT/CD36的表达明显增加(p<0.05)。SS线粒体柠檬酸合酶、电子传递链及线粒体β氧化关键酶的活性均大大降低,而IMF线粒体则无明显改变。相反,白藜芦醇干预明显改善高脂饮食诱导的骨骼肌内脂质沉积及胰岛素抵抗,增加SIRT1及线粒体生物发生的水平,逆转SS线粒体柠檬酸合酶及电子传递链的活性下降。更重要的是,尽管FAT/CD36的表达有所增加(11％;p<0.05),但SS线粒体β氧化关键酶的活性表现出更大的增加(41～67％;p<0.05)。
　　结论:本研究表明SIRT1激动剂白藜芦醇能增加SIRT1的表达及活性,通过改善骨骼肌脂质转运与SS线粒体的β氧化的平衡从而大大增加高脂饮食大鼠的胰岛素敏感性。因此,在一定程度上反映出SIRT1在改善高脂饮食胰岛素抵抗中的作用及其内在机制。
　　第二部分:骨骼肌SIRT1特异性过表达对高脂饮食大鼠线粒体复合体和氧化、抗氧化水平的影响及其改善胰岛素抵抗的内在机制
　　目的:骨骼肌线粒体生物发生和功能损伤与胰岛素抵抗密切相关。SIRT1具有改善胰岛素抵抗的作用,但其是否直接通过骨骼肌起作用目前尚未明确,且此作用在活体哺乳动物的器官水平例如骨骼肌尚未见报道。因此,拟在活体用SIRT1特异性转染骨骼肌,并观察SIRT1过表达对高脂饮食大鼠SS及IMF线粒体不同功能的影响,并探讨其改善胰岛素敏感性的内在机制。
　　方法: SD大鼠经正常或高脂喂养8周后,高脂饮食大鼠骨骼肌特异性地转染SIRT1以增加SIRT1的表达。观察各组大鼠系统及骨骼肌胰岛素敏感性,SIRT1,AMPK和线粒体生物发生相关基因的表达。同时评价各组大鼠骨骼肌SS及IMF线粒体柠檬酸合酶和电子传递链的活性及氧化抗氧化水平。
　　结果:高脂饮食的大鼠存在明显的系统及骨骼肌胰岛素抵抗,同时SIRT1水平,AMPK,线粒体DNA和线粒体生物发生相关基因的表达均大大降低(p<0.05)。SS线粒体而非IMF线粒体柠檬酸合酶、电子传递链及抗氧化酶的活性大大降低(p<0.05)。相反,适度增加SIRT1表达(1.5～3 folds)明显改善高脂饮食诱导的骨骼肌胰岛素抵抗,上调AMPK(～50％;p<0.05),PGC-1α(70～80％;p<0.05)及线粒体DNA的表达,逆转SS线粒体柠檬酸合酶,电子传递链活性的下降(p<0.05)。更重要的是,SIRT1过表达大大改善线粒体抗氧化酶的活性,增加单位SS及IMF线粒体复合体I而非复合体II-IV的活性。
　　结论:本研究表明SIRT1过表达可能通过上调骨骼肌SIRT1,AMPK及PGC-1α的表达进而增加SS及IMF线粒体复合体I的活性,减少骨骼肌氧化应激水平从而改善胰岛素敏感性。因此,本研究一方面肯定了SIRT1在改善骨骼肌胰岛素抵抗中的作用,另一方面从另一角度进一步揭示了SIRT1在改善高脂饮食胰岛素敏感性的内在机制。

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前 言

参考文献

中文摘要

英文摘要

第一部分：SIRT1激动剂白藜芦醇对高脂饮食大鼠骨骼肌脂质转运和线粒体脂质氧化功能的影响及其改善胰岛素抵抗的机制研究

引 言

材料与方法

结 果

讨 论

小结

参考文献

第二部分：骨骼肌SIRT1特异性过表达对高脂饮食大鼠线粒体复合体和氧化、抗氧化水平的影响及其改善胰岛素抵抗的内在机制

引 言

材料与方法

结 果

讨 论

小结

参考文献

全文总结与展望

综述：骨骼肌线粒体异常在胰岛素抵抗形成中的作用

引言

1 骨骼肌线粒体的结构、功能及遗传特性

2 骨骼肌线粒体功能异常与胰岛素抵抗

3 骨骼肌线粒体亚群功能异常与胰岛素抵抗

4 骨骼肌线粒体功能异常缘于线粒体数量下降或单位线粒体功能损伤

5 调节线粒体数量及功能对胰岛素敏感性的影响

6 矛盾存在的可能原因及展望

参考文献

附录一： 在读期间已发表或待发表的论文

附录二：英文缩略词表及中英文对照

致谢