mTOR在运动干预高脂膳食大鼠胰岛素抵抗形成中的作用研究

摘要

目的:探讨运动对高脂膳食大鼠胰岛素抵抗形成的干预作用，并通过mTOR及其上、下游信号通路的研究，探讨mTOR在高脂膳食诱导胰岛素抵抗的形成及运动干预中的作用。 方法:选用6周龄清洁级的雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠分笼饲养，体重在150～180g，适应性喂养一周后随机分为4组:正常对照组（C组，n=10）;高脂膳食组（H组，n=10）;游泳运动组（E组，n=10）;高脂膳食+游泳运动组（HE组，n=10）。按实验要求分别给予普通饲料和高脂饲料， E、HE组每天无负重游泳运动1小时，持续11周，末次游泳运动后禁食取材、取血液、胰腺、腓肠肌。检测各组大鼠空腹血糖、血清胰岛素，骨骼肌中肌糖原、Glut4、AMPK、PI3K、Akt、mTOR、S6K1的含量，同时显微镜下观察胰腺HE染色的形态变化。 结果: (1)在高脂和运动干预11周后，大鼠体重的变化整体呈递增趋势，H组体重极显著性高于C组(P＜0.01)，HE组与H组相比也显著性降低(P＜0.05)。 (2)与C组相比，H组空腹血糖极显著升高(P＜0.01)，空腹血清胰岛素显著性升高(P＜0.05)，胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)也显著性增加(P＜0.05);与C组相比，E组空腹血糖降低，但无显著性差异(P＞0.05)，空腹血清胰岛素极显著性低于C组(P＜0.01)，HOMA-IR低于C组，但无显著性差异(P＞0.05);与H组相比，HE组空腹血糖有下降，但没有显著性(P＞0.05)，空腹胰岛素显著性下降(P＜0.05)，HOMA-IR低于H组，但无显著性差异(P＞0.05)。 (3)胰岛HE染色结果，与C组相比，H组胰岛面积明显增加，胰岛细胞团边缘模糊，界限不太清晰;E组胰岛面积减小，边界清晰;与H组相比，HE组胰岛表现较轻，且边缘轮廓较清晰。 (4)与C组相比，E组肌糖原和骨骼肌Glut4含量均极显著性增加(P＜0.01);H组肌糖原、Glut4含量均下降，但无显著性差异(P＞0.05);与H组相比，HE组肌糖原和Glut4含量都显著性增加(P＜0.05)。 (5)与C组比较，H组骨骼肌mTOR含量和mRNA量都有显著性增加(P＜0.05)，S6K1mRNA极显著性升高(P＜0.01);E组骨骼肌mTOR含量和mRNA量有下降，但无显著性(P＞0.05)，S6K1mRNA显著性下降(P＜0.05);与H组比较，HE组骨骼肌mTOR含量有减少，但无显著性(P＞0.05)，mTOR、S6K1mRNA显著性减少(P＜0.05)。 (6)与C组比较，H组骨骼肌PI3K和Akt含量无显著性差异(P＞0.05)，E组骨骼肌PI3K含量有所增加，但无显著性差异(P＞0.05)，Akt含量显著性增加(P＜0.01);与H组比较，HE组骨骼肌PI3K、Akt含量有增加，但均无显著性(P＞0.05)。与C组比较，E组骨骼肌AMPK含量极显著性增加(P＜0.01)，H组骨骼肌AMPK含量下降，但无显著性差异(P＞0.05);与H组比较，HE组骨骼肌AMPK含量有增加，但无显著性(P＞0.05)。 结论: (1)11周的高脂膳食可使大鼠空腹血糖、空腹血清胰岛素和胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)显著性增加，说明11周的高脂膳食能诱导大鼠产生胰岛素抵抗。 (2)11周高脂膳食同时进行游泳运动，运动可使高脂膳食大鼠空腹血清胰岛素显著性下降，空腹血糖和HOMA-IR有下降，但无显著性。说明运动对高脂膳食诱导胰岛素抵抗的形成有一定的干预作用，但不足以完全改善高脂膳食引起的胰岛素抵抗。 (3)高脂激活mTOR导致胰岛素抵抗的发生，运动可抑制mTOR，这可能是运动干预胰岛素抵抗的机制之一。 (4)在胰岛素抵抗和运动干预中mTOR的变化，受到了PI3K/Akt胰岛素信号通路和AMPK信号通路的调控，运动激活AMPK，AMPK抑制mTOR的作用，AMPK/mTOR/S6K1可能在运动干预胰岛素抵抗中起着主要的作用。

目录

摘要

符号说明

第一部分 文献综述

1 胰岛素抵抗与运动干预

1．1 胰岛素抵抗及其形成机制

1．2 运动干预胰岛素抵抗及其机制

2 mTOR及其上游信号通路与运动干预胰岛素抵抗

2．1 mTOR的作用及其与IR的关系

2．2 PI3K／AKT／mTOR信号通路与IR和运动

2．3 AMPK／mTOR信号通路与IR和运动

2．4 mTOR下游信号S6K1与IR和运动

3 小结

第二部分 实验研究

1 研究对象与方法

1．1 研究对象

1．2 指标的测定

1．3 统计学分析

2 实验结果

2．1 实验大鼠体重的变化

2．2 实验大鼠空腹血糖及血清胰岛素的变化

2．3 实验大鼠胰岛形态学的变化

2．4 实验大鼠骨骼肌肌糖原、Glut4含量的变化

2．5 实验大鼠骨骼肌mTOR和S6K1的变化

2．6 实验大鼠骨骼肌PI3K、Akt、AMPK含量的变化

3 分析与讨论

3．1 有氧运动对高脂膳食大鼠骨骼肌IR形成的干预作用

3．2 mTOR在高脂膳食大鼠骨骼肌IR形成与运动干预中的作用

3．3 在IR形成与运动干预中的mTOR变化的可能机制

4 结论

参考文献

致谢

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