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目的:胰岛素抵抗已成为一个影响深远的内分泌现象,由胰岛素抵抗引发的II型糖尿病和心血管疾病等都严重影响着人类的生命活动,是影响全人类的世界性难题,如何预防和改善胰岛素抵抗已成为基础研究和临床医学的研究热点。运动被认为是改善胰岛素抵抗的有效方法之一,但运动类型与作用效果的关系还有待研究,并且运动对改善胰岛素抵抗的分子机制还是没有详细的报道。运动可以抑制骨骼肌负调控因子Myostatin(MSTN),促进骨骼肌肥大,有研究表明,MSTN也可以通过抑制Akt的活性而激活FoxO1,从而对糖代谢和蛋白质代谢产生相应的影响,进而导致胰岛素抵抗的发生,但对Akt相关的其他下游信号分子有没有影响未见报道。因此,本研究将MSTN作为改善胰岛素抵抗的靶点,通过运动(抗阻力爬杆运动和有氧运动)以及与MSTN抗体联合干预高脂饮食诱导的胰岛素抵抗大鼠,检测其对与胰岛素抵抗相关的生理生化指标及MSTN/PI3K/Akt上下游信号分子的影响,并检测其对胰岛素信号通路的影响,由此对比抗阻力爬杆运动、有氧运动以及MSTN抗体对改善胰岛素抵抗分子机制的差异。方法:本实验以SD雄性大鼠为研究对象,分别采用抗阻力爬杆运动、有氧运动、MSTN多克隆抗体及两种运动方式联合MSTN抗体干预高脂饮食诱导的胰岛素抵抗大鼠,观测其改善胰岛素抵抗作用的效果。检测大鼠体重、抓力和腹腔脂肪的变化,通过口服葡萄糖耐受试验(OGTT)和胰岛素耐受试验(ITT)检测大鼠血糖的变化,H&E染色从形态学上检测大鼠股四头肌肌纤维横截面积的变化,Elisa和常规试剂盒法检测大鼠血清中与胰岛素抵抗有关的脂肪细胞因子及与骨损伤有关的酶的变化,免疫组织化学、Western Blotting和反转录-PCR分别从蛋白水平和核酸水平检测MSTN/PI3K/Akt上下游信号通路和胰岛素信号通路上各信号分子的变化。结果:1.有氧运动对胰岛素抵抗改善作用的实验结果长时间高脂饮食可以诱导正常大鼠出现胰岛素抵抗症状,并以此作为模型研究改善胰岛素抵抗的方法。与正常大鼠对比,高脂饮食可以增加大鼠体重(P<0.01)、Lee’s指数(P<0.01)和腹腔脂肪,使血糖有非常显著的增加(P<0.01),并且OGTT测试血糖到达峰值后下降缓慢,120min时还处于较高水平,说明糖耐量受损,机体对葡萄糖的摄取和代谢能力下降,血糖值偏高。ITT测试血糖的下降幅度较低,说明细胞对胰岛素的敏感性降低,以致胰岛素功能受损,血糖偏高。与高脂对照组(HF组)对比,有氧运动可以显著降低胰岛素大鼠的体重(7.50%)、Lee’s指数(4.77%)及腹腔脂肪(42.94%),增加胰岛素抵抗大鼠的身长(2.23%)、骨骼肌重量(18.70%)及骨骼肌肌纤维横截面面积,降低胰岛素抵抗大鼠高血糖的症状,增加血清中肌酸激酶CK(82.73%)、高密度脂蛋白-胆固醇HDL-c(256.30%)和脂联素Adiponectin(48.18%)的含量,降低血清中游离脂肪酸FFAs(13.10%)、甘油三酯TG(46.25%)、总胆固醇CHO(25.53%)、抵抗素Resistin(%)、白介素-6IL-6(4.71%)和肿瘤坏死因子-αTNF-α(35.04%)的含量。从蛋白水平和核酸水平降低股四头肌中肌肉抑制素MSTN(P<0.01)、活化素II型受体BActRIIB、胰岛素insulin(血清,P<0.01)、糖原合成酶激酶-3βGSK-3β和叉头转录因子FoxO1的水平,增加股四头肌中胰岛素受体insulin receptor(P<0.01)、磷脂酰肌醇激酶PI3K(P<0.05)、蛋白激酶B Akt(P<0.05)、葡萄糖转运蛋白4 Glut4(P<0.05)和哺乳动物雷帕霉素靶蛋白mTOR的含量。2.抗阻力爬杆运动联合MSTN抗体干预对胰岛素抵抗改善作用的实验结果与高脂对照组(HF组)对比,抗阻力爬杆运动联合MSTN抗体可以显著降低胰岛素大鼠的体重(10.77%)、Lee’s指数(3.61%)及腹腔脂肪(15.54%),增加胰岛素抵抗大鼠的身长(2.88%)、抓力(17.45%)、骨骼肌重量(18.70%)及骨骼肌肌纤维横截面面积,降低胰岛素抵抗大鼠高血糖的症状,增加血清中CK(44.18%)、HDL-c(236.13%)、Leptin(15.69%)和 Adiponectin(34.73%)的含量,降低血清中 FFAs(34.21%)、TG(49.01%)、CHO(36.60%)、LDL-c(27.08%)、Resistin(28.62%)、IL-6(10.58%)和 TNF-α(27.29%)的含量。从蛋白水平和核酸水平降低股四头肌中MSTN(P<0.05)、Act RIIB(P<0.05)、insulin(血清,P<0.01)、GSK-3β(P<0.01)和FoxO1(P<0.05)的水平,显著增加股四头肌中PI3K(P<0.01)、Akt(P<0.01)、Glut4(P<0.01)和 mTOR(P<0.01)的含量,但对 insulin receptor没有显著变化。3.MSTN抗体、抗阻力爬杆运动以及有氧运动联合MSTN抗体对胰岛素抵抗改善作用的实验结果MSTN抗体、抗阻力爬杆运动以及有氧运动联合MSTN抗体对改善胰岛素抵抗的作用与抗阻力爬杆运动联合MSTN抗体作用相似,只是没有抗阻力爬杆运动联合MSTN抗体作用效果明显。结论:1.有氧运动、MSTN抗体和有氧运动联合MSTN抗体可以改善胰岛素抵抗,但其分子机制有所不同。有氧运动通过两种途径改善胰岛素抵抗:一种是抑制MSTN/PI3K/Akt信号通路,另一种是激活胰岛素信号通路。而MSTN抗体和有氧运动联合MSTN抗体是通过抑制MSTN/PI3K/Akt这一条信号通路改善胰岛素抵抗的,其中有氧运动改善胰岛素抵抗的作用效果最好。2.抗阻力爬杆运动、MSTN抗体和抗阻力爬杆运动联合MSTN抗体可以改善胰岛素抵抗。并且三种干预方式的作用机制是一致的,都是通过抑制MSTN/PI3K/Akt这一条信号通路改善胰岛素抵抗的,其中抗阻力爬杆运动联合MSTN抗体改善胰岛素抵抗的作用效果最好。3.简单对比有氧运动和抗阻力爬杆运动联合MSTN抗体对胰岛素抵抗相关因子的作用,初步认为,抗阻力爬杆运动联合MSTN抗体对改善和治疗胰岛素抵抗有更显著的效果。4.这五种干预方式除了在改善胰岛素抵抗的作用机制方面有差异外,它们都使胰岛素抵抗大鼠的体重、Lees指数和腹腔脂肪有不同程度的下降,增加胰岛素抵抗大鼠骨骼肌的重量和肌纤维的横截面积,降低血糖,对与胰岛素抵抗有关的脂肪细胞因子和与骨损伤有关的酶有显著的影响。并且抗阻力爬杆运动联合MSTN抗体影响效果最佳。