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目的:通过对正常大鼠和STZ所致糖尿病大鼠给予运动模拟信号咖啡因(caffeine)刺激,检测骨骼肌细胞总蛋白CaMKⅡ和HDAC5磷酸化水平以及GLUT4蛋白表达水平,从而研究CaMKⅡ和HDAC5蛋白变化与GLUT4表达之间的关系,尤其在糖尿病条件影响下。方法:成年雄性wistar大鼠48只,随机分为正常组(n=24)和STZ所致糖尿病模型组(n=24)。正常组细分为caffeine注射2分钟取材实验组(MC),无caffeine注射2分钟取材对照组(M),caffeine注射24小时取材组(HC),无caffeine注射24小时取材对照组(H);STZ所致糖尿病模型组也按上述方法分组:即caffeine注射2分钟取材实验组(DMC),无caffeine注射2分钟取材对照组(DM),caffeine注射24小时取材组(DHC),无caffeine注射24小时取材对照组(DH)。2分钟取材动物样品使用免疫印迹法检测骨骼肌细胞总蛋白CaMKⅡ(Thr286)的磷酸化水平和HDAC5(Ser259)磷酸化和(Ser498)的磷酸化水平,24小时取材动物样品使用免疫印迹法检测骨骼肌细胞总蛋白GLUT4蛋白表达水平。结果:正常组与糖尿病大鼠都分别出现同样趋势:注射caffeine后,正常组与糖尿病大鼠的骨骼肌细胞总蛋白CaMKⅡ(Thr286)的磷酸化水平、HDAC5(Ser498)和(Ser259)两个位点的磷酸化水平以及GLUT4蛋白表达水平都明显高于各自的对照,并具有显著性差异。其中,正常动物实验组CaMKⅡ(Thr286)的磷酸化水平是它对照组的3.92倍(P<0.05);实验组HDAC5(Ser498)的磷酸化水平比对照组高4.2倍(P<0.01,具有高度显著性差异);实验组HDAC5(Ser259)的磷酸化水平是对照组1.29倍(P<0.05);实验组的GLUT4蛋白水平是对照组1.91倍(P<0.01,具有高度显著性差异)。在糖尿病模型动物中,注射Caffeine的实验组CaMKⅡ(Thr286)的磷酸化水平是无Caffeine对照组的1.92倍(P<0.05);实验组HDAC5(Ser498)的磷酸化水平比对照组高1.8倍(P<0.05);实验组HDAC5(Ser259)的磷酸化水平是对照组1.52倍(P<0.05);实验组的GLUT4蛋白水平是对照组1.52倍(P<0.05),并且有糖尿病大鼠与无糖尿病的正常动物相比较,Caffeine所能够引起糖尿病大鼠各组CaMKⅡ(Thr286)、HDAC5(Ser498)和(Ser259)的磷酸化水平及GLUT4蛋白表达水平与正常动物的这些值几乎都无显著性差异。结论:(1)无论是正常动物还是糖尿病模型动物,在Caffeine显著引起实验组骨骼肌细胞GLUT4蛋白表达过程中,Caffeine所引起的CaMKⅡ(Thr286)磷酸化水平与HDAC5(Ser498)和HDAC5(Ser259)磷酸化水平是完全成正相关关系,而这一正相关对应关系对应了上调骨骼肌细胞GLUT4蛋白的表达,从两种模型动物上证实了运动模拟信号Caffeine,即Ca2+信号所以引起的骨骼肌细胞GLUT4的表达是通过Caffeine-Ca2+-CaMKⅡ-HDAC5通路机制。(2)由于在糖尿病模型动物上Caffeine所以引起骨骼肌细胞GLUT4的表达效果与正常动物的效果无显著性差异,表明糖尿病模型动物上调控GLUT4的基因和蛋白表达的运动信号通路是正常的,即受损的胰岛素-胰岛素受体-PI3K信号通路是不影响由运动模拟信号Caffeine所以引起GLUT4蛋白的表达,这也从另一个角度证明CaMKⅡ通过HDAC5来调控骨骼肌细胞GLUT4的表达只与运动性即肌肉收缩所引起的信号通路相关。