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目的:探讨Grb10/IGF-1R信号通路在跑台运动干预下缓解STZ诱导的糖尿病脑病大鼠认知功能中的作用机制。方法:实验动物分组及造模:采用体重为160±20 g的2月龄雄性SD大鼠30只,适应性喂养1周后,按体重随机分为10只对照组(NC)和20只糖尿病模型组(DM)。DM组采用4周的高脂饲料喂养联合STZ注射方法造模,每只大鼠称重后按25 mg/kg的剂量腹腔注射STZ,NC组大鼠称重后腹腔注射相应剂量的柠檬酸缓冲液。造模成功的大鼠可以随机分为糖尿病组(DM组)和糖尿病运动干预组(DM+Exe)各10只。DM+Exe组大鼠每天晚上8点以12 m/min的速度在无坡度的跑台上运动40 min,每周运动5次,连续运动8周。运动干预结束后休息一天即进行为期6天的Morris水迷宫测试实验,以观察大鼠的行为学表现。实验结束后,麻醉的状态下处死大鼠,在冰块上迅速剥离脑、海马及皮层组织,立即将海马与皮层组织放入液氮中保存,将全脑固定于4%多聚甲醛溶液中12-24 h。尼氏染色观察大鼠海马各区神经元形态变化;Western blot检测大鼠海马和皮层内AD样病理蛋白、突触可塑性相关蛋白、Grb10/IGF-1R/PI3K/AKT/ERK/GSK-3β信号通路相关蛋白、mTOR/AMPK蛋白、细胞凋亡相关蛋白及葡萄糖转运蛋白的表达;NeuN染色观察大鼠海马成熟神经元的表达;检测糖尿病大鼠认知障碍的程度和运动后的干预效果,进而阐明运动干预减轻糖尿病脑病大鼠认知功能障碍的分子机制。结果:1.成功建立糖尿病大鼠模型。与NC组相比,DM组大鼠的体重明显降低(p<0.05),DM组大鼠的血糖值也升高(p<0.001),并且表现出多饮、多食、多尿症状。由此可知,糖尿病大鼠模型成功建立。而在跑台运动干预后的DM+Exe组大鼠糖尿病症状减轻,血糖值比DM组下降(p<0.05),表明跑台运动可以改善糖尿病症状。2.1-5天的行为学结果显示,DM组大鼠找到平台的潜伏期明显长于NC组,第6天穿越平台次数也少于NC组。表明糖尿病大鼠出现认知功能障碍。而跑台运动缩短了DM大鼠的逃避潜伏期,增加其穿越平台的次数(p<0.05),改善了糖尿病所致的认知功能障碍。3.尼氏染色结果显示,STZ诱导的糖尿病脑病大鼠海马组织CA1、CA3、DG区尼氏体排列整齐,结构正常;但DM组大鼠的海马区尼氏体排列紊乱,形状不规则。表明STZ诱导的糖尿病大鼠海马神经元出现损伤。而8周的跑台运动干预恢复了海马神经元的损伤。4.与NC组相比,DM组大鼠海马中的Aβ、BACE1和PHF10蛋白表达明显增加。然而经跑台运动干预降低了STZ诱导的糖尿病大鼠的这些蛋白的表达,表明跑台运动可以减少糖尿病脑病大鼠海马内AD样病理蛋白的表达。5.与NC组相比,DM组大鼠海马和皮层突触可塑性相关蛋白:SYN、PSD-93和PSD-95的蛋白水平均明显下降。表明糖尿病脑病大鼠海马与皮层的突触可塑性受到损伤。而DM+Exe组大鼠逆转了DM大鼠海马和皮层内的突触可塑性的异常下降。6.与NC组相比,DM组大鼠海马与皮层中Grb10蛋白的表达显著升高,IGF-1Rβ的表达降低,然而跑台运动可以降低糖尿病脑病大鼠海马和皮层Grb10蛋白的异常升高,增加IGF-1R的表达。7.DM组大鼠海马中的IGF-1R/PI3K/AKT/ERK/GSK-3β信号均被抑制,而跑台运动干预可以上调糖尿病脑病大鼠海马PI3K/AKT/ERK/GSK-3β信号通路。8.与NC组相比,DM组大鼠海马中的mTOR磷酸化水平(Ser2448)与AMPK的磷酸化水平(Thr172)降低,而跑台运动干预可以增加糖尿病脑病大鼠海马mTOR与AMPK的磷酸化水平。9.NC组大鼠海马NeuN阳性细胞排列紧密,NeuN表达量多,DM组大鼠海马NeuN各阳性细胞排列松散,NeuN表达量明显减少。表明糖尿病脑病大鼠的海马神经元丢失增加。但是经过8周跑台运动训练后的DM+Exe组大鼠增加了NeuN染色阳性细胞。与NC组相比,DM组大鼠海马和皮层区的抗凋亡蛋白Bcl-2表达下降,促凋亡蛋白Bax表达上升,而跑台运动干预可以显著降低糖尿病脑病大鼠海马和皮层细胞凋亡水平。10.最后,我们研究发现在DM模型组大鼠海马中GLUT4的表达低于NC组,即糖尿病脑病大鼠出现葡萄糖转运障碍。然而跑台运动干预显著提高了DM大鼠海马的GLUT4蛋白水平,说明跑台运动改善了糖尿病脑病大鼠海马GLUT4蛋白的转运。结论:跑台训练能改善糖尿病引起的认知障碍,主要是通过调节Grb10/IGF-1R信号通路来起作用。