長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)通過(guò)Akt-eNOS信號(hào)機(jī)制增強(qiáng)心肌胰島素敏感性.pdf

1、研究背景: 改善心肌胰島素敏感性對(duì)維持心血管正常生理功能至關(guān)重要。運(yùn)動(dòng)可改善外周胰島素靶器官胰島素敏感性。然而，運(yùn)動(dòng)是否可改善心肌胰島素敏感性并未引起人們的關(guān)注。Huisamen等最近報(bào)道，短期游泳運(yùn)動(dòng)顯著促進(jìn)Zucker肥胖糖尿病大鼠心臟葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體4（glucose transporter 4, GLUT4）表達(dá)并增加糖尿病心臟胰島素誘導(dǎo)的蛋白激酶B（protein kinase B, Akt）磷酸化，表明Akt在心肌胰島

2、素敏感性改善過(guò)程中起重要作用。然而，運(yùn)動(dòng)通過(guò)Akt改善心肌胰島素敏感性的下游信號(hào)分子并不清楚。我們前期研究發(fā)現(xiàn)，胰島素可通過(guò)Akt激活內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide, eNOS），增加一氧化氮（nitric oxide, NO）生成，進(jìn)而保護(hù)缺血/再灌誘發(fā)的心肌損傷。這一研究結(jié)果提示，運(yùn)動(dòng)通過(guò)Akt改善心肌胰島素敏感性的下游機(jī)制可能與eNOS相關(guān)。 NO直接參與心血管正常功能的維持。研究發(fā)

3、現(xiàn)，增加eNOS表達(dá)可顯著提高心肌細(xì)胞的收縮功能。在骨骼肌、肝臟、脂肪組織中，胰島素可依NO依賴性方式促進(jìn)葡萄糖攝取。敲除eNOS基因可導(dǎo)致肝臟及其它外周組織出現(xiàn)胰島素抵抗，并且Ⅱ型糖尿病患者的eNOS信號(hào)系統(tǒng)功能明顯下降。以上研究表明，內(nèi)源性eNOS-NO信號(hào)系統(tǒng)在胰島素調(diào)控靶器官生理功能過(guò)程中發(fā)揮重要作用，其功能下降或缺失可誘發(fā)胰島素抵抗。然而，內(nèi)源性eNOS-NO系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)改善心肌胰島素敏感性中的作用尚不清楚。 研究目的:

4、 （1）運(yùn)動(dòng)是否能夠增強(qiáng)心肌胰島素敏感性。 （2）內(nèi)源性eNOS-NO 信號(hào)系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)增強(qiáng)心肌胰島素敏感性中的作用。 實(shí)驗(yàn)方法: （1）雄性SD 大鼠十周無(wú)負(fù)重游泳運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練（3 小時(shí)/天，5 天/周）建立運(yùn)動(dòng)動(dòng)物模型。 （2）口服葡萄糖耐受性實(shí)驗(yàn)（oral glucose tolerance test, OGTT）與腹腔注射胰島素敏感性實(shí)驗(yàn)（insulin sensitivity test,

5、IST）研究大鼠整體胰島素敏感性改變。 （3）超速離心法分離心肌細(xì)胞膜后測(cè)定胰島素誘導(dǎo)的GLUT4 轉(zhuǎn)位及運(yùn)動(dòng)對(duì)GLUT4 轉(zhuǎn)位的影響。 （4）采用同位素標(biāo)記法測(cè)定胰島素誘導(dǎo)的心臟葡萄糖攝取及運(yùn)動(dòng)對(duì)心臟葡萄糖攝取的影響。 （5）采用Western blot 方法研究心肌胰島素受體后信號(hào)蛋白分子的表達(dá)與磷酸化及運(yùn)動(dòng)對(duì)心肌胰島素受體后信號(hào)蛋白分子的影響。 （6）酶解法分離鈣耐受性心室肌細(xì)胞，采用動(dòng)緣探測(cè)

6、系統(tǒng)測(cè)定心肌細(xì)胞收縮舒張功能，同步記錄心肌細(xì)胞鈣瞬變。 （7）采用Langendorff 離體心臟灌流系統(tǒng)研究胰島素心肌正性變力作用及運(yùn)動(dòng)對(duì)胰島素心肌正性變力作用的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果: （1）十周游泳運(yùn)動(dòng)明顯減緩大鼠體重生長(zhǎng)并減少體脂含量，且顯著提高大鼠的攝食量及心臟、心室與體重的比值（與安靜組相比，p<0.01，n=10）。 （2）十周游泳運(yùn)動(dòng)明顯改善大鼠整體胰島素敏感性并顯著增強(qiáng)胰島素刺激的心肌葡萄糖

7、攝取及GLUT4 轉(zhuǎn)位（與安靜胰島素處理組相比，p<0.01，n=6），但十周游泳運(yùn)動(dòng)對(duì)心肌GLUT4 表達(dá)無(wú)明顯影響（與安靜對(duì)照組相比，p<0.01，n=5）。 （3）十周游泳運(yùn)動(dòng)顯著提高胰島素受體底物2（insulin receptor substrate 2,IRS2）、磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidylinositol 3-kinase, PI3-kinase）、Akt 與eNOS 的表達(dá)（與安靜對(duì)照組相比，

8、p<0.01，n=5）。 （4）胰島素處理后，運(yùn)動(dòng)大鼠心肌和安靜大鼠心肌eNOS 磷酸化分別增加3.6 倍和2.2 倍（兩組相比， p<0.01，n=5），Akt 磷酸化分別增加3.0和1.9 倍（兩組相比， p<0.01，n=5），且運(yùn)動(dòng)進(jìn)一步增強(qiáng)胰島素誘導(dǎo)的心肌NO 生成（與安靜胰島素處理組相比，p<0.01，n=6）。 （5）PI3-kinase 特異性抑制劑LY294002 和NOS 非特異抑制劑L-硝基-精

9、氨酸甲酯（Nω-nitro-L-arginine methyl ester hydrochloride, L-NAME）在運(yùn)動(dòng)大鼠心臟可顯著阻斷胰島素誘導(dǎo)的葡萄糖攝取及GLUT4 轉(zhuǎn)位（與運(yùn)動(dòng)胰島素處理組相比，p<0.01，n=6）。 （6）心肌胰島素敏感性改善顯著增強(qiáng)胰島素心肌正性變力作用。LY294002和L-NAME 不僅阻斷運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的心肌胰島素敏感性改善作用，且阻斷運(yùn)動(dòng)提高的胰島素心肌正性變力作用。 結(jié)論: