游泳运动对高脂饮食大鼠胰岛素抵抗的影响及作用机制

发布时间：2017-07-28 16:11

  本文关键词：游泳运动对高脂饮食大鼠胰岛素抵抗的影响及作用机制

  更多相关文章： 胰岛素抵抗 高脂饮食 运动 脂质异位沉积 MG53 炎性因子 神经酰胺 IKKβ JNK 大鼠

【摘要】：胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)是指胰岛素在其作用靶组织(骨骼肌、肝脏和脂肪组织)摄取和清除葡萄糖的能力低下。人体骨骼肌和脂肪组织是重要的胰岛素效应组织。研究认为,不合理的膳食结构,特别是高脂肪膳食,加上久坐不运动的生活方式,是引起IR的重要原因。运动作为一种有效的非药物防治手段,已广泛应用到防治因IR而引起的慢性代谢性疾病中,但其具体作用机制尚未完全阐明。因此,本研究以高脂饮食喂养诱导大鼠产生IR为模型,探讨不同方案的游泳运动对高脂饮食大鼠IR的影响及其相关机制。 研究目的： 探讨不同方案的游泳运动对高脂饮食大鼠胰岛素抵抗的影响及其相关机制。 研究方法： 以SD大鼠为实验对象,随机分为6组：普通饮食对照组(C组)、普通饮食连续90min运动组(CEA组)、普通饮食上下午各45min运动组(CEB组)、高脂饮食R模型组(H组)、高脂饮食IR连续90min运动组(HEA组)和高脂饮食IR上下午各45min运动组(HEB组)。通过8周高脂饲料(热卡比为蛋白质22%,脂肪38%,碳水化合物40%,提供能量约为4243Kcal/1000g)喂养建立IR大鼠动物模型,同时对大鼠实施无负重游泳运动干预。综合利用体重、空腹血糖(FBG)、空腹胰岛素(FINS)、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)、胰岛素敏感指数(ISI)和正糖钳试验评价动物模型的建立和运动干预的效果；通过观察运动对高脂饮食R大鼠血清游离脂肪酸(FFA)、血脂、内脏脂肪重量和骨骼肌脂质异位沉积的影响、骨骼肌PGC-1α、FAT/CD36、MG53、Cav-3和IRSmRNA表达量、骨骼肌炎症因子(CRP、TNF-α、IL-6和INF-y)含量、骨骼肌pIRS-1Ser307和pAktSer473的磷酸化水平以及MG53、IRS-1和Akt的蛋白表达水平的变化,探讨不同运动方案对高脂饮食诱导的IR大鼠骨骼肌的相关机制。通过观察运动对高脂饮食诱导IR大鼠脂肪组织FFA和TNF-a含量、脂肪组织IRS-1mRNA表达量、IKK-β和JNK信号通路的变化、pIRS-1Ser307和pAktSer473的磷酸化水平以及IRS-1和Akt的蛋白表达水平的变化,探讨不同运动方案对高脂饮食诱导的R大鼠脂肪组织的相关机制。 研究结果： 1.IR动物模型的评价： 8周高脂饮食喂养后大鼠血清INS含量显著升高(p0.01),ISI水平显著下降(p0.01),HOMA-IR水平显著增加(p0.01),葡萄糖输注速率(正糖钳实验)显著下降(p0.01)。说明8周高脂饮食喂养己成功建立了IR动物模型。 2.不同运动方案对高脂饮食大鼠IR的干预作用： 8周游泳干预后,高脂饮食大鼠血清INS含量和HOMA-IR水平均显著降低(p0.01),ISI水平和葡萄糖输注速率均显著增加(p0.05或p0.01)。但HEA组和HEB组大鼠血清INS、ISI、HOMA-IR和葡萄糖输注速率均无显著性差异(p,0.05),说明连续90min运动和上下午各45min运动均可有效改善高脂饮食大鼠R。 3.运动对高脂饮食大鼠IP的影响——骨骼肌组织相关指标变化： ①大鼠内脏脂肪重量变化及骨骼肌脂质异位沉积： 8周运动干预后,高脂饮食大鼠内脏脂肪重量、脂体比和腹脂指数、骨骼肌FFA、TG、 PGC-1αmRNA和FAT/CD36mRNA表达量均显著下降(p0.01),骨骼肌脂质异位沉积减少。说明运动可以减少高脂饮食诱导R大鼠脂肪含量和骨骼肌脂质异位沉积,而HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动对减少体内脂肪和骨骼肌脂质异位沉积没有差异。 ②大鼠骨骼肌组织MG53的变化： 8周运动干预后,高脂饮食大鼠骨骼肌MG53mRNA和MG53蛋白表达水平均显著下降(p0.01),但HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可降低高脂饮食大鼠骨骼肌MG53的表达水平,但这两种运动方案对其影响没有差异。 ③大鼠骨骼肌组织神经酰胺和炎性因子含量的变化： 8周运动干预后,高脂饮食大鼠骨骼肌神经酰胺和炎性因子(CRP、TNF-α、IL-6和INF-y)含量均显著降低(p0.05或p0.01),但HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可降低高脂饮食大鼠骨骼肌神经酰胺和炎性因子的含量,但这两种运动方案对其影响没有差异。 ④大鼠骨骼肌组织Cav-3mRNA表达、eNOS和GLUT4含量的变化： 8周运动干预后,高脂饮食大鼠骨骼肌Cav-3mRNA表达量、eNOS含量和GLUT4含量显著增加(p0.05或p0.01)。但HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可增加高脂饮食大鼠骨骼肌Cav-3mRNA表达、eNOS含量和GLUT4含量,但这两种运动方案对其影响没有差异。 ⑤大鼠骨骼肌组织IRS-1和Akt表达水平的变化： 8周运动干预后,高脂饮食大鼠骨骼肌IRS-1mRNA表达量、IRS-1蛋白表达水平、pAktSer473磷酸化水平和Akt蛋白表达水平均显著增加(p0.05, P0.01), pIRS-1Ser307的磷酸化水平显著下降(p0.01)。但HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可增加高脂饮食大鼠骨骼肌IRS-1和Akt表达水平,但这两种运动方案对其影响没有差异。 4.运动对高脂饮食大鼠IR的影响——脂肪组织相关指标变化： ①大鼠脂肪组织FFA、TNF-a含量、IKKβ和JNK水平的变化： 8周运动干预后,大鼠脂肪组织FFA含量、TNF-a含量、IKKβ蛋白表达水平、pJNKThr183/Tyr185磷酸化水平和JNK蛋白表达水平均显著降低(p0.01)。但HEA组和HEB组大鼠无显著性差异(p0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可减少高脂饮食大鼠脂肪组织FFA含量、TNF-a含量、IKKβ和JNK表达水平,但这两种运动方案对其影响没有差异。 ②大鼠脂肪组织IRS-1和Akt表达水平的变化： 8周运动干预后,大鼠脂肪组织IRS-1mRNA表达、IRS-1蛋白表达水平、pAktSer473的磷酸化水平和Akt蛋白表达水平均显著增加(p0.01),pIRS-1Ser307的磷酸化水平显著下降(p0.01)。但HEA组和HEB组大鼠之间无显著性差异(p0.05)。说明连续90min运动和上下午各45min运动可增加高脂饮食大鼠脂肪组织IRS-1和Akt表达水平,但这两种运动方案对其影响没有差异。 研究结论： 1.8周高脂饮食喂养成功建立了大鼠胰岛素抵抗模型。 2.8周持续90min运动和上下午各45min运动可有效地改善高脂饮食诱导的胰岛素抵抗。这两种运动方案对改善高脂饮食诱导胰岛素抵抗无差异。 3.运动改善胰岛素抵抗的可能机制： 骨骼肌的可能机制：运动可通过四条途径,即运动可通过减少高脂饮食大鼠骨骼肌脂质异位沉积、降低大鼠骨骼肌细胞修复因子MG53表达水平、降低骨骼肌炎性因子和神经酰胺水平、增加骨骼肌Cav-3的表达,促进PI3-K/Akt信号转导,改善高脂饮食大鼠IR。 脂肪组织的可能机制为：运动可通过抑制脂肪组织IKKβ/NF-κB和JNK/SAPK炎症信号通路,增强IRS-1/PI3-K/Akt信号传导,从而改善高脂饮食大鼠IR。
【关键词】：胰岛素抵抗 高脂饮食 运动 脂质异位沉积 MG53 炎性因子 神经酰胺 IKKβ JNK 大鼠
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：G861.1
【目录】：

• 摘要2-5
• ABSTRACT5-9
• 符号说明9-17
• 前言17-19
• 研究总体设计和技术路线19-20
• 文献综述20-47
• 1 IR概念及分类20
• 2 IR动物模型的建立与评价20-21
• 2.1 IR动物模型的建立20-21
• 2.2 IR动物模型的评价21
• 3 IR发生的影响因素21-22
• 4 IR与慢性疾病的关系22-26
• 4.1 IR与糖尿病22-23
• 4.1.1 IR与糖尿病22
• 4.1.2 IR与糖尿病并发症22-23
• 4.2 IR与肥胖23-24
• 4.3 IR与脂代谢异常24-25
• 4.4 IR与高血压25
• 4.5 IR与肿瘤25-26
• 5 胰岛素信号转导26-28
• 5.1 胰岛素信号转导途径26-27
• 5.2 胰岛素信号转导障碍27-28
• 5.2.1 IRS-1异常27
• 5.2.2 PI3-K异常27
• 5.2.3 PKB异常27-28
• 5.2.4 GSK-3异常28
• 5.2.5 GLUT4异常28
• 6 骨骼肌IR发生机制及运动干预的研究进展28-33
• 6.1 脂代谢与骨骼肌IR28-31
• 6.1.1 游离脂肪酸与IR28-29
• 6.1.2 神经酰胺与IR29
• 6.1.3 长链脂酰辅酶A与IR29
• 6.1.4 “脂毒性”与IR29-30
• 6.1.5 细胞修复因子MG53与IR30-31
• 6.2 糖代谢与骨骼肌IR31-33
• 6.2.1 葡萄糖转运蛋白4与IR31-32
• 6.2.2 AMPK与IR32-33
• 6.3 运动改善骨骼肌IR的机制研究进展33
• 6.3.1 运动对骨骼肌脂质沉积的影响33
• 6.3.2 运动对骨骼肌脂肪酸氧化的影响33
• 6.3.3 运动对骨路肌糖代谢的影响33
• 7 脂肪IR发生机制及运动干预的研究进展33-36
• 7.1 游离脂肪酸与脂肪组织IR34
• 7.2 肿瘤坏死因子-α与脂肪组织IR34-35
• 7.3 IKKβ/NF-κB信号通路与脂肪组织IR35
• 7.4 JNK/SAPK信号通路与脂肪组织IR35-36
• 7.5 运动对脂肪组织IR影响的研究进展36
• 8 小结与展望36
• 9 参考文献36-47
• 实验部分47-138
• 第一章 IR动物模型的建立与评价47-62
• 实验一 IR动物模型的建立与评价47-62
• 1 材料与方法47-51
• 1.1 实验仪器47
• 1.2 实验试剂47-48
• 1.3 动物模型的建立48-49
• 1.3.1 实验动物和喂养48-49
• 1.3.2 实验动物分组49
• 1.4 动物取材49
• 1.5 指标测试与方法49-51
• 1.5.1 体重与摄食量49
• 1.5.2 血脂测定49
• 1.5.3 血清FFA含量测定49-50
• 1.5.4 空腹血糖(FBG)50
• 1.5.5 血清胰岛素(FINS)50
• 1.5.6 HOMA-IR和ISI指数50-51
• 1.5.7 正糖钳实验51
• 1.6 统计学处理51
• 2 实验结果51-56
• 2.1 高脂饮食大鼠实验前后体重和摄食量的变化51-53
• 2.2 高脂饮食大鼠血清FFA和血脂的变化53-54
• 2.3 高脂饮食大鼠FBG、FINS、ISI、HOMA-IR的变化54-55
• 2.4 高脂饮食大鼠正糖钳实验结果55-56
• 3 讨论56-60
• 3.1 高脂饲料配方、动物品系及实验方案的选择制定56-57
• 3.2 高脂饮食对大鼠体重和摄食量的影响57
• 3.3 高脂饮食对大鼠血清FFA和血脂的影响57
• 3.4 高脂饮食对大鼠FBG、FINS及HOMA-IR、ISI的影响57-58
• 3.5 IR动物模型建立的评价58-60
• 3.5.1 动物模型建立的间接评价58-59
• 3.5.2 IR动物模型建立的直接评价59-60
• 4 结论60
• 5 参考文献60-62
• 第二章 不同运动方案对高脂饮食大鼠IR的干预作用62-75
• 实验二 不同运动方案对高脂饮食大鼠IR的干预作用62-75
• 1 材料与方法62-64
• 1.1 实验仪器62
• 1.2 实验试剂62-63
• 1.3 动物模型的建立63
• 1.3.1 实验动物和喂养63
• 1.3.2 实验动物分组和运动方案63
• 1.4 动物取材63-64
• 1.5 指标测试与方法64
• 1.5.1 体重与摄食量64
• 1.5.2 血脂测定64
• 1.5.3 血清FFA含量测定64
• 1.5.4 空腹血糖(FBG)64
• 1.5.5 血清胰岛素(FINS)64
• 1.5.6 HOMA-IR和ISI指数64
• 1.5.7 正糖钳实验64
• 1.6 统计学处理64
• 2 实验结果64-71
• 2.1 运动对大鼠体重和摄食量的影响64-67
• 2.2 运动对大鼠血清FFA和血脂的影响67-68
• 2.3 运动对大鼠FBG、FINS、ISI、HOMA-IR的影响68-70
• 2.4 各组大鼠正糖钳实验结果70-71
• 3 讨论71-73
• 3.1 不同运动方案对大鼠体重和摄食量的影响71
• 3.2 不同运动方案对高脂饮食IR大鼠血清FFA和血脂的影响71-72
• 3.3 不同运动方案对高脂饮食IR大鼠FBG、FINS及HOMA-IR、ISI和葡萄糖输注速率的影响72-73
• 4 结论73
• 5 参考文献73-75
• 第三章 不同运动方案干预高脂饮食大鼠IR的作用机制研究75-138
• 实验三 不同运动方案干预高脂饮食大鼠IR的机制研究——骨骼肌组织的机制研究75-118
• 1 材料与方法75-89
• 1.1 实验仪器75-76
• 1.2 实验试剂76-80
• 1.3 动物模型的建立80
• 1.3.1 实验动物和喂养80
• 1.3.2 实验动物分组和运动方案80
• 1.4 动物取材80
• 1.5 指标测试与方法80-89
• 1.5.1 腹脂指数80
• 1.5.2 油红O染色观察骨骼肌细胞内脂质沉积80-81
• 1.5.3 骨骼肌组织TG含量测定81-82
• 1.5.4 骨骼肌组织FFA的测定82
• 1.5.5 骨骼肌组织总RNA的提取82-83
• 1.5.6 实时荧光定量PCR测定大鼠骨骼肌PGC-1α mRNA和FAT/CD36 mRNA的表达量83-84
• 1.5.7 骨骼肌细胞修复因子MG53蛋白表达的测定84-86
• 1.5.8 骨骼肌SOD含量的测定86
• 1.5.9 骨骼肌MDA含量的测定86-87
• 1.5.10 骨骼肌组织pIRS-1~(Ser307)磷酸化水平、IRS-1蛋白表达水平、pAkt~(Ser473)磷酸化水平和Akt蛋白表达水平的测定87
• 1.5.11 骨骼肌神经酰胺含量的测定87-88
• 1.5.12 大鼠血清CK-MM含量、骨骼肌炎症因子(CRP、TNF-α、IL-6、INF-γ)、骨骼肌eNOS、骨GLUT4含量的测定88-89
• 1.6 统计学处理89
• 2 实验结果89-106
• 2.1 大鼠内脏脂肪重、腹脂指数的比较89-90
• 2.2 大鼠骨骼肌组织油红O染色90-91
• 2.3 大鼠骨骼肌组织FFA和TG的比较91
• 2.4 大鼠骨骼肌组织PGC-1α mRNA、FAT/CD36 mRNA的表达量的比较91-93
• 2.4.1 骨骼肌总RNA的纯度与完整性91-92
• 2.4.2 大鼠骨骼肌组织PGC-1α mRNA、FAT/CD36 mRNA的表达量92-93
• 2.5 大鼠骨骼肌组织MG53表达水平的比较93-95
• 2.6 大鼠血清CK-MM含量的比较95-96
• 2.7 大鼠骨骼肌组织SOD、MDA含量的比较96
• 2.8 大鼠骨骼肌组织神经酰胺含量的比较96-97
• 2.9 大鼠骨骼肌组织炎症因子含量的比较97-99
• 2.10 大鼠骨骼肌组织IRS-1表达水平的比较99-102
• 2.11 大鼠骨骼肌组织Akt表达水平的比较102-103
• 2.12 大鼠骨骼肌组织Cav-3 mRNA表达量的比较103-104
• 2.13 大鼠骨骼肌组织eNOS含量的比较104-105
• 2.14 大鼠骨骼肌组织GLUT4含量的比较105-106
• 3 讨论106-113
• 3.1 运动对高脂饮食大鼠IR形成中内脏脂肪蓄积的影响106
• 3.2 运动对高脂饮食IR大鼠骨骼肌脂质异位沉积的影响106-108
• 3.3 细胞修复因子MG53在运动干预高脂饮食大鼠IR形成中的作用108-110
• 3.4 骨骼肌炎性因子、神经酰胺在运动干预高脂饮食大鼠R形成中的作用110-112
• 3.5 Cav-3在运动预防高脂饮食大鼠IR形成中的作用112-113
• 4 结论113
• 5 参考文献113-118
• 实验四 不同运动方案干预高脂饮食大鼠IR的机制研究——脂肪组织的机制研究118-138
• 1 材料与方法118-125
• 1.1 实验仪器118-119
• 1.2 实验试剂119-120
• 1.3 动物模型的建立120
• 1.3.1 实验动物和喂养120
• 1.3.2 实验动物分组和运动方案120
• 1.4 动物取材120
• 1.5 指标测试与方法120-125
• 1.5.1 脂肪组织FFA测定120-121
• 1.5.2 脂肪组织总RNA提取121-122
• 1.5.3 实时荧光定量PCR测定脂肪组织IRS-1 mRNA的表达量122-123
• 1.5.4 脂肪组织IKKβ蛋白表达的测定123-125
• 1.5.5 骨骼肌组织pJNK~(Thr183/Tyr185)、JNK、pIRS-1~(Ser307)、IRS-1、pAkt~(Ser473)、Akt蛋白表达的测定125
• 1.6 统计学处理125
• 2 实验结果125-134
• 2.1 大鼠脂肪组织FFA水平的比较125-126
• 2.2 大鼠脂肪组织TNF-α水平的比较126-127
• 2.3 大鼠脂肪组织IKK蛋白表达水平的比较127-128
• 2.4 大鼠脂肪组织JNK表达水平的比较128-129
• 2.5 大鼠脂肪组织IRS-1表达水平的比较129-132
• 2.6 大鼠脂肪组织Akt表达水平的比较132-134
• 3 讨论134-136
• 3.1 脂肪组织TNF-α在运动干预高脂饮食大鼠IR形成中的作用134-135
• 3.2 运动对高脂饮食IR大鼠脂肪组织IKK-β/NF-κB信号通路的影响135
• 3.3 运动对高脂饮食IR大鼠脂肪组织JNK/SAPK信号通路的影响135-136
• 4 结论136
• 5 参考文献136-138
• 全文总结138-140
• 致谢140-141
• 攻读学位期间发表的学术论文目141-142

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 毛丽娟,许豪文;运动对TNF-α含量及其mRNA的影响[J];北京体育大学学报;2004年07期

2 白震民;王安利;李胜志;;运动对胰岛素抵抗模型大鼠骨骼肌GLUT4和PKBβmRNA表达的影响[J];北京体育大学学报;2010年06期

3 殷峻,陈名道,周丽斌,唐金凤,李凤英,陈家伦;长程高脂饮食对实验大鼠糖尿病形成的影响[J];中国医师杂志;2004年01期

4 程桦;肥胖、代谢综合征与炎症[J];国外医学.内分泌学分册;2004年03期

5 李晨钟,张素华,舒昌达,任伟;用高脂肪膳食复制胰岛素抵抗大鼠模型[J];基础医学与临床;2000年03期

6 许岭翎,向红丁,张荣,单惠敏,许荣q;高脂饮食诱发血糖升高的动物模型中瘦素与胰岛素变化的关系[J];基础医学与临床;2001年05期

7 袁荣华;黄起壬;柯临慧;;胰岛素抵抗机制的研究现状和进展[J];九江学院学报(自然科学版);2010年04期

8 陈颖丽,韩学尧,毛腾淑;PAI-1与Ⅱ型糖尿病血管病变关系的研究[J];临床荟萃;1999年08期

9 杨华;胰岛素抵抗与高血压、冠心病的关系[J];临床心血管病杂志;1997年02期

10 王志国;杨晔;;胰岛素抵抗与高血压研究进展[J];中华老年心脑血管病杂志;2006年07期

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 孙晖;生活方式干预对胰岛素抵抗大鼠脂肪组织肿瘤坏死因子α及其受体表达的影响[D];华中科技大学;2007年

2 焦平;游离脂肪酸诱导脂肪细胞炎症反应和胰岛素抵抗的分子机制研究[D];吉林大学;2009年

，

本文编号：584880