有氧运动通过eNOS增强的线粒体功能改善老年大鼠心肌胰岛素抵抗

发布时间：2017-12-30 13:35

本文关键词：有氧运动通过eNOS增强的线粒体功能改善老年大鼠心肌胰岛素抵抗　出处：《第四军医大学》2007年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】： 研究背景机体衰老是导致缺血性心脏病高发病率和高死亡率的一个主要的独立危险因素,但这一过程的病理机制尚不清楚。研究显示,机体衰老可导致全身胰岛素抵抗( insulin Resistance, InsR ),且InsR与老年心血管疾病(cardiovascular diseases, CVD)的高发病率密切相关。然而,InsR的病理机制至今尚未阐明。近年的研究表明,线粒体功能下降可导致老年骨骼肌InsR。然而,衰老心肌是否也存在类似的线粒体功能下降现象及是否线粒体功能下降可导致衰老心肌InsR尚无报道。研究表明,胰岛素除具有不可替代的调节葡萄糖代谢功能外,还可通过激活内皮型一氧化氮合酶(endothening nitric oxide synthase, eNOS)增加一氧化氮(nitric oxide, NO)生成,进而保护细胞功能。然而,至今尚无直接证据表明老年心肌InsR与eNOS信号路径失调相关。运动(无论是有氧运动还是无氧运动)可促进组织摄取葡萄糖,提高外周胰岛素靶器官如骨骼肌、肝脏及脂肪组织的胰岛素敏感性,并可显著增强线粒体功能。此外,长期有规律的运动还可降低CVD的发病率。但运动是否能通过增强线粒体功能改善心肌胰岛素敏感性尚无报道。研究目的 (1)研究线粒体功能下降是否是老年心肌胰岛素抵抗的关键。 (2) eNOS信号系统下调是否在老年心肌胰岛素抵抗发生中发挥关键作用。 (3)有氧运动能否通过eNOS信号机制增强线粒体功能进而改善老年心肌胰岛素敏感性。研究方法 (1)老年(24月龄)雄性SD大鼠进行9周无负重游泳运动训练(60分钟/天,5天/周)建立运动动物模型。 (2)口服葡萄糖耐受性实验与腹腔注射胰岛素敏感性实验研究整体胰岛素敏感性改变。 (3)同位素标记法测定胰岛素诱导的心脏葡萄糖摄取及运动对其的影响。 (4) Western blots方法研究蛋白表达与eNOS磷酸化水平及运动对其的影响。 (5)使用试剂盒测定线粒体氧化磷酸化关键限速酶苹果酸脱氢酶(malatedehy drogenase, MDH)、琥珀酸脱氢酶(succinate dehydrogenase, SDH)、丙酮酸激酶(pyruvate kinase, PK)的活性及运动对其的影响。 (6) Clark氧电极法测定心肌组织氧耗及运动对其的影响。 (7)透射电子显微镜及实时定量PCR测定心肌线粒体的生物生成及运动对其的影响。 (8) Langendorff离体心脏灌流研究胰岛素心肌正性变力作用及运动对其的影响。实验结果 (1)长期有氧运动训练明显减缓老年大鼠体重增长并减少体脂含量(n=6, P0.05-0.01),显著提高老年大鼠心室与体重比值(n=6, P0.05),但运动训练对老年大鼠摄食量无明显影响(n=6, P0.05)。 (2)与成年大鼠相比,老年大鼠显示明显的全身InsR(n=6, P0.05),而有氧运动训练可显著改善老年大鼠整体胰岛素敏感性(n=6, P0.05-0.01)。 (3)与成年大鼠心肌相比,胰岛素刺激的老年大鼠心肌葡萄糖摄取明显下降(n=6, P0.01),且心肌葡萄糖转运载体4(glucose transporter, GLUT4)表达下调(n=6, P0.05)。表明,机体衰老导致心肌InsR。 (4)与成年大鼠心肌相比,老年大鼠心肌基础状态线粒体功能与胰岛素刺激的线粒体功能均显著降低(n=6, P0.01)。 (5)老年大鼠心肌eNOS表达与胰岛素刺激的eNOS磷酸化水平均明显下降(n=5, P0.01)。 (6)游泳运动训练显著改善老年大鼠心肌胰岛素敏感性,增强胰岛素刺激的线粒体功能(n=6, P0.01),上调eNOS表达(n=5, P0.01),提高胰岛素刺激的eNOS磷酸化水平(n=5, P0.01),进而增强胰岛素心肌正性变力作用(n=6, P0.05-0.01)。然而,游泳运动训练并未逆转衰老下调的GLUT4表达(n=6, P0.05)。用eNOS非选择性抑制剂L-硝基-精氨酸甲酯(Nω-Nitro-L-arginine methyl ester Hydrochloride, L-NAME)或eNOS特异性抑制剂Cavtratin显著阻断运动改善的心肌胰岛素敏感性及运动增强的线粒体对胰岛素的反应性,并减弱运动增强的胰岛素心肌正性变力作用。结论: (1) eNOS信号路径下调及由此所引起的线粒体功能下降是衰老诱发心肌胰岛素抵抗的关键。 (2)有氧运动训练通过上调eNOS信号路径并增强线粒体功能改善衰老心肌胰岛素敏感性。 (3)衰老明显降低胰岛素的心肌正性变力作用,而有氧运动训练可通过改善老年心肌胰岛素敏感性进而增强胰岛素的心肌正性变力作用。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：第四军医大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：R33

【引证文献】