骨骼肌PGC-1α在高脂导致的胰岛素抵抗中的作用机制
本文关键词：骨骼肌PGC-1α在高脂导致的胰岛素抵抗中的作用机制，由笔耕文化传播整理发布。
【摘要】：胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)是2型糖尿病的重要发病机制,也是早期预防的关键环节。高脂是诱发IR的独立危险因素之一。过氧化物酶体增生物激活受体γ共激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptorγcoactivator 1α,PGC-1α)是一种核转录共激活因子,可调节线粒体生物发生、脂肪酸氧化、糖代谢等诸多生物过程。它与脂肪酸代谢和胰岛素敏感性关系密切。研究表明高脂饮食大鼠骨骼肌甘油三酯(TG)升高,PGC-1αm RNA和蛋白表达下降。在体实验表明,过表达PGC-1α增加了骨骼肌脂质利用,降低肌内脂质含量,同时改善了胰岛素信号,表现为磷酸化的蛋白激酶B(AKT)和葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)表达升高,增加了氧消耗。这表明高脂导致的胰岛素抵抗可能与PGC-1α下调有关。STARS(Striated activator of Rho signaling或Actin binding Rho activator)是一种在心肌、骨骼肌和平滑肌特异表达的肌动蛋白结合蛋白。研究发现2型糖尿病患者骨骼肌STARS的表达增加,且与胰岛素敏感性呈负相关。但是在给予急性耐力锻炼后,发现骨骼肌STARS表达升高,同时PGC-1α以及脂肪酸氧化的限速酶肉碱棕榈酰基转移酶(CPT-1β)表达也升高,抑制STARS可以降低CPT-1β的表达。STARS可能作为PGC-1α的下游靶点,发挥影响脂肪酸代谢的作用。STARS是否是PGC-1α的下游靶点,并通过进一步调控CPT-1β的表达影响脂肪酸代谢,进而影响胰岛素敏感性尚不清楚。本课题通过高脂饮食喂养的SD大鼠,造成胰岛素抵抗模型,分析骨骼肌PGC-1α,STARS及胰岛素信号通路中胰岛素受体底物-1(IRS-1)、AKT、GLUT4的表达变化。进一步采用棕榈酸孵育L6成肌细胞,构建骨骼肌细胞胰岛素抵抗模型,并通过质粒和小干扰RNA(small interference RNA,si RNA)技术调节肌细胞PGC-1α的表达,分析肌细胞STARS、脂肪酸氧化代谢和胰岛素信号通路相关基因和蛋白的表达变化,在细胞水平分析PGC-1α、STARS、CPT-1β与胰岛素抵抗的关系,探讨PGC-1α在高脂诱导的胰岛素抵抗中的作用机制,为研发防治胰岛素抵抗和2型糖尿病的药物提供新的作用靶点和理论依据。本研究分以下两部分:第一部分高脂诱导的胰岛素抵抗大鼠骨骼肌PGC-1α和STARS的表达目的:构建高脂饮食诱导的胰岛素抵抗大鼠模型,分析大鼠骨骼肌PGC-1α、STARS及胰岛素信号通路中各指标的表达变化。方法:24只雄性Sprague Dawley(SD)大鼠,体重125 145g,适应性喂养一周后随机分为两组:对照组(C)12只,给予基础饲料喂养;高脂组(HF)12只,给予高脂饲料喂养。基础饲料热量组成:碳水化合物65.5%,蛋白24.2%,脂肪10.3%;高脂饮食热量组成:碳水化合物20.1%,蛋白20.1%,脂肪59.8%。喂养6周后,应用清醒状态下高胰岛素正葡萄糖钳夹试验评估胰岛素抵抗模程度。6周后自腹主动脉处取血,处死大鼠,留取股四头肌。测定大鼠血总胆固醇(TC)、TG、血糖(Blood glucose,BG)及血清胰岛素(insulin,INS)。采用实时荧光定量PCR(Quantitative Real-time PCR)检测骨骼肌组织PGC-1α、STARS及胰岛素信号通路相关基因的表达。结果:1两组大鼠生化指标变化与对照组相比,高脂组BG(6.38±0.23 mmol/L vs 4.05±0.14 mmol/L)、INS(19.64±1.50 m U/L vs 11.70±0.86 m U/L)、TC(1.17±0.06 mmol/L vs 1.04±0.08 mmol/L)及TG(0.75±0.12 mmol/L vs 0.31±0.02 mmol/L)均明显高于对照组,差异均有统计学意义(均P0.05)。2两组大鼠胰岛素敏感性的比较高脂组葡萄糖输注率(GIR)明显低于对照组(14.74±0.42 mg·kg-1·min-1 vs 27.61±0.56 mg·kg-1·min-1),差异有统计学意义(P0.05)。3两组大鼠骨骼肌PGC-1α和STARS基因表达与对照组相比,高脂组骨骼肌PGC-1αm RNA表达显著降低,STARS m RNA表达明显升高,差异均有统计学意义(P0.05或P0.01)。4两组大鼠胰岛素信号通路的基因表达与对照组相比,高脂组骨骼肌IRS-1、AKT、GLUT4的m RNA表达均显著降低,差异均有统计学意义(均P0.01)。结论:1高脂饮食引起大鼠血脂增高,空腹血糖及胰岛素水平升高,葡萄糖输注率明显下降,导致胰岛素抵抗。2高脂饮食下调骨骼肌PGC-1α及胰岛素信号通路相关基因的表达,上调STARS的基因表达。第二部分PGC-1α在棕榈酸诱导的肌细胞胰岛素抵抗中的作用机制目的:分析PGC-1α、STARS、CPT-1β以及胰岛素信号通路在棕榈酸诱导的骨骼肌细胞胰岛素抵抗中的表达变化,探讨PGC-1α在高脂导致的胰岛素抵抗中的分子机制。方法:培养并诱导分化大鼠L6成肌细胞为骨骼肌细胞,将骨骼肌细胞随机分为两组:对照组(Con)和棕榈酸组(PA),建立棕榈酸诱导的骨骼肌细胞胰岛素抵抗模型。将Con组随机分为5个亚组:对照组(Con),空质粒组(pc DNA3),PGC-1α过表达组(pc DNA3/PGC-1α),si RNA阴性对照组(NC-si RNA),PGC-1α敲低组(si-PGC-1α)。将PA组随机分为3个亚组:棕榈酸组(PA),棕榈酸空质粒组(PA+pc DNA3),棕榈酸PGC-1α过表达组(PA+pc DNA3/PGC-1α)。转染成功后,采用葡萄糖氧化酶法检测各组细胞葡萄糖利用率评价胰岛素敏感性,采用Real-time PCR检测各组PGC-1α、STARS及脂肪酸氧化关键酶CPT-1β,胰岛素信号通路中IRS-1、AKT、GLUT4的m RNA表达,采用Western-blot的方法检测PGC-1α、STARS及脂肪酸代谢关键酶ACC及其磷酸化蛋白水平,胰岛素信号通路中IRS-1、p-IRS-1、AKT、p-AKT及GLUT4的蛋白表达量。多样本间比较采用完全随机设计单因素方差分析,两样本间比较采用t检验。结果:1 L6成肌细胞分化成功鉴定与未分化组细胞相比,分化组细胞分化标志性基因Desmin和Myogenin的表达明显增高,差异具有统计学意义(P0.01)。2 L6肌细胞PGC-1α、STARS及胰岛素信号通路相关基因的表达PA组葡萄糖含量较Con组明显升高(14.91±2.42 mmol/L vs 10.57±1.28 mmol/L),胰岛素敏感性下降。与Con组相比,PA组PGC-1α、IRS-1、AKT及GLUT4的m RNA的表达明显下降,STARS基因表达明显升高,差异均有统计学意义(均P0.05)。3上调PGC-1α表达对肌细胞STARS、脂肪酸氧化关键酶及胰岛素信号通路的影响转染PGC-1α质粒后,PGC-1α的基因及蛋白表达均明显升高,差异均有统计学意义(均P0.05),说明PGC-1α质粒转染成功。与Con组相比,pc DNA3/PGC-1α组STARS基因及蛋白表达明显下降(均P0.05)。与PA组相比,PA+pc DNA3/PGC-1α组STARS基因表达下降(P0.01)。pc DNA3/PGC-1α组CPT-1β基因表达较Con组均明显升高,p-ACC蛋白表达亦明显增加(均P0.05)。与PA组相比,PA+pc DNA3/PGC-1α组CPT-1β基因表达明显升高(P0.05)。与Con组相比,pc DNA3/PGC-1α组IRS-1、AKT、GLUT4的m RNA表达明显升高(均P0.05),IRS-1和AKT总蛋白表达无明显变化(P0.05),p-IRS-1表达显著降低,p-AKT的表达明显升高,GLUT4的蛋白表达明显升高(均P0.05或P0.01)。与PA组相比,PA+pc DNA3/PGC-1α组的IRS-1、AKT及GLUT4的m RNA表达明显升高(均P0.05)。4下调PGC-1α表达对肌细胞STARS、脂肪酸氧化及胰岛素信号通路的影响与Con组相比,NC-si RNA组的PGC-1α基因和蛋白表达均无明显变化,差异无统计学意义(P0.05),而si-PGC-1α组的PGC-1α的m RNA表达及蛋白表达均明显下降,差异有统计学意义(均P0.01),表明PGC-1α的si RNA转染成功。与Con组相比,si-PGC-1α组STARS基因和蛋白表达均明显增高,CPT-1βm RNA表达显著下降,p-ACC的蛋白表达明显降低,差异均有统计学意义(均P0.05)。ACC蛋白的表达无统计学差异(P0.05)。与Con组相比,si-PGC-1α组IRS-1、AKT、GLUT4的m RNA表达均明显下降,p-IRS-1的表达明显升高,p-AKT以及GLUT4的蛋白表达均明显降低,差异均有统计学意义(均P0.05或P0.01)。IRS-1和AKT总蛋白的表达较Con组无统计学差异(P0.05)。结论:1棕榈酸孵育造成大鼠骨骼肌细胞葡萄糖摄取率减少,胰岛素敏感性下降,同时伴有PGC-1α表达下降,STARS表达升高。2上调PGC-1α表达可以使得STARS表达下降,脂肪酸氧化关键酶CPT-1β表达增加,胰岛素信号通路相关指标表达升高。3下调PGC-1α表达可以增加STARS的表达,减少脂肪酸氧化相关基因、胰岛素信号通路的表达。4 PGC-1α可能通过调节STARS以及脂肪酸氧化关键基因CPT-1β表达,影响胰岛素信号传导,在高脂导致的胰岛素抵抗中发挥作用。
【关键词】：骨骼肌细胞 胰岛素抵抗 PGC-1α STARS 脂肪酸氧化 胰岛素信号传导通路
【学位授予单位】：河北医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R587.1
【目录】：
- 中文摘要4-9
- 英文摘要9-15
- 英文缩写15-16
- 引言16-18
- 第一部分 高脂诱导的胰岛素抵抗大鼠骨骼肌PGC-1α 和STARS的表达18-31
- 前言18
- 材料与方法18-24
- 结果24-25
- 附图25-27
- 附表27-28
- 讨论28-29
- 小结29
- 参考文献29-31
- 第二部分PGC-1α 在棕榈酸诱导的肌细胞胰岛素抵抗中的作用机制31-59
- 前言31
- 材料与方法31-45
- 结果45-48
- 附图48-56
- 讨论56-58
- 小结58
- 参考文献58-59
- 结论59-60
- 综述 STARS蛋白的调节与功能60-67
- 参考文献64-67
- 致谢67-68
- 个人简历68-69
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 傅诚强;胰岛素抵抗和择期性手术[J];国外医学.外科学分册;2001年03期
2 贾伟平;中国人群胰岛素抵抗的状况[J];国外医学.内分泌学分册;2002年04期
3 宁光;李长贵;洪洁;汤正义;李果;龚艳春;彭怡文;郭冀珍;沈卫峰;商淑华;罗邦尧;陈家伦;;胰岛素抵抗基础和临床研究[J];医学研究通讯;2002年11期
4 姚小皓,沈凯,李学军;胰岛素对中枢神经系统疾病的影响[J];生理科学进展;2003年01期
5 柯红林;;2型糖尿病中胰岛素抵抗发生机制的研究进展[J];国外医学(老年医学分册);2003年03期
6 常桂娟;胰岛素抵抗的环境因素[J];现代诊断与治疗;2004年02期
7 米杰 ,张力;胰岛素抵抗[J];中华预防医学杂志;2004年04期
8 王继旺,张素华,任伟,杜娟,陈静,包柄楠,汪志红,苗青;吸烟与胰岛素抵抗的相关性调查与分析[J];中国公共卫生;2004年08期
9 阳柳雪;刘红;;可溶性肿瘤坏死因子受体2与胰岛素抵抗[J];中国医学文摘.内科学;2004年01期
10 康艳明;阳跃忠;;胰岛素抵抗与缺血性心脑血管病变[J];中国医学文摘.内科学;2004年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 陈艳秋;宗敏;华莉;李臻;肖菲;孙建琴;;2型糖尿病患者肝脏脂肪与胰岛素抵抗的关系[A];中国营养学会老年营养分会第七次全国营养学术交流会“营养与成功老龄化”暨国家级继续教育项目“神经系统疾病医学营养治疗”资料汇编[C];2010年
2 陈艳秋;陈敏;宗敏;华莉;李臻;张鑫毅;孙建琴;;2型糖尿病患者肝脏脂肪分布与胰岛素抵抗[A];老年营养研究进展与老年营养供餐规范研讨会暨糖尿病肾病医学营养治疗进展学习班资料汇编[C];2011年
3 宋晓敏;耿秀琴;郭长磊;;胰岛素抵抗几个相关因素在公安人群中的状态与分析[A];中华医学会第六次全国内分泌学术会议论文汇编[C];2001年
4 游捷;陈瑶;黄培基;林哲章;;血清可溶性肿瘤坏死因子受体与胰岛素抵抗的关系[A];中华医学会第六次全国内分泌学术会议论文汇编[C];2001年
5 谢彬;陈上云;郭坚;刘薇;劳干诚;;监测真胰岛素观察胰岛素抵抗与胰岛素敏感性[A];中华医学会第六次全国内分泌学术会议论文汇编[C];2001年
6 尹义辉;王经武;;消胰抗治疗胰岛素抵抗的临床研究[A];第七次全国中医糖尿病学术大会论文汇编[C];2003年
7 吕圭源;刘赛月;;中药抗胰岛素抵抗研究进展[A];浙江省2005年中药学术年会论文集[C];2005年
8 王晓静;刘正齐;;一种简便实用且较准确评估胰岛素抵抗的新方法[A];全国中西医结合内分泌代谢病学术会议论文汇编[C];2006年
9 白秀平;李宏亮;杨文英;肖建中;王冰;杜瑞琴;楼大钧;;脂肪分存顺序与肝脏及肌肉胰岛素抵抗的关系[A];2006年中华医学会糖尿病分会第十次全国糖尿病学术会议论文集[C];2006年
10 孙勤;李伶;杨刚毅;欧阳凌云;陈渝;刘华;唐毅;Gunther Boden;;小鼠扩展胰岛素钳夹术的建立[A];2006年中华医学会糖尿病分会第十次全国糖尿病学术会议论文集[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 ;胰岛素小常识[N];保健时报;2004年
2 ;胰岛素抵抗，怎么办？[N];解放日报;2004年
3 中南大学湘雅二医院老年病科副教授 陈化;什么是“胰岛素抵抗”[N];健康报;2001年
4 张家庆 （教授）;适度锻炼身体改善胰岛素抵抗[N];上海中医药报;2003年
5 本报记者 韩晓英;注射胰岛素会成瘾吗[N];中国中医药报;2002年
6 张怡梅 刘 斌;恶性肿瘤与胰岛素抵抗[N];中国中医药报;2003年
7 健康时报特约记者 陈锦屏;胖人易发“胰岛素抵抗”[N];健康时报;2007年
8 殳雪怡;胰岛素抵抗 有办法“抵抗”吗[N];家庭医生报;2007年
9 刘文山;胰岛素抵抗[N];家庭医生报;2007年
10 孟怀东;“致命四重奏”与胰岛素抵抗[N];中国医药报;2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 殷青青;胰岛素抵抗大鼠脑组织损伤机制以及番茄红素的保护作用研究[D];山东大学;2015年
2 施琳颖;二氢杨梅素通过诱导细胞自噬改善骨骼肌胰岛素抵抗的作用及其机制研究[D];第三军医大学;2015年
3 隆敏;下丘脑室旁核神经肽Y长期过表达诱导外周胰岛素抵抗作用机制研究[D];第三军医大学;2015年
4 黄文辉;高胰岛素抑制肾脏尿酸排泄的基础与临床研究以及氯沙坦的干预机制[D];兰州大学;2015年
5 付锋;缺血后心肌胰岛素抵抗促发缺血性心力衰竭及其机制[D];第四军医大学;2015年
6 王宗保;NO-1886对糖脂代谢的影响及机制研究[D];南华大学;2014年
7 张真稳;小檗碱协同甘丙肽降低2型糖尿病鼠脂肪组织胰岛素抵抗的实验研究[D];扬州大学;2015年
8 汪心安;IRF9对小鼠非酒精性脂肪肝和胰岛素抵抗的调控作用及机制研究[D];武汉大学;2013年
9 郑涛;红景天苷改善胰岛素抵抗的作用及其机制[D];华中科技大学;2015年
10 陈茜;Betatrophin与胰岛素抵抗的相关性及机制研究[D];华中科技大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李晨;辛伐他汀、胰岛素联合用药对糖尿病大鼠下颌骨骨折愈合的影响[D];河北联合大学;2014年
2 贾晓娇;血清Vaspin、u樗亍⒅卦谌焉锾悄虿』颊咧兴郊坝胍鹊核氐挚沟墓叵礫D];河北医科大学;2015年
3 黄声;胰岛素抵抗与认知功能障碍的关系研究[D];福建医科大学;2015年
4 牛尚梅;骨骼肌PGC-1α在高脂导致的胰岛素抵抗中的作用机制[D];河北医科大学;2015年
5 安雨;血清视黄醇结合蛋白-4与2型糖尿病及肥胖的相关性研究[D];河北医科大学;2015年
6 陈旭;高胰岛素水平导致肥胖相关机制研究[D];郑州大学;2015年
7 刘晨曦;津力达改善棕榈酸诱导的肌细胞胰岛素抵抗的机制[D];河北医科大学;2015年
8 段力园;津力达颗粒对高脂诱导的HepG2细胞胰岛素抵抗影响的研究[D];河北医科大学;2015年
9 张东蛟;津力达对高脂诱导的胰岛素抵抗ApoE基因敲除小鼠脂肪组织中脂代谢的影响[D];河北医科大学;2015年
10 李贵平;黄芪甲苷对高胰岛素诱导人肾小球系膜细胞损伤的保护作用及机制研究[D];安徽医科大学;2015年
本文关键词：骨骼肌PGC-1α在高脂导致的胰岛素抵抗中的作用机制，由笔耕文化传播整理发布。
，本文编号：262332
本文链接：https://www.wllwen.com/yixuelunwen/nfm/262332.html
