运动改善胰岛素抵抗：骨骼肌线粒体解偶联蛋白3作用的探讨

摘要

目的：
　　通过高脂饲料喂养C57BL/6小鼠以建立胰岛素抵抗（IR）动物模型，再进行有氧运动干预，观察骨骼肌线粒体解偶联蛋白3（UCP3）、线粒体呼吸功能和游离脂肪酸（FFA）含量等，进而探讨UCP3在IR发生中的作用，与线粒体功能的关系，有氧运动对骨骼肌线粒体UCP3的表达和线粒体功能的影响，并探究其机制。
　　方法：
　　1）IR动物模型建立：8周龄雄性C57BL/6小鼠80只，经过适应性喂养一周，随机分为正常膳食和高脂膳食组，分别饲以正常饲料和高脂饲料。喂养8周后，检测相关指标以鉴定IR模型是否成功。待模型建立后，再次将正常膳食组随机分为正常膳食安静组（NC）和运动组（NE）；高脂膳食组随机分为高脂膳食安静组（HC）和高脂膳食运动组（HE）；
　　2）运动方案：各运动组小鼠进行为期8周的12米/分（75％VO2max）强度的跑台训练，1次/天，60分钟/次，5天/周。
　　3）指标检测：8周运动后检测空腹血糖（FBG）、空腹血清胰岛素（FINs）、态3、态4呼吸速率、ATP酶合成活力，骨骼肌游离脂肪酸（FFA）、线粒体UCP3和GLUT4表达以及骨骼肌油红O染色观察脂质沉积。
　　结果：
　　1）FBG，FINs和HOMA-IR的变化：HC组FBG、FINS和HOMA-IR显著高于NC组和NE组（p<0.01）；HE组FBG、FINS和HOMA-IR显著低于HC组（p<0.01），但仍显著高于NC组和NE组（p<0.01），高脂膳食和运动均对FBG、FINS和HOMA-IR有影响，并存在交互作用。
　　2）线粒体呼吸功能的变化：HC与 NC组相比小鼠骨骼肌线粒体态4呼吸显著升高（p<0.05），态3呼吸和RCR显著降低（p<0.01）；NE较NC组线粒体态3呼吸和呼吸控制比（RCR）显著升高（p<0.01），态4呼吸有下降趋势但无显著性；HE线粒体态3呼吸和RCR显著高于HC组（p<0.01），态4呼吸有下降趋势但无显著性。
　　3）线粒体ATP酶合成活力：NE组小鼠骨骼肌线粒体ATP酶合成活力显著高于NC组（p<0.05）；HC组显著低于NC组（p<0.01）；HE组显著高于HC组（p<0.01），与正常膳食NC组差异无显著性。
　　4）骨骼肌线粒体UCP3 mRNA和蛋白的表达：HC组小鼠骨骼肌线粒体蛋白UCP3 mRNA的表达NC组比显著升高了41.78%（p<0.01） UCP3蛋白表达显升高了69.47%；NE组与NC组相比mRNA和蛋白分别降低了25.37%和25.03%（p<0.01）；HE组UCP3 mRNA比HC降低了将近100%（p<0.01），蛋白降低56.64%（p<0.01）。
　　5）骨骼肌GLUT4 mRNA和蛋白的表达：HC组骨骼肌GLUT4 mRNA表达比NC组低49%（p<0.01），蛋白表达降低42.71%（p<0.01）；NE组骨骼肌细胞GLUT4 mRNA的表达比NC组高8%（p<0.05），蛋白表达却比NC组高73.81%（p<0.01）；HE组骨骼肌GLUT4 mRNA表达比HC组高40%（p<0.01），蛋白表达高36.9%（p<0.01）。
　　6）骨骼肌游离脂肪酸：HC组骨骼肌游离脂肪酸显著高于NC组（p<0.01）；各运动组显著低于对照组（p<0.01）；
　　7）UCP3蛋白与RCR、态4、骨骼肌FFA的相关性分析：RCR与UCP3蛋白水平呈显著负相关；UCP3与态4和骨骼肌FFA水平分别呈显著正相关。
　　8）形态学检测：油红O染色发现HC组的脂质沉积较多。
　　结论:
　　1）长期高脂膳食可诱导小鼠IR，表现为HOMA-IR升高并伴有骨骼肌脂质堆积。
　　2）长期高脂负荷所致IR小鼠骨骼肌线粒体态4呼吸增加，诱导呼吸链解偶联，下调RCR，呼吸功能降低；高脂状态下UCP3表达的上调，可能与代偿性增加FFA代谢，对抗IR的发生与发展有关。
　　3）长期有氧耐力训练可减少IR小鼠骨骼肌线粒体态4呼吸，增加线粒体能量转换偶联，提高线粒体呼吸功能；下调的骨骼肌UCP3表达，反映骨骼肌线粒体功能的适应能力增加，加速高脂状态下糖脂代谢速率，延缓IR的发生与发展。

目录

封面

声明

目录

中文摘要

英文摘要

1 前言

2 实验材料及研究方法

2.1 实验材料

2.2 实验方法

3 实验结果

3.1 高脂膳食诱导IR模型的建立

3.2 长期有氧运动训练和膳食干预对胰岛素抵抗的影响

3.2.1 对胰岛素敏感性的影响

3.2.2 对骨骼肌线粒体功能的影响

3.2.3 骨骼肌油红“O”染色

3.2.4 对骨骼肌游离脂肪酸含量的影响

3.2.5 对骨骼肌UCP3mRNA与蛋白表达的影响

3.2.6 UCP3蛋白水平，线粒体呼吸功能RCR，骨骼肌FFA相关性分析

3.2.7 对骨骼肌GLUT4 mRNA与蛋白表达的影响

4讨论

4.1 高脂诱导小鼠胰岛素抵抗模型的建立：

4.2 线粒体功能在胰岛素抵抗小鼠中显著下降

4.3 FFA与胰岛素抵抗

4.4 高脂诱导IR中UCP3表达变化及其延缓IR发展的作用

4.4.1 UCP3的生理功能

4.4.2 IR中UCP3蛋白上调节：负反馈的代偿作用

4.5 运动改善胰岛素抵抗

4.6 运动改善胰岛素抵抗与UCP3蛋白表达下降同时存在

5 结论

参考文献

综述

缩略词索引（ABBREVIATION）

致谢

研究生个人简介