mTOR在耐力運動改善高脂膳食大鼠骨骼肌線粒體氧化代謝酶和調(diào)節(jié)基因表達中的作用.pdf

1、研究背景和目的：高脂飲食是引發(fā)胰島素抵抗和2型糖尿病的重要誘因，而運動則可改善胰島素抵抗和2型糖尿病。研究表明耐力運動可改善高脂膳食大鼠骨骼肌線粒體氧化代謝。雷帕霉素靶蛋白（mTOR）作為胰島素信號和能量信號的重要整合感受器，小鼠轉(zhuǎn)基因技術(shù)顯示抑制骨骼肌mTOR活性可降低骨骼肌線粒體功能并下調(diào) PGC-1α表達，但 mTOR在耐力運動改善高脂膳食大鼠骨骼肌線粒體氧化代謝中的作用并不清楚。本研究擬探討耐力運動改善骨骼肌線粒體代謝酶和調(diào)節(jié)基

2、因中mTOR的作用。
　　研究對象與方法：SPF級雄性SD大鼠40只，適應(yīng)性喂養(yǎng)一周后淘汰體重增長緩慢大鼠6只，34只大鼠中，10只為正常膳食，剩余24只為高脂膳食。高脂飲食組高脂飲食大鼠喂養(yǎng)6周后,大鼠隨機成4組：高脂飼料+安靜對照組（H組）、高脂飼料+運動組（HE組）、高脂飼料+雷帕霉素（HR）、高脂飼料+運動+雷帕霉素（HER組）,每組6只。所有大鼠適應(yīng)性運動一周后，運動干預(yù)從第八周開始連續(xù)4周。雷帕霉素注射大鼠則從第十周起

3、每日腹腔注射雷帕霉素（2mg/kg），高脂組、高脂運動組腹腔注射等量的生理鹽水。干預(yù)4周，其間每周稱體重和進食量。實驗結(jié)束前兩天進行糖耐量和胰島素耐量試驗。最后大鼠禁食12小取材。取腹主動脈血，用于測定空腹血糖（FBS）、血漿甘油三酯（FTG）和血漿胰島素（FINS），稱取腹腔和睪周脂肪重；同時快速取下比目魚肌和趾長伸肌，并置于液氮中保存待用。用熒光定量 PCR法檢測骨骼肌丙酮酸脫氫酶激酶4（PDK4）、肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1β(CPT1

4、β)、解耦聯(lián)蛋白2(UCP2)、解耦聯(lián)蛋白3(UCP3)、細(xì)胞色素C氧化酶4(COX4)、過氧化物酶體增殖物激活體輔激活因子1α(PGC-1α)、過氧化物酶體增殖物激活體輔激活因子1β(PGC-1β)、過氧化物酶增殖體激活受體α(PPARα)、過氧化物酶增殖體激活受體β(PPARβ)mRNA含量。
　　研究結(jié)果：1.體重、體脂及生化指標(biāo)變化：（1）體重和體脂：運動和雷帕霉素皆顯著降低大鼠體重和體脂相對含量（P<0.05），其中HE

5、組，HR組，HER組大鼠的脂肪含量均比H組大鼠的脂肪含量低。(2)血生化指標(biāo)：運動和雷帕霉素對高脂膳食大鼠FBS、FTG、FINS尚未造成顯著改變(P>0.05）。
　　2.腹腔糖耐量和腹腔胰島素耐量試驗：（1）糖耐量：運動可顯著改善糖耐量，但雷帕霉素明顯惡化糖耐量。進一步分析顯示：30分鐘的時候，HR組血糖濃度高于 HE組，差異顯著（P<0.05），60分鐘的時候，HR組血糖高于 H組、HE組(P<0.05)。（2）胰島素耐量：

6、運動改善高脂大鼠胰島素耐量，但雷帕霉素惡化胰島素耐量。進一步分析顯示：30分鐘，H組、HER組血糖低于HR組血糖，差異顯著（P<0.05）,HE組血糖顯著低于HR組（P<0.01）,當(dāng)?shù)竭_60分鐘的時候，HR組血糖高于其他三組，并且 HR組與 H組，HE組，HER組均有顯著性差異（P<0.05）。
　　3.骨骼肌線粒體氧化酶和調(diào)節(jié)基因：（1）耐力運動顯著升高高脂大鼠趾長伸肌UCP2mRNA、PPARαmRNA、COX4mRNA的表

7、達（P<0.05），雷帕霉素升高高脂大鼠趾長伸肌PGC-1αmRNA和UCP2mRNA（P<0.05），且雷帕霉素與運動有交互影響，兩者進一步升高高脂大鼠趾長伸肌CPT1βmRNA和UCP2mRNA。（2）運動對高脂膳食大鼠比目魚肌PGC-1αmRNA、PGC-1βmRNA、UCP2mRNA、UCP3mRNA、PPARαmRNA、PPARβmRNA、CPT1βmRNA、PDK4mRNA、COX4mRNA的表達皆沒有影響；雷帕霉素降低高脂

8、膳食大鼠比目魚肌CPT1βmRNA、PDK4mRNA，但對PGC-1αmRNA、PGC-1βmRNA、UCP2mRNA、UCP3mRNA、PPARαmRNA、PPARβmRNA、COX4mRNA的表達則沒有影響。
　　結(jié)論：（1）運動和雷帕霉素皆顯著降低大鼠體重和體脂，且雷帕霉素與運動有協(xié)同影響，進一步降低高脂大鼠體重和體脂，運動改善糖耐量和胰島素耐量，但雷帕霉素惡化糖耐量和胰島素耐量。
　　（2）雷帕霉素升高高脂大鼠趾長伸