長期有氧運動通過Akt-eNOS信號機制增強心肌胰島素敏感性.pdf

1、研究背景: 改善心肌胰島素敏感性對維持心血管正常生理功能至關(guān)重要。運動可改善外周胰島素靶器官胰島素敏感性。然而，運動是否可改善心肌胰島素敏感性并未引起人們的關(guān)注。Huisamen等最近報道，短期游泳運動顯著促進Zucker肥胖糖尿病大鼠心臟葡萄糖轉(zhuǎn)運載體4（glucose transporter 4, GLUT4）表達并增加糖尿病心臟胰島素誘導(dǎo)的蛋白激酶B（protein kinase B, Akt）磷酸化，表明Akt在心肌胰島

2、素敏感性改善過程中起重要作用。然而，運動通過Akt改善心肌胰島素敏感性的下游信號分子并不清楚。我們前期研究發(fā)現(xiàn)，胰島素可通過Akt激活內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide, eNOS），增加一氧化氮（nitric oxide, NO）生成，進而保護缺血/再灌誘發(fā)的心肌損傷。這一研究結(jié)果提示，運動通過Akt改善心肌胰島素敏感性的下游機制可能與eNOS相關(guān)。 NO直接參與心血管正常功能的維持。研究發(fā)

3、現(xiàn)，增加eNOS表達可顯著提高心肌細胞的收縮功能。在骨骼肌、肝臟、脂肪組織中，胰島素可依NO依賴性方式促進葡萄糖攝取。敲除eNOS基因可導(dǎo)致肝臟及其它外周組織出現(xiàn)胰島素抵抗，并且Ⅱ型糖尿病患者的eNOS信號系統(tǒng)功能明顯下降。以上研究表明，內(nèi)源性eNOS-NO信號系統(tǒng)在胰島素調(diào)控靶器官生理功能過程中發(fā)揮重要作用，其功能下降或缺失可誘發(fā)胰島素抵抗。然而，內(nèi)源性eNOS-NO系統(tǒng)在運動改善心肌胰島素敏感性中的作用尚不清楚。 研究目的:

4、 （1）運動是否能夠增強心肌胰島素敏感性。 （2）內(nèi)源性eNOS-NO 信號系統(tǒng)在運動增強心肌胰島素敏感性中的作用。 實驗方法: （1）雄性SD 大鼠十周無負重游泳運動訓(xùn)練（3 小時/天，5 天/周）建立運動動物模型。 （2）口服葡萄糖耐受性實驗（oral glucose tolerance test, OGTT）與腹腔注射胰島素敏感性實驗（insulin sensitivity test,

5、IST）研究大鼠整體胰島素敏感性改變。 （3）超速離心法分離心肌細胞膜后測定胰島素誘導(dǎo)的GLUT4 轉(zhuǎn)位及運動對GLUT4 轉(zhuǎn)位的影響。 （4）采用同位素標記法測定胰島素誘導(dǎo)的心臟葡萄糖攝取及運動對心臟葡萄糖攝取的影響。 （5）采用Western blot 方法研究心肌胰島素受體后信號蛋白分子的表達與磷酸化及運動對心肌胰島素受體后信號蛋白分子的影響。 （6）酶解法分離鈣耐受性心室肌細胞，采用動緣探測

6、系統(tǒng)測定心肌細胞收縮舒張功能，同步記錄心肌細胞鈣瞬變。 （7）采用Langendorff 離體心臟灌流系統(tǒng)研究胰島素心肌正性變力作用及運動對胰島素心肌正性變力作用的影響。 實驗結(jié)果: （1）十周游泳運動明顯減緩大鼠體重生長并減少體脂含量，且顯著提高大鼠的攝食量及心臟、心室與體重的比值（與安靜組相比，p<0.01，n=10）。 （2）十周游泳運動明顯改善大鼠整體胰島素敏感性并顯著增強胰島素刺激的心肌葡萄糖

7、攝取及GLUT4 轉(zhuǎn)位（與安靜胰島素處理組相比，p<0.01，n=6），但十周游泳運動對心肌GLUT4 表達無明顯影響（與安靜對照組相比，p<0.01，n=5）。 （3）十周游泳運動顯著提高胰島素受體底物2（insulin receptor substrate 2,IRS2）、磷脂酰肌醇3 激酶（phosphatidylinositol 3-kinase, PI3-kinase）、Akt 與eNOS 的表達（與安靜對照組相比，

8、p<0.01，n=5）。 （4）胰島素處理后，運動大鼠心肌和安靜大鼠心肌eNOS 磷酸化分別增加3.6 倍和2.2 倍（兩組相比， p<0.01，n=5），Akt 磷酸化分別增加3.0和1.9 倍（兩組相比， p<0.01，n=5），且運動進一步增強胰島素誘導(dǎo)的心肌NO 生成（與安靜胰島素處理組相比，p<0.01，n=6）。 （5）PI3-kinase 特異性抑制劑LY294002 和NOS 非特異抑制劑L-硝基-精

9、氨酸甲酯（Nω-nitro-L-arginine methyl ester hydrochloride, L-NAME）在運動大鼠心臟可顯著阻斷胰島素誘導(dǎo)的葡萄糖攝取及GLUT4 轉(zhuǎn)位（與運動胰島素處理組相比，p<0.01，n=6）。 （6）心肌胰島素敏感性改善顯著增強胰島素心肌正性變力作用。LY294002和L-NAME 不僅阻斷運動誘導(dǎo)的心肌胰島素敏感性改善作用，且阻斷運動提高的胰島素心肌正性變力作用。 結(jié)論: