有氧運動通過eNOS增強的線粒體功能改善老年大鼠心肌胰島素抵抗.pdf

1、研究背景: 機體衰老是導(dǎo)致缺血性心臟病高發(fā)病率和高死亡率的一個主要的獨立危險因素，但這一過程的病理機制尚不清楚。研究顯示，機體衰老可導(dǎo)致全身胰島素抵抗（ insulin Resistance, InsR ），且InsR 與老年心血管疾?。╟ardiovascular diseases, CVD）的高發(fā)病率密切相關(guān)。然而，InsR的病理機制至今尚未闡明。近年的研究表明，線粒體功能下降可導(dǎo)致老年骨骼肌InsR。 然而，衰老

2、心肌是否也存在類似的線粒體功能下降現(xiàn)象及是否線粒體功能下降可導(dǎo)致衰老心肌InsR尚無報道。 研究表明，胰島素除具有不可替代的調(diào)節(jié)葡萄糖代謝功能外，還可通過激活內(nèi)皮型一氧化氮合酶(endothening nitric oxide synthase, eNOS)增加一氧化氮(nitric oxide, NO)生成，進而保護細胞功能。然而，至今尚無直接證據(jù)表明老年心肌InsR與eNOS信號路徑失調(diào)相關(guān)。 運動（無論是有氧運動

3、還是無氧運動）可促進組織攝取葡萄糖，提高外周胰島素靶器官如骨骼肌、肝臟及脂肪組織的胰島素敏感性，并可顯著增強線粒體功能。此外，長期有規(guī)律的運動還可降低CVD的發(fā)病率。但運動是否能通過增強線粒體功能改善心肌胰島素敏感性尚無報道。 研究目的: (1) 研究線粒體功能下降是否是老年心肌胰島素抵抗的關(guān)鍵。 (2) eNOS信號系統(tǒng)下調(diào)是否在老年心肌胰島素抵抗發(fā)生中發(fā)揮關(guān)鍵作用。 (3) 有氧運動能否通過eNO

4、S信號機制增強線粒體功能進而改善老年心肌胰島素敏感性。 研究方法: (1) 老年（24月齡）雄性SD大鼠進行9周無負重游泳運動訓(xùn)練（60分鐘/天，5天/周）建立運動動物模型。 (2) 口服葡萄糖耐受性實驗與腹腔注射胰島素敏感性實驗研究整體胰島素敏感性改變。 (3) 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其的影響。 (4) Western blots方法研究蛋白表達與eNOS磷酸

5、化水平及運動對其的影響。 (5) 使用試劑盒測定線粒體氧化磷酸化關(guān)鍵限速酶蘋果酸脫氫酶(malatedehy drogenase, MDH)、琥珀酸脫氫酶(succinate dehydrogenase,SDH)、丙酮酸激酶(pyruvate kinase, PK)的活性及運動對其的影響。 (6) Clark氧電極法測定心肌組織氧耗及運動對其的影響。 (7) 透射電子顯微鏡及實時定量PCR測定心肌線粒體的生

6、物生成及運動對其的影響。 (8) Langendorff離體心臟灌流研究胰島素心肌正性變力作用及運動對其的影響。 實驗結(jié)果: (1) 長期有氧運動訓(xùn)練明顯減緩老年大鼠體重增長并減少體脂含量（n=6,P<0.05-0.01），顯著提高老年大鼠心室與體重比值（n=6, P<0.05），但運動訓(xùn)練對老年大鼠攝食量無明顯影響（n=6, P>0.05）。 (2) 與成年大鼠相比，老年大鼠顯示明顯的全身InsR

7、（n=6, P<0.05），而有氧運動訓(xùn)練可顯著改善老年大鼠整體胰島素敏感性（n=6, P<0.05-0.01）。 (3) 與成年大鼠心肌相比，胰島素刺激的老年大鼠心肌葡萄糖攝取明顯下降（n=6, P<0.01），且心肌葡萄糖轉(zhuǎn)運載體4(glucose transporter, GLUT4)表達下調(diào)（n=6, P<0.05）。表明，機體衰老導(dǎo)致心肌InsR。 (4) 與成年大鼠心肌相比，老年大鼠心肌基礎(chǔ)狀態(tài)線粒體功能

8、與胰島素刺激的線粒體功能均顯著降低（n=6, P<0.01）。 (5) 老年大鼠心肌eNOS表達與胰島素刺激的eNOS磷酸化水平均明顯下降（n=5, P<0.01）。 (6) 游泳運動訓(xùn)練顯著改善老年大鼠心肌胰島素敏感性，增強胰島素刺激的線粒體功能（n=6, P<0.01），上調(diào)eNOS 表達（n=5, P<0.01），提高胰島素刺激的eNOS 磷酸化水平（n=5, P<0.01），進而增強胰島素心肌正性變力作用（n

9、=6, P<0.05-0.01）。然而，游泳運動訓(xùn)練并未逆轉(zhuǎn)衰老下調(diào)的GLUT4 表達（n=6, P>0.05）。用eNOS 非選擇性抑制劑L-硝基-精氨酸甲酯(Nω-Nitro-L-arginine methyl ester Hydrochloride, L-NAME)或eNOS 特異性抑制劑Cavtratin 顯著阻斷運動改善的心肌胰島素敏感性及運動增強的線粒體對胰島素的反應(yīng)性，并減弱運動增強的胰島素心肌正性變力作用。 結(jié)