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《华东师范大学》 2015年
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运动对糖尿病小鼠骨骼肌AMPK/SIRT1/NF-κB炎症信号通路的影响

张坦  
【摘要】:现代社会的进步已成功抵御了多种疾病,极大地延长了人类寿命、改善了人类生活质量。然而,长期高热量膳食与缺乏运动导致以胰岛索抵抗为主要病理特征的肥胖、糖尿病等代谢类疾病的发病率在全世界范围内逐年攀升。大量研究表明胰岛素抵抗与炎症密切相关,Spiegelman首次提出“胰岛素抵抗的核心是炎症”这一概念。肥胖、糖尿病往往伴随慢性炎症反应,主要表现为促炎因子包括肿瘤坏死因子(tumour necrosis factor-α, TNF-α)、白细胞介素-1β(interleukin-1β IL-1β)、转化生长因子(transforming growth factor, TGF-β)、单核细胞趋化蛋白-1 (monocyte chemotactic protein-1, MCP-1/CCL2)等水平的升高,而抗炎因子如白细胞介素-10(IL-10)表现为含量下降。因此,对炎症相关调控机制的研究对于深入理解胰岛素抵抗至关重要,而目前对炎症相关信号通路的研究主要集中于脂肪、肝脏等组织中的氨基末端激酶(Jun N-terminal kinase, JNK)、核因子κB (nuclear factor-κB, NF-κB)、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)等信号通路。最近越来越多的研究证实,骨骼肌也是机体慢性炎症发生、发展的又一重要组织,且炎症信号通路腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase, AMPK)/沉默信息因子2相关酶1 (silent mating type information regulation 2 homologl, SIRT1)/NF-κB可能参与其中,但目前关于运动对骨骼肌中AMPK/SIRT1/NF-κB通路介导的炎症反应影响的研究甚少。因此,本文通过构建糖尿病小鼠模型并施以运动干预来探究AMPK/SIRT1/NF-κB信号通路与骨骼肌炎症反应的内在联系及其与代谢性疾病的相关机制,以期为肥胖、糖尿病等代谢类疾病的运动防止提供理论依据及数据支持。目的:本论文通过建立糖尿病小鼠模型并对其进行为期6周游泳耐力运动干预,检测AMPK/SIRT1/NF-κB信号通路及骨骼肌炎症相关因子的表达,探讨耐力运动对骨骼肌中相关炎症相关因子及炎症信号通路的影响,阐述运动缓解骨骼肌炎症的机制,以期从骨骼肌炎症的角度为肥胖、糖尿病等代谢紊乱的防治提供新的思路。方法:4周龄清洁级雄性C57BL/6小鼠39只,体重为16.49±1.50(g)。随机抽取16只分为正常安静组(C)和正常运动组(E),每组各8只,全程喂以标准饲料。其余23只先高脂喂养4周,后注射链脲佐菌素(Streptozotocin, STZ)构建糖尿病小鼠模型(以空腹血糖大于9mmo/l做为糖尿病小鼠建模成功的标准)。随后从建模成功的糖尿病小鼠中随机抽取16只分为糖尿病安静组(D)、糖尿病运动组(DE),每组各8只,正常饲料喂养。E组和DE组的运动方案为:6周游泳耐力运动,1小时/天,5天/周。RT-PCR检测骨骼肌TNF-α、CCL2、IL-6、IL-10、AMPKal、AMPKa2、SIRT1、NF-κBp65的mRNA表达;Western Blotting检测AMPK、p-AMPK、SIRT1、NF-κBp65、AC-NF-κBP65等骨骼肌炎症信号通路基因的蛋白表达。结果:(1)与C组相比,E组小鼠体重显著降低(P0.05),同样地,D组小鼠体重显著也显著降低(P0.01);与D组相比,DE组小鼠体重无变化;与E组相比,DE组小鼠体重显著降低(P0.01)。(2)与C组相比,E组小鼠空腹血糖无变化,D组小鼠空腹血糖显著升高(P0.01);与D组相比,DE组小鼠空腹血糖显著降低(P0.05)。(3)与C组相比,E组TNF-α、CCL2 mRNA表达呈降低趋势,但IL-6和IL-10 mRNA表达显著升高,其中IL-6 mRNA升高具有显著性差异(P0.05), IL-10 mRNA表达升高具有极显著性(P0.01);与C组相比,D组TNF-α mRNA表达则呈上升趋势,CCL2与IL-6 mRNA表达呈降低趋势,IL-10mRNA表达显著降低(P0.01);与D组相比,DE组TNF-α mRNA表达显著降低(P0.05),CCL2 mRNA表达呈降低趋势,IL-6 mRNA表达呈升高趋势,IL-10 mRNA表达显著升高(P0.01);与E组相比,DE组TNF-α mRNA表达无明显变化,CCL2与IL-10 mRNA表达呈升高趋势,IL-6 mRNA表达显著下降(P0.05)。(4)与C组相比,E组AMPKαlmRNA表达无变化,AMPKα2mRNA、AMPK蛋白、p-AMPK蛋白以、AMPK活性及SIRT1 mRNA和SIRT1蛋白表达均呈上升趋势,但NF-κBp65 mRNA与蛋白表达、AC-NFκBp65蛋白表达及NFκBp65乙酰化水平均呈下降趋势;与C组相比,D组AMPKα1mRNA和AMPKa2mRNA表达无变化,而AMPK蛋白、p-AMPK蛋白以及AMPK活性、SIRT1 mRNA与SIRT1蛋白表达均呈下降趋势,且AMPK蛋白表达和AMPK活性的下降具有显著性差异(P0.05),而NF-κBp65 mRNA及蛋白表达、AC-NFicBp65蛋白表达和NFκBP65乙酰化水平均呈上升趋势,且NF-κBP65 mRNA表达上升具有极显著性差异(P0.01);与D组相比,DE组AMPKal及AMPKa2 mRNA、SIRT1蛋白表达呈上升趋势,且AMPKa2及SIRT1 mRNA表达升高具有极显著性差异(F0.01), AMPK及p-AMPK蛋白表达和AMPK活性升高具有显著性差异(P0.05),但NF-KBp65 mRNA及蛋白、AC-NFκBp65蛋白表达和NFrκBp65乙酰化水平均呈下降趋势,且NF-κBp65蛋白表达下降具有极显著性差异(P0.01);与E组相比,DE组AMPKα1、AMPKa2及NF-κBp65 mRNA、AC-NFKBp65蛋白表达和NFκBp65乙酰化水平表达呈上升趋势,SIRT1 mRNA表达升高具有极显著性差异(P0.01),但AMPK、p-AMPK, SIRT1及NF-κBP65蛋白表达和AMPK活性均呈下降趋势。结论:(1)糖尿病小鼠的体重显著降低,空腹血糖显著升高。6周游泳运动虽对体重无影响,但显著降低其空腹血糖。(2)糖尿病小鼠骨骼肌中抗炎因子IL-10 mRNA表达显著降低。6周游泳运动能够显著减少促炎因子TNF-α mRNA表达,同时显著增加抗炎因子IL-10 mRNA表达,提示炎症相关因子可能参与运动缓解慢性炎症的分子机制。(3)糖尿病小鼠骨骼肌中AMPK蛋白表达及活性显著下降,SIRT1蛋白表达及NF-κBp65乙酰化水平无变化,但伴随有NF-κBp65mRNA表达显著上升。提示AMPK/SIRT1/NF-κB信号通路中AMPK的表达受抑制导致NF-κB转录水平显著上调,进而减少下游靶基因IL-lOmRNA表达。6周游泳运动能够显著增加AMPK基因表达、活性及SIRT1 mRNA表达,而NF-κBp65蛋白表达显著下降,同时NF-κB下游靶基因TNF-α mRNA表达显著降低,IL-10 mRNA表达显著增加。提示6周游泳运动能够缓解糖尿病所引起的AMPK/SIRTI/NF-κB通路被抑制效应。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:R87

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