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《华东师范大学》 2017年
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运动与生酮饮食对STZ诱导的Ⅱ型糖尿病小鼠葡萄糖稳态及肝脏脂代谢的作用及机制研究

张强  
【摘要】:糖尿病是威胁全球人类身体健康的非传染性疾病之一,不但给患者个人造成了极大的健康负担,而且也给国家和社会造成了沉重的经济负担。国际糖尿病联盟(IDF)最新统计数据显示,2016全球约约有4.15亿成年糖尿病患者,据估计,2040年全球成年糖尿病患者将达到6.42亿。糖尿病发病机制极为复杂,至今为止,尚无任何方法可完全治愈糖尿病。目前二型糖尿病主要治疗手段有药物治疗、饮食治疗以及合理的体育活动。由于药物的安全性以及除二甲双胍外大多数糖尿病药物疗效有限或价格昂贵,因此,非药疗法越来越受到人们的重视。临床研究发现,生酮饮食(Ketogenic Diet,KD)作为一种糖尿病的干预手段可对患者的糖代谢稳态产生良性影响,并开始用于二型糖尿病患者的临床治疗。然而,近几年有研究发现糖尿病小鼠长期生酮饮食可能导致肝脏组织脂肪代谢紊乱,甚至诱发脂肪肝。临床及动物研究显示不同方式运动对脂肪肝的预防、治疗均有一定的积极作用,但是运动能否改善生酮饮食治疗所导致的肝脏组织脂肪代谢紊乱仍待研究。目的:(1)探究生酮饮食对糖尿病小鼠糖、脂代谢的影响及其机制。(2)探究生酮饮食联合不同方式运动对糖尿小鼠肝脏脂代谢影响及其机制。方法:雄性C57BL/6J小鼠(3-5周龄),共85只,适应性饲养3天,随机挑选出10只作为正常对照组(NC),采用标准普通饲料喂养。另外75只小鼠首先采用45%高脂饲料喂养4周,之后100 mg/kg BW腹腔注射STZ,连续三次空腹血糖水平高于11.1 mmol/l,判断为Ⅱ型糖尿病造模成功。此次实验中共有58只小鼠造模成功,根据体重和血糖水平选取32只,将其分为糖尿病对照组(HFD,n=8)、生酮饮食组(KD,n=8)、生酮饮食高强度间歇运动组(KH,n=8)、生酮饮食有氧运动组(KA,n=8)。每次运动前、后进行5min,8m/min的准备活动和整理活动,KH组采取8周无坡度跑台训练,高强度运动4 min,积极性休息2 min,速度由17m/min增至24m/min,每次运动60min,3次/周;KA组采取8周无坡度跑台训练,12m/min速度运动60min,每次运动60min,5次/周。结果:(1)与 NC 组相比较,HFD 组小鼠 FBG(p0.01)、HbAlc(p0.05),血清 Glu(p0.05)、Insulin(p0.05),HOMA-IR(p0.05)及日饮水量(p0.05)显著上升,HOMA-ISI(p0.05)显著降低;KD组HOMA-ISI(p0.05)显著上升,血清 Insulin(p0.05)、HOMA-IR(p0.05)体重(p0.05)显著下降,FBG、HbAlc、血清Glu以及日饮水量无显著差异;KH组HOMA-ISI(p0.05)显著上升,HOMA-IR(p0.05)、血清 Insulin(p0.05)和体重(p0.05)显著下降,FBG、HbAlc、血清Glu及日饮水量无显著差异;KA组小鼠血清Insulin(p0.05)、体重(p0.05)显著下降,FBG、HbAlc、血清 Glu、HOMA-IR、HOMA-ISI 以及日饮水量无显著差异;与HFD组相比较,KD组、KH组以及KA组HOMA-ISI(p0.05)、均显著升高;KD 组、KH 组以及 KA 组 FBG(p0.01)、HbAlc(p0.05),血清 Insulin(p0.05)、Glu(p0.05),HOMA-IR(p0.05)、体重(p0.05)及日饮水量(p0.05)显著下降。与NC组相比较,KD组、KH组以及KA组小鼠G6PC以及PCK1 mRNA表达均显著降低(p0.01);与HFD组相比较,KD组、KH组、KA组小鼠G6PC以及PCK1 mRNA表达均显著降低(p0.01)。(2)与 NC 组相比较,HFD 组血清 ALT(p0.01)、TC(p0.05)、LDL-C(p0.05)、肝指数(p0.01)、肝脏TG(p0.01)、NEFA(p0.01)水平显著升高,附睾脂肪%显著降低(p0.05),血清TG、HDL-C、AST水平无显著变化;KD组血清 TC(p0.05)、TG(p0.05)、HDL-C(p0.05)、ALT(p0.01)、AST(p0.05),附睾脂肪%(p0.01)、肝指数(p0.01)、肝脏 TG(p0.01)、NEFA(p0.05)显著升高;与HFD组相比较,KD组血清HDL-C(p0.05)、附睾脂肪%(p0.01)显著升高,血清LDL-C水平、肝指数显著降低(p0.05),血清AST、ALT、TG、TC及肝脏组织TG、NEFA水平无显著差异。肝脏HE以及油红染色显示,NC组小鼠肝脏的肝小叶结构完整,HFD组小鼠肝脏脂肪空泡较多,细胞膜结构不清晰,KD组小鼠肝脏也出现较多明显的脂肪空泡;肝脏MASSON染色显示,与NC组相比较,HFD组及KD组小鼠肝脏组织均出现了不同程度的纤维化。(3)与NC组相比,HFD组小鼠肝脏组织脂代谢相关基因CIDEA(p0.01)、SCD1(p0.05)、ACC1(p0.01)、ACC2(p0.01)、SREBP1(p0.05)、CPT1A(p0.001)的mRNA水平出现显著上升,FAS、AMPKa1的mRNA表达水平未有显著变化,AMPKa2的mRNA水平显著降低(p0.05);KD组CIDEA、FAS、SCD1、SREBP1、ACC1、ACC2、CPT1A 的 mRNA 水平均显著上升(p0.01),AMPKa1(p0.05)、AMPKa2(p0.01)的 mRNA 表达水平显著下降;与 HFD组相比较可以发现,生KD组小鼠肝脏组织AMPKa2的mRNA表达水平显著下降,SCD1(p0.05)、AMPKa2(p0.05)以及 CPT1A(p0.01)的 mRNA 相对表达均显著上升,CIDEA、FAS、SREBP1、ACC1、ACC2、AMPKa1 的 mRNA表达水平未有显著差异。(4)与NC组相比,HFD组小鼠肝脏的FAS蛋白表达水平显著上升(p0.01),ATGL、P-ACC/ACC 蛋白表达水平出现显著下降(p0.05),HSL、MGL、PPARα、PPARγ、CPT1A蛋白表达水平以及P-AMPK/AMPK蛋白比值未发生显著变化,生酮饮食组小鼠肝脏P-AMPK/AMPK蛋白比值出现显著下降(p0.05),FAS(p0.01)、PPARγ(p0.05)、CPT1A(p0.05)蛋白表达出现显著上升,HSL、ATGL、MPGL、PPARα蛋白表达以及P-ACC/ACC蛋白比值无显著变化;与糖尿病对照组相比,生酮饮食组小鼠肝脏FAS蛋白及P-AMPK/AMPK蛋白表达比值显著下降(p0.05),ATGL、CPT1A、PPARα蛋白表达显著提高(p0.05),而HLS、MGL、PPARy蛋白表达以及P-ACC/ACC蛋白比值无显著变化。(5)与KD组相比较,KA组糖尿病小鼠血清TG(p0.05)、ALT(p0.01)、AST(p0.05)、HDL-C(p0.01),肝脏 TG(p0.01)、NEFA(p0.01)水平显著降低,血清LDL-C(p0.01)的水平显著升高;肝指数及附睾脂肪%未发生明显差异,KH 组血清 LDL-C(p0.01)水平显著提高,血清 ALT(p0.05)、TC(p0.05)、肝脏TG(p0.05)水平显著降低,血清TG、AST水平、肝脏组织NEFA含量及肝指数、附睾脂肪%未发生明显变化。肝脏HE、油红染色显示,与KD组相比,KA组小鼠肝细胞形态趋向于正常,脂肪脂滴含量明显减少,KH组肝细胞结构较为清晰,肝细胞内脂滴含量减少;肝脏MASSON染色显示,与KD组相比,KH纤维化程度稍有降低,KA组肝脏纤维化显著降低。(6)与KD组相比,KH组及KA组小鼠肝脏组织G6PC的mRNA相对表达量均显著降低(p0.05),KA组小鼠肝脏组织G6PC活性显著下降(p0.05),而KH组无显著差异。与KD组相比,生酮饮食联合高强度间歇运动或有氧运动干预均可使糖尿病小鼠肝脏PCK1的mRNA相对表达量显著降低(p0.01),且均可显著降低小鼠肝脏组织PCK1的活性(p0.05)。与KD组相比,KH组小鼠肝脏组织 CIDEA(p0.01)、FAS(p0.01)、SCD1(p0.05)、SREBP1(p0.01)、ACC1(p0.01)的 mRNA 相对表达显著降低,ACC2(p0.05)、AMPKa2(p0.01)、CPT1A(p0.05)的mRNA相对表达含量显著提高,AMPKa1的mRNA影响则不明显。KA组小鼠肝脏组织CIDEA、FAS、SCD1、SREBP1、ACC1、ACC2的mRNA相对表达量(p0.01)显著降低,肝脏AMPKa1、AMPKa2、CPT1A(p0.01)的mRNA相对表达量显著提高。(7)与KD组相比较,KA组肝脏FAS、HSL、ATGL蛋白表达无显著变化,MGL、CPT1A的蛋白表达、P-AMPK/AMPK、P-ACC/ACC蛋白表达的比值均显著升高(p0.05),KH 组 HSL、ATGL、MGL、CPT1A 的蛋白表达、P-ACC/ACC蛋白表达的比值均无显著变化,FAS蛋白表达显著降低(p0.05)P-AMPK/AMPK蛋白表达的比值均显著上升(p0.05)。结论:(1)生酮饮食及生酮饮食联合运动干预均可显著改善STZ诱导的Ⅱ型糖尿病小鼠血糖控制。(2)长期生酮饮食,有可能会导致STZ诱导的T2DM小鼠肝脏组织脂肪积累,产生脂肪肝。(3)生酮饮食结合有氧运动干预或生酮饮食结合高强度间歇运动干预,均可有效缓解单独使用生酮饮食所导致糖尿病小鼠肝脏组织脂肪积累,且有氧运动效果更明显。(4)有氧运动可能通过激活AMPK/ACC/CPT1A信号通路加速糖尿病小鼠肝脏组织脂肪氧化,减缓脂肪肝发生进程,而高强度间歇运动则不依赖此调节途径。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:R587.1

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 朱兵;张晓雨;范鸣;杜冰;;高脂低碳水化合物饲养加运动对2型糖尿病大鼠代谢指标的影响[J];中华糖尿病杂志;2014年11期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前3条
1 刘荣华;;高膳食纤维饮食干预对妇科肿瘤合并糖尿病患者围手术期血糖水平的影响[J];临床护理杂志;2017年04期
2 张强;;生酮饮食与运动及糖尿病治疗[J];当代体育科技;2017年08期
3 王倩倩;肖元元;祝超瑜;魏燕燕;李旭;张明亮;韩峻峰;魏丽;贾伟平;;肝脏脂肪变对胰高血糖素受体的表达影响[J];医学研究杂志;2016年09期
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前1条
1 常翠青;;2型糖尿病运动处方[J];中华糖尿病杂志;2014年06期
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