運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠骨骼PI3K-AKt-mTor與MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的影響.pdf

1、目的: 骨骼肌攝取葡萄糖是一種耗能的主動(dòng)過(guò)程，葡萄糖進(jìn)入肌細(xì)胞內(nèi)需通過(guò)細(xì)胞膜上的葡萄糖載體(glucose transporter,GLUT)。絕大多數(shù)GLUT-4位于胞漿內(nèi)，在運(yùn)動(dòng)或胰島素刺激下，可從細(xì)胞膜內(nèi)轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上，攜帶葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞，促進(jìn)葡萄糖的吸收和利用，同時(shí)降低血糖，調(diào)節(jié)機(jī)體血糖平衡。 運(yùn)動(dòng)可以改善大鼠骨骼肌對(duì)胰島素的敏感性，促進(jìn)胰島素與受體結(jié)合，通過(guò)胰島素受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)。胰島素受體信號(hào)主

2、要包括磷脂酰肌醇3-激酶(PI3-K)/蛋白激酶B(PKB)/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和有絲分裂原信號(hào)(MAPK)兩條途徑。本研究采用不同強(qiáng)度和取材時(shí)間長(zhǎng)期耐力運(yùn)動(dòng)大鼠模型，分析運(yùn)動(dòng)大鼠對(duì)葡萄糖耐量的反應(yīng)；觀(guān)察運(yùn)動(dòng)對(duì)大鼠骨骼肌PI3-K/PKB/mTOR和ERK1/2與p38磷酸化水平、蛋白和基因變化；比較各不同強(qiáng)度和取材時(shí)間運(yùn)動(dòng)大鼠間級(jí)聯(lián)蛋白激酶的變化特點(diǎn)和規(guī)律。旨在為臨床糖尿病治療提供分子機(jī)制的理論參考，也為預(yù)防和糖尿病的

3、臨床輔助治療提供運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度選擇的實(shí)驗(yàn)依據(jù)，還為進(jìn)一步探討配合藥物治療的運(yùn)動(dòng)療法進(jìn)行合理的藥物篩選奠定基礎(chǔ)。 方法: 1．葡萄糖耐量實(shí)驗(yàn)分析運(yùn)動(dòng)各組大鼠糖耐受能力的變化與安靜對(duì)照的關(guān)系。 2．Western blot方法觀(guān)察不同強(qiáng)度和取材時(shí)間運(yùn)動(dòng)大鼠對(duì)GLUT-4蛋白表達(dá)與對(duì)PI3K、PKB、mTOR、ERK1/2、p38磷酸化、非磷酸化蛋白變化的影響，分析各運(yùn)動(dòng)組間大鼠磷酸化水平和蛋白的變化特點(diǎn)。 3．RT

4、-PCR方法檢測(cè)不同強(qiáng)度和取材時(shí)間對(duì)運(yùn)動(dòng)大鼠GLUT-4、PI3K、PKB、P70<'S6K、、>、ERK2與p38基因表達(dá)的影響及各運(yùn)動(dòng)大鼠組間基因表達(dá)變化規(guī)律。 結(jié)果: 一．葡萄糖耐量試驗(yàn)運(yùn)動(dòng)組大鼠血漿胰島素濃度明顯低于對(duì)照組和(P<0.01)。長(zhǎng)期耐力運(yùn)動(dòng)大鼠空腹血糖濃度有下降趨勢(shì)，但與對(duì)照組比較無(wú)顯著差異。 二．Westem blot結(jié)果顯示 1、 1 h運(yùn)動(dòng)大鼠24h和48h恢復(fù)后經(jīng)胰島素處理G

5、LUT-4蛋白表達(dá)明顯高于對(duì)照組(P<0.01)和，1.5h運(yùn)動(dòng)兩組經(jīng)胰島素處理GLUT-4蛋白表達(dá)顯著升高(P<0.01)； 1.5h運(yùn)動(dòng)48h取材組GLUT-4表達(dá)明顯高于1h運(yùn)動(dòng)48h取材組。 2、 1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材和1.5 h運(yùn)動(dòng)24與48h取材PI3-K磷酸化水平顯著升高，與對(duì)照組比較均為(P<0.01)，1 h運(yùn)動(dòng)48h取材組與對(duì)照組比較差異顯著。PI3K蛋白總量分析1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組和1.5 h運(yùn)動(dòng)24

6、h取材蛋白總量與對(duì)照組比較差異顯著(P<0.01，P<0.05)。運(yùn)動(dòng)組間PI3K磷酸化比較，1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材磷酸化水平與48h取材組比較差異顯著，1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材組高于1 h運(yùn)動(dòng)48h取材組。運(yùn)動(dòng)組間PI3K蛋白總量比較，1 h和1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材蛋白表達(dá)高于1 h和1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材組(P<0.05，P<0.01)，1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材高于1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組。 3、1 h運(yùn)動(dòng)24 h取

7、材和48h取材組PKB磷酸化與1.5 h運(yùn)動(dòng)24與48h取材組磷酸化水平分別與對(duì)照組比較差異顯著(P<0.05，P<0.01)。運(yùn)動(dòng)組間PKB磷酸化水平，1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h與48h取材組高于1 h運(yùn)動(dòng)24 h與48h取材組。運(yùn)動(dòng)組間PKB蛋白總量分析，1.5 h運(yùn)動(dòng)24h取材組與48h取材組比較差異顯著；1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材與1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組比較差異非常顯著(P<0.01)；1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材蛋白量高于1 h運(yùn)動(dòng)

8、48h取材組(P<0.01)。 4、1 h運(yùn)動(dòng)與1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材和48h取材組均增加mTOR磷酸化水平，與對(duì)照組比較有顯著差異(P<0.01，P<0.05)。mTOR蛋白總量分析發(fā)現(xiàn)，1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材和48h取材組與1 h運(yùn)動(dòng)24 h和48h取材組蛋白總量，分別與對(duì)照組比較差異顯著(P<0.01，P<0.05)。運(yùn)動(dòng)組間mTOR磷酸化水平比較，1 h運(yùn)動(dòng)和1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組高于48h取材組。運(yùn)動(dòng)組間

9、mTOR蛋白總量關(guān)系，1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組高于48h取材組，1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材組與1 h運(yùn)動(dòng)48h取材組比較有顯著差異。 5、1 h運(yùn)動(dòng)24 h和48h取材組P70<'S6K>磷酸化水平與對(duì)照組比較有顯著差異(P<0.01，P<0.05)；1.5 h運(yùn)動(dòng)兩組磷酸化水平與對(duì)照組比較差異非常顯著(P<0.01)。運(yùn)動(dòng)組間P70M<'S6K>磷酸化水平，1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組與48h取材組比較差異顯著；1.5 h運(yùn)動(dòng)48h

10、取材組高于1 h運(yùn)動(dòng)48h取材組。 6、1 h運(yùn)動(dòng)24 h和48h取材組與1.5 h運(yùn)動(dòng)24與48h取材組ERK1/2的磷酸化水平，分別與對(duì)照組比較有顯著差異(P<0.05，P<0.01)。ERK1/2蛋白總量，1.5 h運(yùn)動(dòng)24與48h取材組與對(duì)照組比較有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05，P<0.01)。運(yùn)動(dòng)組間ERK2磷酸化水平關(guān)系，1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材高于48h取材組、1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材組與1 h運(yùn)動(dòng)48h取材組比較差異顯

11、著(P<0.01)。運(yùn)動(dòng)組間ERK2蛋白總量比較，1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材組與24 h取材組比較差異顯著(P<0.01)，1.5 h運(yùn)動(dòng)48h與24 h取材組分別高于1 h運(yùn)動(dòng)48h與24 h取材組(P<0.01)。 7、1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組P<'38>磷酸化水平與對(duì)照組比較差異顯著，1.5 h運(yùn)動(dòng)24與48h取材組顯著升高(P<0.01，P<0.05)。P<'38>蛋白總量變化，1.5 h運(yùn)動(dòng)24h取材組蛋白表達(dá)與對(duì)照組比

12、較下調(diào)。運(yùn)動(dòng)組間P<'38>磷酸化水平，1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材高于48h取材組，1.5 h運(yùn)動(dòng)24h取材組與48h取材組比較有顯著差異(P<0.01)，1.5 h運(yùn)動(dòng)24h取材組高于1 h運(yùn)動(dòng)24h取材組(P<0.01)，1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材組高于1 h運(yùn)動(dòng)48h取材組。運(yùn)動(dòng)組間P<'38>蛋白總量，1.5 h運(yùn)動(dòng)24取材組蛋白表達(dá)下調(diào)，48h后恢復(fù)正常。 三、RT-PCR分析顯示: 1、1h運(yùn)動(dòng)24 h取材大鼠GL

13、UT-4mRNA表達(dá)與對(duì)照組比較有顯著性差異(P<0.01)，1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材和1.5 h運(yùn)動(dòng)48 h取材兩組GLUT-4mRNA表達(dá)顯著升高(P<0.01)和。運(yùn)動(dòng)組間GLUT-4mRNA表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，1h運(yùn)動(dòng)24h取材組高于48h取材組，1.5h運(yùn)動(dòng)24h取材與48h取材組比較差異顯著(P<0.01)，1.5h運(yùn)動(dòng)24h取材和48h取材組GLUT-4mRNA表達(dá)高于1h運(yùn)動(dòng)24h取材和48h取材組。 2、1 h運(yùn)動(dòng)

14、和1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組PI3-K mRNA表達(dá)增加，與對(duì)照組比較有顯著性差異。運(yùn)動(dòng)組間PI3-KmRNA表達(dá)變化，1 h和1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組高于1 h和1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材組。 3、1 h運(yùn)動(dòng)和1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組PKB mRNA表達(dá)與對(duì)照組比較有顯著差異(P<0.01)。運(yùn)動(dòng)組間PKB mRNA表達(dá)分析，1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組高于48h取材組，1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組高于48h取材組(P<0

15、.01)。 4、1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組P70<'S6K> mRNA水平與對(duì)照組比較有顯著差異，1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h和48h取材組基因表達(dá)均升高，且差異顯著(P<0.01，)。運(yùn)動(dòng)組間P70<'S6K> mRNA表達(dá)分析，，1 h和1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組與1 h和1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材組比較差異顯著，1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組高于1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組、1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材組高于1 h運(yùn)動(dòng)48h取材組(P<0.

16、01)。 5、1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h和48h取材組ERK2 mRNA基因表達(dá)均升高，且差異顯著(P<0.05，P<0.01)；1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組ERK2 mRNA水平高于對(duì)照組。運(yùn)動(dòng)組間ERK2 mRNA表達(dá)比較，1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組高于48h取材組，1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材組高于24 h取材組、1.5 h運(yùn)動(dòng)48h取材組明顯高于1 h運(yùn)動(dòng)48h取材組(P<0.01)。 6、1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組和1.5 h

17、運(yùn)動(dòng)24 h取材組p<'38> mRNA表達(dá)與對(duì)照組比較差異顯著(P<0.01)。運(yùn)動(dòng)組間p<'38> mRNA表達(dá)顯示，1 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組高于48h取材組；1.5 h運(yùn)動(dòng)24 h取材組高于48h取材組。 結(jié)論: 1．運(yùn)動(dòng)可以改善大鼠對(duì)胰島素的敏感，增加GLUT-4蛋白和mRNA表達(dá)。 2．運(yùn)動(dòng)通過(guò)改善大鼠骨骼肌對(duì)胰島素的敏感性，增加PI3-K/AKt/mTOR信號(hào)途徑PI3-K、AKt、mTOR和P70<