有氧運(yùn)動通過eNOS增強(qiáng)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(jī)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(dú)立危險因素，但這一過程的病理機(jī)制尚不清楚。研究顯示，機(jī)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(jī)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(jìn)而保護(hù)細(xì)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(yùn)動（無論是有氧運(yùn)動

3、還是無氧運(yùn)動）可促進(jìn)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(qiáng)線粒體功能。此外，長期有規(guī)律的運(yùn)動還可降低CVD的發(fā)病率。但運(yùn)動是否能通過增強(qiáng)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(yùn)動能否通過eNO

4、S信號機(jī)制增強(qiáng)線粒體功能進(jìn)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(jìn)行9周無負(fù)重游泳運(yùn)動訓(xùn)練（60分鐘/天，5天/周）建立運(yùn)動動物模型。 (2) 口服葡萄糖耐受性實(shí)驗(yàn)與腹腔注射胰島素敏感性實(shí)驗(yàn)研究整體胰島素敏感性改變。 (3) 同位素標(biāo)記法測定胰島素誘導(dǎo)的心臟葡萄糖攝取及運(yùn)動對其的影響。 (4) Western blots方法研究蛋白表達(dá)與eNOS磷酸

5、化水平及運(yùn)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(yùn)動對其的影響。 (6) Clark氧電極法測定心肌組織氧耗及運(yùn)動對其的影響。 (7) 透射電子顯微鏡及實(shí)時定量PCR測定心肌線粒體的生

6、物生成及運(yùn)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(yùn)動對其的影響。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果: (1) 長期有氧運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(yùn)載體4(glucose transporter, GLUT4)表達(dá)下調(diào)（n=6, P<0.05）。表明，機(jī)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(dá)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(yùn)動訓(xùn)練顯著改善老年大鼠心肌胰島素敏感性，增強(qiáng)胰島素刺激的線粒體功能（n=6, P<0.01），上調(diào)eNOS 表達(dá)（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(jìn)而增強(qiáng)胰島素心肌正性變力作用（n

9、=6, P<0.05-0.01）。然而，游泳運(yùn)動訓(xùn)練并未逆轉(zhuǎn)衰老下調(diào)的GLUT4 表達(dá)（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(yùn)動改善的心肌胰島素敏感性及運(yùn)動增強(qiáng)的線粒體對胰島素的反應(yīng)性，并減弱運(yùn)動增強(qiáng)的胰島素心肌正性變力作用。 結(jié)