有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)2型糖尿病大鼠血清Musclin含量的干預(yù)作用研究

鄧玉強(qiáng),唐智明

(1.南通大學(xué) 杏林學(xué)院,江蘇 南通 226007; 2.南通大學(xué) 體育科學(xué)學(xué)院,江蘇 南通 226007)

有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)2型糖尿病大鼠血清Musclin含量的干預(yù)作用研究

鄧玉強(qiáng)1,唐智明2

(1.南通大學(xué) 杏林學(xué)院,江蘇 南通 226007; 2.南通大學(xué) 體育科學(xué)學(xué)院,江蘇 南通 226007)

目的:研究2型糖尿病大鼠血清musclin含量的變化，并初步探討游泳運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)2型糖尿病大鼠血清musclin含量的影響。方法:隨機(jī)抽取8只大鼠作為正常對(duì)照組(C組，n=8)，喂以標(biāo)準(zhǔn)普通飼料。19只2型糖尿病大鼠隨機(jī)分為糖尿病對(duì)照組(DM組，n=9)和糖尿病運(yùn)動(dòng)鍛煉組(DME組，n=10)。13周后檢測(cè)大鼠FINS、FBG水平和血清musclin含量。結(jié)果:與C組相比，DM組大鼠血清胰島素含量明顯降低，空腹血糖水平顯著增加，DM組大鼠血清musclin含量顯著高于C組大鼠；與DM組相比，DME組大鼠血清胰島素水平顯著升高，空腹血糖水平較DM組顯著降低；DME組大鼠血清musclin含量要顯著低于DM組大鼠。結(jié)論:①2型糖尿病大鼠血清musclin含量升高，提示其可能在2型糖尿病發(fā)病過程中起著重要作用。②長(zhǎng)期的有氧運(yùn)動(dòng)鍛煉降低了2型糖尿病大鼠血清musclin的含量，從而改善了糖尿病癥狀。

有氧運(yùn)動(dòng)；2型糖尿病；musclin；大鼠

糖尿病(Diabetes Mellitus，DM)是由多種病因引起的機(jī)體代謝紊亂，隨著病情的行進(jìn)會(huì)進(jìn)一步并發(fā)心腦血管疾病、腎功能衰竭、視網(wǎng)膜病變等[1]。最近，Nishizawa等利用信號(hào)序列捕集(signal sequence trap ，SST)技術(shù)在小鼠骨骼肌發(fā)現(xiàn)的一種新的活性多肽-Musclin，含130個(gè)氨基酸，包括N末端30個(gè)氨基酸的信號(hào)肽，其分子量為11 kDa，對(duì)其功能的研究結(jié)果表明其可能參與體內(nèi)葡萄糖和脂肪的代謝[2]。然而目前國(guó)內(nèi)外尚無musclin與2型糖尿病個(gè)體脂質(zhì)代謝方面的研究。本實(shí)驗(yàn)建立2型糖尿病大鼠模型，探討運(yùn)動(dòng)對(duì)2型糖尿病大鼠血清musclin的影響。

1 材料與方法

1.1實(shí)驗(yàn)分組

選用清潔級(jí)雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠(購于中科院上海實(shí)驗(yàn)動(dòng)物研究中心)60只，6周齡，體重160～200g，分籠飼養(yǎng)，每籠4只，飼養(yǎng)溫度20±2℃，光照時(shí)間12h左右，保持籠內(nèi)墊料干燥。隨機(jī)抽取8只大鼠作為正常對(duì)照組(C組，n=8)，喂以標(biāo)準(zhǔn)普通飼料。其余大鼠喂以高糖高脂飼料，6周后，按30mg/kg體重腹腔注射1%STZ溶液。注射7天后，經(jīng)尾靜脈測(cè)量空腹血糖，共有39只大鼠建模成功。隨機(jī)抽取19只2型糖尿病模型大鼠分成2組：DM對(duì)照組(DM組，n=9)、DM+運(yùn)動(dòng)鍛煉組(DME組，n=10)。普通對(duì)照組大鼠(C組)喂以普通飼料，糖尿病對(duì)照組和糖尿病運(yùn)動(dòng)組喂以高糖高脂飼料，每天下午定時(shí)喂食、給水定期測(cè)量大鼠的體重、身長(zhǎng)。在實(shí)驗(yàn)的后期，DM組有1只大鼠死亡。

1.2運(yùn)動(dòng)方案

對(duì)照組：大鼠在籠內(nèi)自由活動(dòng)，不進(jìn)行任何訓(xùn)練。糖尿病對(duì)照組：任大鼠在籠內(nèi)自由活動(dòng)，不進(jìn)行任何訓(xùn)練。糖尿病運(yùn)動(dòng)組：每天下午大鼠在游泳池(100cm×70cm×60cm長(zhǎng)方體)內(nèi)進(jìn)行60min無負(fù)重游泳訓(xùn)練，水深50cm，水溫32±1℃，每周運(yùn)動(dòng)6次。第1周大鼠進(jìn)行適應(yīng)性游泳訓(xùn)練，第一天運(yùn)動(dòng)時(shí)間為15min，以后每天遞增10～20min，經(jīng)1周增加至每天60min，以后每周維持此運(yùn)動(dòng)量，持續(xù)運(yùn)動(dòng)13周。運(yùn)動(dòng)時(shí)驅(qū)趕不游泳大鼠，防止溺水死亡。

1.3高脂高糖飼料配方：

高脂高糖飼料含基礎(chǔ)飼料65.5%、豬油10%、膽固醇2.5%、豬膽鹽1%、和蔗糖20%，由南京安立默生物科技公司加工制作。

1.4實(shí)驗(yàn)取材

實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在末次運(yùn)動(dòng)鍛煉結(jié)束后，禁食12h，第二天依次按50mg/kg的劑量腹腔注射2%的戊巴比妥腹腔麻醉，經(jīng)腹主動(dòng)脈取血5ml注入潔凈玻璃試管中，4℃條件下4000rpm離心10min后，吸取血清，在2h內(nèi)測(cè)定血糖含量，其余血清保存于-20℃冰箱，以備測(cè)血清musclin含量。

1.5指標(biāo)測(cè)定

采用全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)血清FBG水平；采用放射免疫法測(cè)量FINS水平，試劑盒購自山東濰坊三維生物工程集團(tuán)有限公司，測(cè)試儀器為GC-911型γ計(jì)數(shù)儀。采用ELISA法測(cè)量Musclin的含量，試劑盒購自美國(guó)ADL(Aditteeram Diggnostic Laboratories)公司，測(cè)試儀器為美國(guó)ELX800型酶標(biāo)儀。所有指標(biāo)的測(cè)試，均遵照試劑盒的操作說明進(jìn)行嚴(yán)格測(cè)試。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

2 結(jié) 果

2.1實(shí)驗(yàn)大鼠空腹血糖和血清胰島素水平的變化

由表1可知，DM組與C組大鼠相比，血清胰島素含量顯著降低(P <0.01)，空腹血糖水平顯著增加(P <0.01)；13周的游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)后，DME組與DM組大鼠相比，血清胰島素水平顯著升高(P<0.01)，空腹血糖水平呈較為顯著性的降低(P <0.01)，但仍然明顯高于正常對(duì)照組大鼠(P <0.01)。以上結(jié)果表明, 糖尿病模型大鼠出現(xiàn)了胰島素分泌減少，且伴有血糖升高癥狀，這可能與2型糖尿病的發(fā)生發(fā)展的進(jìn)程相關(guān)。13周的游泳運(yùn)動(dòng)后, 糖尿病運(yùn)動(dòng)組的大鼠上述癥狀明顯得到改善, 但與正常大鼠相比仍有非常顯著差異(P <0.01)。

表1 各組大鼠血清Insulin和FBG的比較

注：與C組相比，* P <0.05：表示** P<0.01；Compared with control，* P <0.05： ** P<0.01；與DM組相比， * P <0.05，** P <0.01。Compared with DM group，# P <0.05： ##P <0.01.

2.2實(shí)驗(yàn)大鼠血清musclin蛋白含量的變化

表2 各組大鼠血清musclin蛋白含量的變化

由表2可知，與C組相比，DM組大鼠血清musclin含量顯著高于C組大鼠(P <0.01)；與DM組相比，DME組血清musclin含量要顯著低于DM組大鼠(P <0.01)，與C組相比，DME組血清musclin含量仍然顯著高于C組大鼠(P <0.01)。

3 討 論

本研究在高糖高脂膳食喂飼6周的基礎(chǔ)上，結(jié)合腹腔注射小劑量的STZ制成2型糖尿病大鼠模型，13周后檢測(cè)了2型糖尿病大鼠血清musclin含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病大鼠血清musclin含量顯著高于對(duì)照組。有研究表明，Musclin 的mRNA 表達(dá)受機(jī)體營(yíng)養(yǎng)狀況及胰島素等激素水平的調(diào)節(jié)[2]。禁食48h后，小鼠腓腸肌中musclin mRNA的表達(dá)幾乎消失，重新進(jìn)食后24h，musclin mRNA 的表達(dá)又重新上升。并且離體實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)胰島素和IGF-1 呈濃度依賴的升高肌細(xì)胞musclin mRNA 的表達(dá)[2]；對(duì)KKAy小鼠模型的研究表明，小鼠糖尿病發(fā)病后musclin mRNA表達(dá)均顯著升高。因此，本研究中2型糖尿病大鼠血清musclin水平的升高很可能是升高的胰島素水平對(duì)musclin mRNA 表達(dá)的促進(jìn)作用，致使肌肉組織musclin的蛋白合成增加，引起血清musclin水平相應(yīng)增高。然而增高的musclin會(huì)抑制骨骼肌對(duì)葡萄糖的攝取，造成了2型糖尿病大鼠外周血糖濃度顯著增高。本實(shí)驗(yàn)中高血糖刺激胰島β細(xì)胞的分泌功能代償性增強(qiáng)，使本已受損的β細(xì)胞加重負(fù)擔(dān)，加速其衰竭和破壞，使其合成分泌胰島素能力繼續(xù)下降，引起糖代謝進(jìn)一步紊亂，從而形成惡性循環(huán)，使病情不斷加重。于是就出現(xiàn)了本研究中，在2型糖尿病的后期，外周血糖濃度顯著增高，而血清胰島素水平顯著下降的現(xiàn)象。離體實(shí)驗(yàn)研究認(rèn)為其機(jī)制與musclin抑制了胰島素信號(hào)通路中Akt/PKB活化程度和作用于NF-κB通路有關(guān)[3，4]。

為了探討有氧運(yùn)動(dòng)鍛煉對(duì)2型糖尿病大鼠血清musclin含量的影響以及運(yùn)動(dòng)防治2型糖尿病的可能機(jī)制，本研究對(duì)糖尿病大鼠進(jìn)行了13周有氧運(yùn)動(dòng)鍛煉，并檢測(cè)其血清musclin和血糖含量。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，13周的游泳運(yùn)動(dòng)后, DME組與DM組大鼠相比，血清musclin含量顯著降低，空腹血糖水平較顯著降低(P <0.01)。結(jié)果提示，一方面長(zhǎng)期有氧運(yùn)動(dòng)增加2型糖尿病大鼠血清胰島素水平和胰島素釋放面積減低，提高了胰島素的敏感性，加快葡萄糖消除率，從而使血糖降低。另一方面，運(yùn)動(dòng)降低了釋放入血的musclin量，從而減輕了musclin對(duì)胰島素刺激的骨骼肌對(duì)葡萄糖的攝取和利用的抑制作用，增加了骨骼肌對(duì)葡萄糖的攝取和利用。同時(shí)，血糖濃度的下降也降低了高血糖對(duì)胰島細(xì)胞的破壞作用，促進(jìn)了胰島素的正常分泌，但確切的機(jī)制還需進(jìn)一步深入的研究。另外，有氧運(yùn)動(dòng)降低血清musclin含量的機(jī)制降低，有待于進(jìn)一步研究闡明。

4 結(jié) 論

2型糖尿病大鼠血清musclin含量顯著增高，血清胰島素含量顯著降低，提示musclin可能在2型糖尿病過程中起著重要作用。13周有氧運(yùn)動(dòng)鍛煉顯著增高2型糖尿病大鼠血清胰島素水平和降低空腹血糖濃度、血清musclin含量，從而減輕了musclin對(duì)胰島素刺激的骨骼肌對(duì)葡萄糖的攝取和利用的抑制作用，改善了糖尿病癥狀。

[1] Sarah Rosner Preis，Shih-Jen Hwang，Sean Coady，et al. Trends in All-Cause and Cardiovascular Disease Mortality Among Women and Men With and Without Diabetes Mellitus in the Framingham Heart Study, 1950 to 2005[J]. Circulation，2009，119：1728-1735.

[2] Nishizawa Hitoshi，Matsuda Morihiro，Yamada Yukio，et al.Musclin, a Novel Skeletal Muscle-derived Secretory Factor[J].J Biol Chem，2004，279：19391-19395.

[3] Liu Y，Huo X，Pang XF，et al. Musclin inhibits insulin activation of Akt/protein kinase B in rat skeletal muscle[J]. J Int Med Res，2008，36(3)：496-504.

[4] 劉英，宗志紅，劉國(guó)良. 肌肉素干預(yù)大鼠骨骼肌葡萄糖攝取與NF-κB的相關(guān)性[J].同位素，2007，20(4)：206-208.

ResearchonInterventionEffectsofMusclinContentinType2DiabeticRatsbyAerobicExercise

DENG Yu-qiang1，TANG Zhi-ming2

(1.Xinglin College of Nantong University, Nantong 226007, China; 2.Sports Science College of Nantong University， Nantong 226007， China)

Objective: This experiment researches on the changes of musclin content of type 2 diabetic rats in serum，and to explore the affects of aerobic exercise on the changes of musclin content. Methods：60 male SD rats , selected 8 randomly named as the control group(C)fed with ordinary diets, 19 type 2 diabetes mellitus rats were randomly divided into two groups，named as DM group(n=9)and DME group(n=10).13 weeks’ later , FINS、FBG and musclin in serum were measured. Results：Compared with C group，the insulin content in serum decreased significantly，the fast blood glucose increased remarkably in DM group. The musclin content in serum of DM group were obviously higher than C group. Compared with DM group, the insulin content in serum increased roughly，and the fast blood glucose decreased remarkably in DME group. The musclin content in serum of DME group were obviously lower than C group. Conclusions:①The musclin content in serum increased remarkably indicated that musclin might be played an important role in the process of type 2diabetes mellitus.②Long term aerobic exercise decreased the musclin content in serum and improve the symptoms of diabetes.

aerobic exercise；Type 2 Diabetes；musclin；rats

江蘇省教育廳自然科學(xué)基金項(xiàng)目(IK040192)，南通大學(xué)杏林學(xué)院基金項(xiàng)目(2010K140)

2011-10-08

鄧玉強(qiáng)(1980-)，男，江蘇海安人，講師，碩士，主要研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)人體科學(xué).

1004-3624(2012)02-0113-03

G804.2

A