胰島素抵抗、線粒體Sirt4與運動的關系研究

韓 星

（山西大學體育學院，山西 太原 030006）

胰島素抵抗、線粒體Sirt4與運動的關系研究

韓 星

（山西大學體育學院，山西 太原 030006）

運動及Sirt4的相關內容，深入探討了運動與胰島素抵抗、運動與線粒體以及胰島素抵抗與Sirt4之間的相互關系，以期為后續研究提供了一定的理論基礎。

運動；胰島素抵抗；線粒體；SIRT4

近年來，糖尿病已經成為第三大嚴重威脅人類健康的慢性疾病，越來越多的專家學者開始關注糖尿病的核心——胰島素抵抗（insulin resistance，IR）。然而，發生胰島素抵抗的機制仍未明確，有待深入探索。已有研究表明，運動能預防某些代謝性疾病的發生，而沉默信息調節因子4（Sirt4）則普遍認為與胰島素分泌有關，但運動訓練與發生IR的Sirt4之間的關系并不明確。本研究從胰島素抵抗的角度入手，深入分析了胰島素抵抗與運動以及線粒體Sirt4之間的研究進展，以期為后續的研究提供參考。

1 胰島素抵抗概述

20世紀50年代Yallow等提出了IR的概念，IR是指各種原因促使葡萄糖攝取利用的效率降低，從而導致胰島素功能結構異常。目前研究普遍認為IR的發生主要與肥胖、遺傳、高血糖等疾病以及TNF-α（腫瘤壞死因子）增多有關，但最新研究發現，線粒體功能障礙可能是引起IR及相關代謝性疾病的主要因素。

2 沉默信息調節因子4（SIRT4）

沉默信息調節因子4（Sirt4）是位于線粒體內的ADP-核糖基轉移酶，目前研究普遍認為Sirt4能參與胰島素分泌和脂肪酸氧化，抑制Sirt4可增加肝臟的脂肪氧化能力及骨骼肌中線粒體功能。研究發現，作為最初被證實的Sirt4的底物谷氨酸脫氫酶（GDH），能催化L-谷氨酸脫氫，促進機體ATP的生成，從而促進胰島素分泌。同時，Sirt4能通過腺苷酸轉運蛋白（ANT）調節氧化磷酸化及ATP生成，ANT作為Sirt4的底物，促進ADP與ATP進行交換，與機體能量代謝密切相關。Sirt4也可通過胰島素降解酶（IDE）降低胰島素水平。除此之外，Sirt4還能通過抑制丙二酰輔酶A脫羧酶（MCD）來調節脂質代謝。

3 運動與胰島素抵抗

研究顯示，運動不只能通過增加能量消耗、減輕體重、降低血壓、改善異常的脂質代謝，還可以通過增強肌肉攝取葡萄糖和脂肪酸的能力，從而進一步提高機體對胰島素的敏感性，直接提高糖耐量水平，降低機體的IR。

3.1 骨骼肌與胰島素抵抗

在機體IR的發生發展過程中，骨骼肌IR的影響不容忽視。骨骼肌脂質沉積（Intramyocellular lipids，IMCL）源于骨骼肌內的脂肪酸攝取的增加和（或）氧化的減少。IR的發生與IMCL過度增加有關。骨骼肌IR的發生還與線粒體功能障礙有關，當機體內氧化程度與氧化物的清除代謝失衡時，細胞內線粒體會發生損傷，致使IMCL增加，其氧化能力下降，最終阻礙胰島素信號傳導。

3.2 運動與骨骼肌IR

運動可以改善線粒體功能。經常運動能顯著增強機體胰島素敏感性，改善線粒體脂肪酸氧化能力。運動激活磷酸化5’-磷酸腺苷激活的蛋白激酶（ AMPK）。AMPK是調節糖脂代謝的重要因子。當機體糖脂代謝失衡時能激活體內AMPK。運動也會激活機體內的AMPK，從而減輕IMCL并改善IR；此外，AMPK磷酸化后引起的脂肪酸氧化能力的提高也能改善線粒體功能。

3.3 運動干預IR的線粒體途徑

研究表明，線粒體能量及代謝功能障礙可能是引起IR及相關代謝性疾病的主要因素。由于葡萄糖和脂質代謝在很大程度上依賴于線粒體在細胞中產生能量，當線粒體出現功能障礙時，機體內葡萄糖及脂質代謝異常，最終導致IR的發生。在對2型糖尿病病人的研究中發現，胰腺β細胞氧自由基增加，細胞膜流動性降低，導致線粒體受到損傷，進而致使線粒體功能發生障礙。線粒體受損后引起ATP合成酶活性下降，進一步降低ATP的合成。此外，線粒體是細胞能量代謝的主要場所，線粒體功能受損將導致能量代謝發生紊亂。

4 小 結

現代研究認為，線粒體功能障礙是導致IR的主要原因，有氧運動與線粒體功能密切相關，而Sirt4是線粒體內的蛋白，目前聚焦于運動與IR、線粒體之間，對于運動對Sirt4的影響相關的研究較少。最新研究表明，運動與Sirt4表達之間有一定相關性。因此，本研究基于Sirt4表達與有氧運動，以線粒體為核心，以Sirt4為研究靶點，深入研究有氧運動在改善IR，尤其是線粒體Sirt4的機制機理具有實踐性意義。

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10.3969/j.issn.1674-151x.2016.22.084

G804

A

1674-151X（2016）11-156-02

投稿日期：2016-09-19

韓星（1990—），在讀碩士研究生。研究方向：運動與健康促進。