跑台运动对Fetuin—A诱导的胰岛素抵抗鼠MAPK和Akt磷酸化的影响

张明军++叶学球

摘要：目的：研究跑台运动对Fetuin-A诱导的胰岛素抵抗鼠肝脏MAPK和骨骼肌Akt磷酸化的影响，探索运动缓解Fetuin-A诱导的胰岛素抵抗的肝脏和骨骼肌机制。方法：牛fetuin-A注射建立胰岛素抵抗鼠模型。设一次性运动组（FOE）、8周运动组（FAE）、安静对照组（FC）和正常安静对照组（C）。免疫印记法、RT-PCR法检测骨骼肌、肝脏和血液的相关指标。结果：（1）与C组相比，各组实验鼠血清Fetuin-A、HOMA-IR和肝脏PEPCK表达均显著增加（P<0.01），肝脏MAPK磷酸化、GK表达和肝糖原均显著减少（P<0.01）；骨骼肌Akt磷酸化、GLUT4表达和葡萄糖摄取率均显著减少（P <0.01）。（2）与FC组相比，FAE组肝脏MAPK磷酸化、GK表达和肝糖原含量均显著增加（P<0.01），PEPCK表达显著降低（P<0.01）；FOE组和FAE组骨骼肌Akt磷酸化、GLUT4表达和葡萄糖摄取率均显著增加（P<0.01）。结论：运动能够显著改善Fe—tuin-A诱导的胰岛素抵抗，机制涉及运动后肝脏MAPK磷酸化和骨骼肌Akt磷酸化增加，从而减少肝脏向血液过量释放葡萄糖，并增加骨骼肌葡萄糖摄取。

关键词：运动；Fetuin-A；胰岛素抵抗；促分裂素原活化蛋白激酶；丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶

中图分类号：G804 文献标识码：A

文章编号：1008-2808（2015）06-0024-07

来源于肝脏的Fetuin-A是胰岛素刺激的胰岛素受体酪氨酸激酶的天然抑制剂，通过抑制骨骼肌胰岛素信号转导，影响葡萄糖转运，诱导胰岛素抵抗。随后的临床流行病学研究发现了胰岛素抵抗、糖尿病与高循环水平Fetuin-A之间的联系证据，对数千名患者的流行病学调查研究显示，Fe-tuin -A的基因型及循环水平与身体的形态学特征（胖瘦以及腹部肥胖）关系密切。在肝脏中，Fetuin-A调节肝细胞促分裂素原活化蛋白激酶（MAPK）的磷酸化，影响肝糖原合成和肝糖异生功能，妨碍餐后葡萄糖清除，调节肝脏向血液的葡萄糖释放，导致血糖稳态异常，参与糖尿病、胰岛素抵抗产生和转归的病理过程。

与药物治疗以及热量摄人控制的效果相似，运动也能够降低成人和儿童的血清Fetuin-A水平，并伴随胰岛素抵抗的缓解。鉴于前期研究已经证实：Fetuin-A诱导的胰岛素抵抗机制分别涉及骨骼肌胰岛素信号转导和肝脏葡萄糖代谢功能异常，而运动能够降低Fetuin-A诱导的胰岛素抵抗，推测运动可能影响了异常的骨骼肌胰岛素信号转导和肝糖代谢过程。因此，本研究拟制备Fetuin-A诱导的胰岛素抵抗模型，观察一次和8周有氧运动后肝脏MAPK磷酸化、肝糖合成调节酶葡萄糖激酶（GK）、肝糖异生催化酶磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶（PEPCK）表达和肝糖原含量；骨骼肌胰岛素信号通路中的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶（Akt）磷酸化和葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）表达；尝试分别在肝脏和骨骼肌层面揭示运动改善Fetuin-A诱导的胰岛素抵抗机制。

1 实验材料与方法

1.1 实验材料

多克隆抗phospho-p44/42MAPK抗体、多克隆抗phospho-Akt抗体、Fetuin-A ELISA试剂盒、胰岛素放射免疫试剂盒、牛Fetuin-A（纯度95%）和其它试剂均购白厦门慧嘉生物公司。

1.2 实验方法

1.2.1 实验鼠模型的制备和运动分组 8周龄SPF级雄性KM小鼠，平均体重42.8±3.9g，许可证：SCXK（粤）2013-0020，广州中医药大学大学城实验动物中心提供。Fetuin-A诱导的胰岛素抵抗鼠的制备方法参考Hennige AM[9]等的研究，实验鼠上午10：00腹腔注射95%牛Fetuin-A，每公斤体重注射0.75mg。胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）=空腹胰岛素（IU/L）×空腹血糖（mmol/L）/22.5，用于检验是否产生胰岛素抵抗。对照组注射生理盐水，注射8h后检测并计算尾静脉血HOMA-IR。Fetuin-A诱导的胰岛素抵抗鼠模型制备成功（Fetuin-A注射组HOMA-IR：24.1±3.0；对照组HOMA-IR：12.5+2.2，p<0.01）.

Fetuin-A诱导的胰岛素抵抗鼠随机分组：安静对照组（Fetuin-A control group，FC）、一次性运动组（Fetuin-A one time exercise group， FOE）、8周有氧运动组（Fetuin-A aerobic exercise group，FAE），另设未予Fetuin-A处理的正常安静对照组（Control group，C），每组10只。鼠有氧运动处方参考Thomas DP等的研究，适应性训练3天后，实验鼠每天下午3：00跑台运动60min，5天/周，以70%-75%最大摄氧量强度作为有氧运动强度的参照，此强度对应的跑台速度为15m/min，FAE组持续训练8周，FOE组在第8周末取材前进行一次相同运动处方内容的训练。FAE组、FOE组和FC组每天Fetuin-A腹腔注射一次，持续8周，维持胰岛素抵抗病理状态。4只小鼠因为各种原因未能全程完成运动干预，最终纳入统计的各组实验鼠数量均为6只。

1.2.2 血清Fetuin-A、HOMA-IR和肝糖原含量检测 FAE组实验鼠最后一次运动后休息过夜，取材前各组实验鼠禁食12h，第二日下午4：00 FOE组运动后立即与FAE组实验鼠均腹腔注射10%水合氯醛，心脏取血，处死后取肝脏组织和腓肠肌组织备用。血清Fetuin-A检测采用酶联免疫法，空腹胰岛素检测采用放射免疫法，空腹血糖检测采用酶法。肝糖原含量测定采用蒽酮显色法，以每100g肝组织中所含糖原量为实际肝糖原含量。

1.2.3 肝脏MAPK磷酸化、骨骼肌Akt磷酸化检测 免疫印记法检测肝脏MAPK和骨骼肌Akt磷酸化。骨骼肌予胰岛素（lOnmol/L）和D-葡萄糖（25mmol/l）孵育20min预处理。分别提取肝脏和骨骼肌待测细胞的总蛋白，lOOug细胞裂解上清溶解物SDS-PAGE蛋白分离、转膜3h，分别加抗phospho - p44/42MAPK和抗phospho-Akt抗体（工作浓度均为1：800），洗膜，加辣根过氧化物酶标记的Ⅱ抗；曝光，洗涤后DAB显色，光密度定量分析采用LeicaQ图像分析仪。