不同运动间歇时间对2型糖尿病大鼠股四头肌GLUT4含量的影响

宗克强 王耀光

1.齐齐哈尔大学体育学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2.辽宁师范大学，辽宁 大连 116029

不同运动间歇时间对2型糖尿病大鼠股四头肌GLUT4含量的影响

宗克强1王耀光2

1.齐齐哈尔大学体育学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006；2.辽宁师范大学，辽宁 大连 116029

目的:分析不同运动间歇时间对2型糖尿病大鼠股四头肌GLUT4含量的影响。方法:选择60只健康大鼠，随机选择10只大鼠作为正常对照组(C组)，其余为实验组，制成2型糖尿病模型。将44只糖尿病大鼠分为糖尿病对照组(T组)、运动间隔24h组(T1组)、运动间歇48h组(T2组)、运动间歇72h组(T3组)。实验时，各组实验大鼠进行60min的一次性中等强度的运动，分别在各组大鼠休息24h、48h和72h后，取大鼠骨骼四头肌测定GLUT4的含量。结果:一次性中等强度的运动之后，经过不同时间长度的休息后，2型糖尿病各运动组(T1组、T2组、T3组)的大鼠股四头肌内GLUT4的量均出现明显的增加。其中，以T2组的效果最明显。结论:一次性中等强度的运动后，休息48h组的糖尿病大鼠股四头肌内GLUT4含量的升高最明显。

2型糖尿病；一次性运动；GLUT4；胰岛素抵抗

人类与大鼠GLUT4的核苷酸序列相似度很高，大约在95%左右。其中，GLUT4可以影响骨骼肌细胞对葡萄糖的吸收和利用，而葡萄糖在骨骼肌中的跨膜转运也同样受到GLUT4结构的影响。机体脂肪组织和骨骼肌、心肌细胞胞浆中的GLUT4具有很强的胰岛素敏感性，但一般不会表现出来。只有在胰岛素的作用下，才能够激活GLUT4的活性，并将其转运到细胞膜上，从而促进机体组织中细胞储存与吸收的葡萄糖。

人体中的骨骼肌是代谢葡萄糖的主要场所，正常情况下可以消耗机体20%的葡萄糖，而在高胰岛素刺激下可以消耗全身70%-85%的葡萄糖。实验研究证实，胰岛素抵抗和胰岛β细胞的功能障碍是引起2型糖尿病的罪魁祸首[1]。胰岛素抵抗致使GLUT4表达失常。胰岛素抵抗是诱发机体患上2型糖尿病的主要因素[2]，胰岛素抵抗严重影响了糖尿病的治疗。而葡萄糖转运蛋白(GLUT4)的转运异常是诱发胰岛素抵抗的最主要的原因。

GLUT4需要在激活的情况下才可以转运葡萄糖，否则它是不可自己发生功效。运动锻炼与肌肉的收缩可以影响葡萄糖转运蛋白(GLUT4)的活性，这和胰岛素干扰葡萄糖的转运有着相似的效果。目前对运动训练与2型糖尿病的主要集中在不同运动时间与强度[3-4]、有氧运动与抗组训练[5-6]、运动干预[7]等方面。而不同间歇时间的运动对2型糖尿病血糖的影响尚不多见，因此本文试图探讨中等强度运动时不同间歇时间的运动对2型糖尿病GLUT4含量的影响。

一、对象与方法

(一)研究对象

实验动物是购自大连医科大学实验中心的60只10(±2)周的SD(Sprague-Dawley)雄性大鼠，饲养许可证号为SCXK(辽)2008-0002。将60只健康的雄性SD大鼠，在标准环境下分笼饲养，以常规饲料饲养一周后，随机选取10只大鼠作为正常对照组(C组)，继续以正常饲料喂养，其余为实验组，以高糖高脂饲料喂养一个月，制成2型糖尿病模型，随机选取40只造模成功的糖尿病大鼠，平均分为4组，分别为糖尿病对照组(T组)、运动间隔时间为24h组(T1组)、运动间歇时间为48h组(T2组)、运动间歇时间为72h组(T3组)，剩余的备用。

(二)研究方法

首先，要严格控制大鼠的饲养温度，饲养温度在18℃至24℃，高脂高糖饲料饲养一个月，对大鼠进行糖耐量实验，往大鼠腹内注射30mg/kg的经过处理的药品STZ，STZ溶于pH值为4.4，浓度为0.1mmol/L的柠檬酸缓冲液当中。

实验组分为2型糖尿病对照组(T组)和运动训练组(T1组、T2组、T3组)；对照组采用自由活动，而T1至T3组大鼠进行60min一次性中等强度的运动(约50% VO2max，15m/min)，运动可以在跑台上进行，T1组的间歇时间为24h，T2组的间歇时间为48h，T3的间歇时间为72h。

1.大鼠血糖、体质量以及胰岛素的测量

安静状态下，测量大鼠的体质量并记录，断尾取血测试大鼠血糖及胰岛素的含量，在测试血糖与胰岛素时应该严格的按照试剂盒上的标注进行操作。

2.GLUT4含量的测量

(1)样品制备与蛋白定量。提取蛋白质：研磨组织，加入RIPA组织裂解液，转EP管匀浆，反复离心，离心后提取上清液，加入到小Tube管中，在-20℃的温度下保存，待用。

蛋白质的定量：用Bradfold方法进行蛋白质定量，标准的蛋白质定量曲线采用1mg/ml BSA的方法进行制作。本次试验我们利用酶标仪检测595nm环境中实验样品的吸光值，收集测试数据，用excel表格整理数据，列出一个一元线性回归方程(其中方程的表现形式就是y=kx+b)，规定表格，x值为实验样本上清液浓度数值，y为上清液在595nm的环境中的吸光值。通过这个方程式就可得出样本的浓度数值。

(2)SDS-PAGE。制备凝胶，准备样本，上样、电泳本实验用刀片在胶片上切一个小孔做标记，标记位置在左上角，这样可以方便我们辨认和识别，标记方法是，当用刀切掉浓缩胶片的时候，记下顺序。

(3)Western Blot。平衡，转膜，封闭，免疫结合、显色等环节观察蛋白变化。

(三)统计方法

首先，本文采用SPSS21.0、EXCEL等统计软件对数据进行整理与分析；其次，对组间显著性差异的比较采用单因素方差分析(One-Way ANOTA)，显著性水平α=0.05；最后对结果进行研究。

二、结果

(一)不同运动间歇时间对各组大鼠GLUT4含量的影响

由表1可知，实验组(T1、T2、T3组)GLUT4的相对含量高于T、C组。并且C组与T组的GLUT4含量比其他糖尿病实验组的含量要低。对比糖尿病实验组，GLUT4含量最高的是T2组。糖尿病实验组(T1、T2、T3组)大鼠股四头肌GLUT4相对含量均呈现出上升的趋势。对比IRI指数可知，糖尿病大鼠高于C组大鼠。通过上述分析可知，糖尿病组的大鼠表现出明显的胰岛素抵抗。而在运动之后，糖尿病实验组(T1、T2、T3组)在IRI指数上都有了明显的下降。这表明运动有抑制糖尿病大鼠胰岛素抵抗的作用，还可以提高胰岛素的敏感性。其中，正常组(C组)和糖尿病对照组(T组)都没有出现明显的GLUT4含量的变化。通过以上研究可知，GLUT4转位缺陷能够直接影响骨骼肌对葡萄糖吸收与利用。

通过对表1的数据进一步的分析可知，首先，运动是提高尿病大鼠的GLUT4的含量和胰岛素的敏感性的重要方法，也可以提高对葡萄糖的有效吸收及消耗，从而实现血糖的动态平衡。其次，T2组的变化最为明显，由此可以证明，间歇48h后再进行锻炼，降低血糖水平的效果最为明显。第三，降低血糖水平的效应在运动48h后达到最高值，之后开始出现下降。通过上述分析可知，在中强度训练过程中，其两次运动的间隔不能超过两天。而当超过后就会加大血糖的波动幅度，导致AGES(晚期糖基化终末产物)堆积的出现，致使血管平滑肌细胞的增生，从而导致糖尿病并发症。

表1 各组大鼠GLUT4的相对含量

注：与C组相比*P<0.01，与T组相比，○P<0.01。◎与T1及T3比，P<0.01。

(二)GLUT4的转位

综合所有实验可知，不同强度、不同方式、不同运动时间的运动刺激，会使糖尿病大鼠细胞中的葡萄糖转运蛋白(GLUT4)含量升高，综合现有的研究来看，有氧运动与抗阻运动是增加机体内葡萄糖转运蛋白(GLUT4)含量，提高葡萄糖转运蛋白转运葡萄糖能力的两个最主要的途径。目前，关于有氧运动与阻抗运动能否达到胰岛素降低血糖效果的研究，还不系统。但大量实验研究证实：降低血糖的主要方法有胰岛素和有氧运动以及抗阻运动两种。

葡萄糖转运蛋白(GLUT4)活性被胰岛素激活到一定活性的时候，可以把AMPK信号传导给激活，而当机体内血糖水平升高时，会刺激胰岛，使胰岛分泌的胰岛素增加，从而增加机体内胰岛素的浓度，细胞膜上的胰岛素受体活性会因为胰岛素浓度的增加而被激活，胰岛素受体的浓度也会因此增加。胰岛素与胰岛素受体结合的能力得到增强，胰岛素受体1(IRS-1)作为胰岛素与胰岛素受体结合后的介导，胰岛素受体1和胰岛素受体1的β亚单位被磷酸化，反应结束后，葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)的转运能力得到提升。

通过有氧运动与抗阻运动的影响，也可以实现将葡萄糖由细胞膜内转运到细胞膜外的目的，这就是运动降低血糖水平的生理学原理。人体的细胞中有两种不同功能的葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)，都会受到有氧运动、抗阻运动和胰岛素的影响，敏感性会得到一定的提升，都可以促进葡萄糖转运出细胞膜外。研究结果显示：患有肥胖症、糖尿病的人和健康人相比，可以发现前者的葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)活性下降，这是机体转运葡糖糖异常的主要原因[4]。而目前关于GLUT4影响葡萄糖转运的研究颇多，并多次提到了骨骼肌上的转运蛋白4(GLUT4)转运异常，GLUT4的含量的增加会提高葡萄糖的转运能力，现如治疗糖尿病急需解决的问题是如何高效的提高机体细胞内GLUT4的含量。大量实验证实，运动能够明显降低糖尿病大鼠的血糖，提高胰岛素的敏感性。现如今运动疗法已经被人们认为是康复与预防2型糖尿病的最科学有效的方法，而最佳的运动间歇时间能够使骨骼肌细胞中葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)转运葡萄糖的能力达到最佳效果。

通过对表3分析可以发现，经过一次中等强度的运动后，经过不同时间的休息后，糖尿病实验组大鼠股四头肌中的GLUT4的含量比正常对照组有了一定程度的增加，其中，T2组大鼠GLUT4的含量增加的幅度最大，这也在一定程度上显示出GLUT4的转位在糖尿病大鼠休息48h小时后，会达到高峰。

三、讨论

对糖尿病大鼠施加一定时间的中等强度耐力运动后，不同间歇时间能够增加糖尿病大鼠骨骼肌中GLUT4含量，其中以间歇时间为48h组的大鼠的GLUT4含量的升高最明显。

[1]吕月.2型糖尿病患者空腹和进食后2h检验结果的比较研究[J].糖尿病新世界，2015，12：21-22.

[2]史凌燕.氧化应激水平与肥胖和2型糖尿病的关系[J].糖尿病新世界，2015，08：237-238.

[3]刘龙波.中等强度有氧运动对2型糖尿病患者血糖血脂体重的影响[D].西安体育学院，2013.

[4]宋大为.不同运动时间对2型糖尿病大鼠股四头肌GLUT4含量的影响[D].辽宁师范大学，2014.

[5]王薇，单承湘，刘霞.2型糖尿病大鼠在有氧运动干预中Apelin的变化及其对血压的调节作用[J].西安体育学院学报，2016，02：226-230.

[6]霍朋.有氧运动和抗阻训练对2型糖尿病患者空腹和葡萄糖负荷时自主神经功能的影响[J].山东体育学院学报，2014，04：68-71.

[7]王宝明，常波，衣雪洁，冯大志.运动与二甲双胍联合干预对2型糖尿病大鼠骨骼肌LKB1-AMPK-GLUT4信号通路的影响[A].中国体育科学学会运动生理与生物化学分会.2014年中国运动生理生化学术会议论文集[C].中国体育科学学会运动生理与生物化学分会，2014.2.

[8]丛琳，陈吉棣，郭启煜.运动对糖尿病大鼠骨骼肌GLUT4和MAPK的作用[J].中国糖尿病杂志，2001，06：26-28+40.

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