基于AMPK/ULK1/Beclin1自噬信号通路探讨运动预防骨骼肌IR的作用

作     者：段许扬 

作者单位：上海师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：齐洁

授予年度：2021年

学科分类：0403[教育学-体育学] 040302[教育学-运动人体科学(可授教育学、理学、医学学位)] 04[教育学] 

主      题：胰岛素抵抗 自噬 运动 腺苷酸活化蛋白激酶 Unc-51样激酶1 哺乳动物ATG6同源蛋白 

摘      要：胰岛素抵抗(Insulin resistance,IR)是指胰腺细胞分泌的胰岛素不能像正常人那样增加葡萄糖的吸收和利用。而在胰岛素信号转导障碍、肥胖、自噬等因素以及糖代谢异常的影响下,会促使IR的加速形成。有证据表明,长期有氧运动可以提高骨骼肌能量代谢水平,使骨骼肌产生生物学适应并刺激上调自噬表达水平,胰岛素敏感性被调节,预防了IR的发生。自噬作为细胞的一种自我防御机制,在运动防治IR的机制中发挥重要作用。近来的研究表明AMPK/ULK1可参与调控Beclin1的表达水平,而Beclin1是自噬被激活的重要途径之一,但AMPK/ULK1/Beclin1自噬信号能否在运动预防IR中发挥作用,目前尚未有明确的报道。鉴于此,本文以高脂饮食小鼠为研究对象,探讨运动通过影响骨骼肌自噬表达水平从而改善IR形成的分子机制,为运动防治IR领域的相关研究提供理论依据。研究目的:探讨AMPK/ULK1/Beclin1自噬信号通路在长期跑台运动预防IR形成中的作用及机制。研究方法:选取32只6周龄雄性C57BL/6N SPF级小鼠作为研究对象,随机分为正常饮食组(C组)、正常饮食运动组(CE组)、高脂饮食组(H组)、高脂饮食运动组(HE组)。H组和HE组采用10周高脂饮食饲喂,建立IR小鼠模型。同时每天以12m/min的运动强度对CE和HE组小鼠进行跑台干预60min,每周6次,共计10周。利用IGTT、IITT、空腹血糖(FBG)、空腹胰岛素(FINS)、胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)和胰岛素敏感性指数(ISI)评价IR动物模型的建立及运动干预对IR的影响。采用RT-q PCR检测AMPKα2、ULK1、Beclin1、LC3和P62的m RNA表达水平,使用Western blot检测AMPKα2、ULK1、Beclin1、LC3和P62的蛋白表达水平。目的探讨运动对AMPK/ULK1/Beclin1信号通路在预防IR中的作用。研究结果:1、10周规律跑台运动对各组小鼠IR的影响。IGTT实验结果表明:与C组小鼠相比,H组小鼠血糖曲线下面积(AUC)明显增加(p0.01);与H组小鼠相比,HE组AUC面积显著减少(p0.01)。IITT实验结果表明:与C组小鼠相比,H组小鼠AUC面积显著增大(p0.01);与H组小鼠相比,HE组AUC面积明显减少(p0.01)。与C组小鼠相比,H组FINS、FBG、HOMA-IR等表达量明显上调(p0.01),ISI的含量显著下调(p0.01);与H组相比,HE组小鼠FINS、FBG、HOMA-IR等表达显著下降(p0.01),ISI则显著上升(p0.01)。2、10周规律跑台运动后各组小鼠自噬水平的变化。与C组相比,H组LC3II/LC3I比值显著下降(p0.01),Beclin1 m RNA和蛋白表达水平均显著降低(p0.01),P62 m RNA和蛋白表达水平均显著上调(p0.01);与H组相比,HE组LC3II/LC3I比值显著增加(p0.01),Beclin1 m RNA和蛋白表达均显著升高(p0.01),P62 m RNA和蛋白表达均显著下调(p0.01)。3、10周规律跑台运动后小鼠AMPKα2、ULK1表达水平变化。与C组相比,H组小鼠AMPKα2、ULK1 m RNA表达水平均显著降低(p0.01),p AMPK/AMPK、p ULK1/ULK1以及p ULK1/ULK1磷酸化程度均明显下调(p0.01);与H组小鼠相比,HE组小鼠骨骼肌组织AMPKα2和ULK1m RNA表达水平均显著上调(p0.01),p AMPK/AMPK、p ULK1/ULK1、p ULK1/ULK1的磷酸化程度均显著增加(p0.01)。研究结论:10周跑台运动可有效预防IR形成,其具体机制可能是:运动通过增加高脂饮食小鼠骨骼肌AMPK表达水平,使ULK1磷酸化增强,从而增加了Beclin1表达水平,骨骼肌自噬活性显著提高,进而有效预防IR形成。