鄧玉強,唐智明

(1.南通大學 杏林學院,江蘇 南通 226007; 2.南通大學 體育科學學院,江蘇 南通 226007)

有氧運動對2型糖尿病大鼠血清Musclin含量的干預作用研究

鄧玉強1,唐智明2

(1.南通大學 杏林學院,江蘇 南通 226007; 2.南通大學 體育科學學院,江蘇 南通 226007)

目的:研究2型糖尿病大鼠血清musclin含量的變化，并初步探討游泳運動鍛煉對2型糖尿病大鼠血清musclin含量的影響。方法:隨機抽取8只大鼠作為正常對照組(C組，n=8)，喂以標準普通飼料。19只2型糖尿病大鼠隨機分為糖尿病對照組(DM組，n=9)和糖尿病運動鍛煉組(DME組，n=10)。13周后檢測大鼠FINS、FBG水平和血清musclin含量。結果: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長期的有氧運動鍛煉降低了2型糖尿病大鼠血清musclin的含量，從而改善了糖尿病癥狀。

有氧運動；2型糖尿?。籱usclin；大鼠

糖尿病(Diabetes Mellitus，DM)是由多種病因引起的機體代謝紊亂，隨著病情的行進會進一步并發(fā)心腦血管疾病、腎功能衰竭、視網(wǎng)膜病變等[1]。最近，Nishizawa等利用信號序列捕集(signal sequence trap ，SST)技術在小鼠骨骼肌發(fā)現(xiàn)的一種新的活性多肽-Musclin，含130個氨基酸，包括N末端30個氨基酸的信號肽，其分子量為11 kDa，對其功能的研究結果表明其可能參與體內葡萄糖和脂肪的代謝[2]。然而目前國內外尚無musclin與2型糖尿病個體脂質代謝方面的研究。本實驗建立2型糖尿病大鼠模型，探討運動對2型糖尿病大鼠血清musclin的影響。

1 材料與方法

1.1實驗分組

選用清潔級雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠(購于中科院上海實驗動物研究中心)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℃，光照時間12h左右，保持籠內墊料干燥。隨機抽取8只大鼠作為正常對照組(C組，n=8)，喂以標準普通飼料。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)尾靜脈測量空腹血糖，共有39只大鼠建模成功。隨機抽取19只2型糖尿病模型大鼠分成2組：DM對照組(DM組，n=9)、DM+運動鍛煉組(DME組，n=10)。普通對照組大鼠(C組)喂以普通飼料，糖尿病對照組和糖尿病運動組喂以高糖高脂飼料，每天下午定時喂食、給水定期測量大鼠的體重、身長。在實驗的后期，DM組有1只大鼠死亡。

1.2運動方案

對照組：大鼠在籠內自由活動，不進行任何訓練。糖尿病對照組：任大鼠在籠內自由活動，不進行任何訓練。糖尿病運動組：每天下午大鼠在游泳池(100cm×70cm×60cm長方體)內進行60min無負重游泳訓練，水深50cm，水溫32±1℃，每周運動6次。第1周大鼠進行適應性游泳訓練，第一天運動時間為15min，以后每天遞增10～20min，經(jīng)1周增加至每天60min，以后每周維持此運動量，持續(xù)運動13周。運動時驅趕不游泳大鼠，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實驗取材

實驗動物在末次運動鍛煉結束后，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內測定血糖含量，其余血清保存于-20℃冰箱，以備測血清musclin含量。

1.5指標測定

采用全自動生化分析儀檢測血清FBG水平；采用放射免疫法測量FINS水平，試劑盒購自山東濰坊三維生物工程集團有限公司，測試儀器為GC-911型γ計數(shù)儀。采用ELISA法測量Musclin的含量，試劑盒購自美國ADL(Aditteeram Diggnostic Laboratories)公司，測試儀器為美國ELX800型酶標儀。所有指標的測試，均遵照試劑盒的操作說明進行嚴格測試。

1.6統(tǒng)計學分析

2 結 果

2.1實驗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周的游泳運動干預后，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照組大鼠(P <0.01)。以上結果表明, 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)展的進程相關。13周的游泳運動后, 糖尿病運動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實驗大鼠血清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周的基礎上，結合腹腔注射小劑量的STZ制成2型糖尿病大鼠模型，13周后檢測了2型糖尿病大鼠血清musclin含量。結果發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病大鼠血清musclin含量顯著高于對照組。有研究表明，Musclin 的mRNA 表達受機體營養(yǎng)狀況及胰島素等激素水平的調節(jié)[2]。禁食48h后，小鼠腓腸肌中musclin mRNA的表達幾乎消失，重新進食后24h，musclin mRNA 的表達又重新上升。并且離體實驗發(fā)現(xiàn)胰島素和IGF-1 呈濃度依賴的升高肌細胞musclin mRNA 的表達[2]；對KKAy小鼠模型的研究表明，小鼠糖尿病發(fā)病后musclin mRNA表達均顯著升高。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musclin mRNA 表達的促進作用，致使肌肉組織musclin的蛋白合成增加，引起血清musclin水平相應增高。然而增高的musclin會抑制骨骼肌對葡萄糖的攝取，造成了2型糖尿病大鼠外周血糖濃度顯著增高。本實驗中高血糖刺激胰島β細胞的分泌功能代償性增強，使本已受損的β細胞加重負擔，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。離體實驗研究認為其機制與musclin抑制了胰島素信號通路中Akt/PKB活化程度和作用于NF-κB通路有關[3，4]。

為了探討有氧運動鍛煉對2型糖尿病大鼠血清musclin含量的影響以及運動防治2型糖尿病的可能機制，本研究對糖尿病大鼠進行了13周有氧運動鍛煉，并檢測其血清musclin和血糖含量。結果發(fā)現(xiàn)，13周的游泳運動后, 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)。結果提示，一方面長期有氧運動增加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，運動降低了釋放入血的musclin量，從而減輕了musclin對胰島素刺激的骨骼肌對葡萄糖的攝取和利用的抑制作用，增加了骨骼肌對葡萄糖的攝取和利用。同時，血糖濃度的下降也降低了高血糖對胰島細胞的破壞作用，促進了胰島素的正常分泌，但確切的機制還需進一步深入的研究。另外，有氧運動降低血清musclin含量的機制降低，有待于進一步研究闡明。

4 結 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周有氧運動鍛煉顯著增高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對胰島素刺激的骨骼肌對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，劉國良. 肌肉素干預大鼠骨骼肌葡萄糖攝取與NF-κB的相關性[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基金項目(IK040192)，南通大學杏林學院基金項目(2010K140)

2011-10-08

鄧玉強(1980-)，男，江蘇海安人，講師，碩士，主要研究方向為運動人體科學.

1004-3624(2012)02-0113-03

G804.2

A