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运动对大鼠骨骼PI3K/AKt/mTor与MAPK信号转导途径的影响

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论文一运动对大鼠骨骼肌GLUT-4表达的影响

前言

材料和方法

结果

讨论

结论

论文二运动通过PI3-K/AKt/mTOR信号途径改善大鼠骨骼肌对胰岛素的反应

前言

材料与方法

结果

讨论

结论

论文三运动对大鼠骨骼肌ERK1/2和p38活性的影响

前言

材料与方法

结果

讨论

结论

本研究创新性的自我评价

参考文献

综述：运动对骨骼肌细胞胰岛素信号转导的影响

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摘要

目的: 骨骼肌摄取葡萄糖是一种耗能的主动过程，葡萄糖进入肌细胞内需通过细胞膜上的葡萄糖载体(glucose transporter,GLUT)。绝大多数GLUT-4位于胞浆内，在运动或胰岛素刺激下，可从细胞膜内转移到细胞膜上，携带葡萄糖进入细胞，促进葡萄糖的吸收和利用，同时降低血糖，调节机体血糖平衡。 运动可以改善大鼠骨骼肌对胰岛素的敏感性，促进胰岛素与受体结合，通过胰岛素受体信号转导途径产生生物学效应。胰岛素受体信号主要包括磷脂酰肌醇3-激酶(PI3-K)/蛋白激酶B(PKB)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和有丝分裂原信号(MAPK)两条途径。本研究采用不同强度和取材时间长期耐力运动大鼠模型，分析运动大鼠对葡萄糖耐量的反应；观察运动对大鼠骨骼肌PI3-K/PKB/mTOR和ERK1/2与p38磷酸化水平、蛋白和基因变化；比较各不同强度和取材时间运动大鼠间级联蛋白激酶的变化特点和规律。旨在为临床糖尿病治疗提供分子机制的理论参考，也为预防和糖尿病的临床辅助治疗提供运动强度选择的实验依据，还为进一步探讨配合药物治疗的运动疗法进行合理的药物筛选奠定基础。 方法: 1．葡萄糖耐量实验分析运动各组大鼠糖耐受能力的变化与安静对照的关系。 2．Western blot方法观察不同强度和取材时间运动大鼠对GLUT-4蛋白表达与对PI3K、PKB、mTOR、ERK1/2、p38磷酸化、非磷酸化蛋白变化的影响，分析各运动组间大鼠磷酸化水平和蛋白的变化特点。 3．RT-PCR方法检测不同强度和取材时间对运动大鼠GLUT-4、PI3K、PKB、P70<'S6K、、>、ERK2与p38基因表达的影响及各运动大鼠组间基因表达变化规律。 结果: 一．葡萄糖耐量试验运动组大鼠血浆胰岛素浓度明显低于对照组和(P<0.01)。长期耐力运动大鼠空腹血糖浓度有下降趋势，但与对照组比较无显著差异。 二．Westem blot结果显示 1、 1 h运动大鼠24h和48h恢复后经胰岛素处理GLUT-4蛋白表达明显高于对照组(P<0.01)和，1.5h运动两组经胰岛素处理GLUT-4蛋白表达显著升高(P<0.01)； 1.5h运动48h取材组GLUT-4表达明显高于1h运动48h取材组。 2、 1 h运动24 h取材和1.5 h运动24与48h取材PI3-K磷酸化水平显著升高，与对照组比较均为(P<0.01)，1 h运动48h取材组与对照组比较差异显著。PI3K蛋白总量分析1 h运动24 h取材组和1.5 h运动24h取材蛋白总量与对照组比较差异显著(P<0.01，P<0.05)。运动组间PI3K磷酸化比较，1 h运动24 h取材磷酸化水平与48h取材组比较差异显著，1.5 h运动48h取材组高于1 h运动48h取材组。运动组间PI3K蛋白总量比较，1 h和1.5 h运动24 h取材蛋白表达高于1 h和1.5 h运动48h取材组(P<0.05，P<0.01)，1.5 h运动24 h取材高于1 h运动24 h取材组。 3、1 h运动24 h取材和48h取材组PKB磷酸化与1.5 h运动24与48h取材组磷酸化水平分别与对照组比较差异显著(P<0.05，P<0.01)。运动组间PKB磷酸化水平，1.5 h运动24 h与48h取材组高于1 h运动24 h与48h取材组。运动组间PKB蛋白总量分析，1.5 h运动24h取材组与48h取材组比较差异显著；1.5 h运动24 h取材与1 h运动24 h取材组比较差异非常显著(P<0.01)；1.5 h运动48h取材蛋白量高于1 h运动48h取材组(P<0.01)。 4、1 h运动与1.5 h运动24 h取材和48h取材组均增加mTOR磷酸化水平，与对照组比较有显著差异(P<0.01，P<0.05)。mTOR蛋白总量分析发现，1.5 h运动24 h取材和48h取材组与1 h运动24 h和48h取材组蛋白总量，分别与对照组比较差异显著(P<0.01，P<0.05)。运动组间mTOR磷酸化水平比较，1 h运动和1.5 h运动24 h取材组高于48h取材组。运动组间mTOR蛋白总量关系，1 h运动24 h取材组高于48h取材组，1.5 h运动48h取材组与1 h运动48h取材组比较有显著差异。 5、1 h运动24 h和48h取材组P70<'S6K>磷酸化水平与对照组比较有显著差异(P<0.01，P<0.05)；1.5 h运动两组磷酸化水平与对照组比较差异非常显著(P<0.01)。运动组间P70M<'S6K>磷酸化水平，1 h运动24 h取材组与48h取材组比较差异显著；1.5 h运动48h取材组高于1 h运动48h取材组。 6、1 h运动24 h和48h取材组与1.5 h运动24与48h取材组ERK1/2的磷酸化水平，分别与对照组比较有显著差异(P<0.05，P<0.01)。ERK1/2蛋白总量，1.5 h运动24与48h取材组与对照组比较有统计学意义(P<0.05，P<0.01)。运动组间ERK2磷酸化水平关系，1 h运动24 h取材高于48h取材组、1.5 h运动48h取材组与1 h运动48h取材组比较差异显著(P<0.01)。运动组间ERK2蛋白总量比较，1.5 h运动48h取材组与24 h取材组比较差异显著(P<0.01)，1.5 h运动48h与24 h取材组分别高于1 h运动48h与24 h取材组(P<0.01)。 7、1 h运动24 h取材组P<'38>磷酸化水平与对照组比较差异显著，1.5 h运动24与48h取材组显著升高(P<0.01，P<0.05)。P<'38>蛋白总量变化，1.5 h运动24h取材组蛋白表达与对照组比较下调。运动组间P<'38>磷酸化水平，1 h运动24 h取材高于48h取材组，1.5 h运动24h取材组与48h取材组比较有显著差异(P<0.01)，1.5 h运动24h取材组高于1 h运动24h取材组(P<0.01)，1.5 h运动48h取材组高于1 h运动48h取材组。运动组间P<'38>蛋白总量，1.5 h运动24取材组蛋白表达下调，48h后恢复正常。 三、RT-PCR分析显示: 1、1h运动24 h取材大鼠GLUT-4mRNA表达与对照组比较有显著性差异(P<0.01)，1.5 h运动24 h取材和1.5 h运动48 h取材两组GLUT-4mRNA表达显著升高(P<0.01)和。运动组间GLUT-4mRNA表达分析发现，1h运动24h取材组高于48h取材组，1.5h运动24h取材与48h取材组比较差异显著(P<0.01)，1.5h运动24h取材和48h取材组GLUT-4mRNA表达高于1h运动24h取材和48h取材组。 2、1 h运动和1.5 h运动24 h取材组PI3-K mRNA表达增加，与对照组比较有显著性差异。运动组间PI3-KmRNA表达变化，1 h和1.5 h运动24 h取材组高于1 h和1.5 h运动48h取材组。 3、1 h运动和1.5 h运动24 h取材组PKB mRNA表达与对照组比较有显著差异(P<0.01)。运动组间PKB mRNA表达分析，1 h运动24 h取材组高于48h取材组，1.5 h运动24 h取材组高于48h取材组(P<0.01)。 4、1 h运动24 h取材组P70<'S6K> mRNA水平与对照组比较有显著差异，1.5 h运动24 h和48h取材组基因表达均升高，且差异显著(P<0.01，)。运动组间P70<'S6K> mRNA表达分析，，1 h和1.5 h运动24 h取材组与1 h和1.5 h运动48h取材组比较差异显著，1.5 h运动24 h取材组高于1 h运动24 h取材组、1.5 h运动48h取材组高于1 h运动48h取材组(P<0.01)。 5、1.5 h运动24 h和48h取材组ERK2 mRNA基因表达均升高，且差异显著(P<0.05，P<0.01)；1 h运动24 h取材组ERK2 mRNA水平高于对照组。运动组间ERK2 mRNA表达比较，1 h运动24 h取材组高于48h取材组，1.5 h运动48h取材组高于24 h取材组、1.5 h运动48h取材组明显高于1 h运动48h取材组(P<0.01)。 6、1 h运动24 h取材组和1.5 h运动24 h取材组p<'38> mRNA表达与对照组比较差异显著(P<0.01)。运动组间p<'38> mRNA表达显示，1 h运动24 h取材组高于48h取材组；1.5 h运动24 h取材组高于48h取材组。 结论: 1．运动可以改善大鼠对胰岛素的敏感，增加GLUT-4蛋白和mRNA表达。 2．运动通过改善大鼠骨骼肌对胰岛素的敏感性，增加PI3-K/AKt/mTOR信号途径PI3-K、AKt、mTOR和P70<'S6K>磷酸化水平，促进蛋白和基因表达。 3．运动改善MAPK信号转导途径细胞外信号调节激酶1和2(ERK1/2)磷酸化水平和蛋白表达，促进ERK2mRNA表达；增加p<'38>蛋白表达和磷酸化水平，大运动强度有下调p<'38>蛋白表达的作用。 4．运动通过胰岛素受体PI3-K/AKt/mTOR和MAPK信号转导途径改善GLUT-4蛋白含量，促进糖代谢，调节血糖平衡。

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