运动改善胰岛素抵抗与腺苷酸活化蛋白激酶关系的研究进展

腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)广泛存在于骨骼肌、肝脏、胰腺、脂肪组织及中枢神经系统中。作为"细胞能量调节器",AMPK激活后可通过多种机制改善胰岛素抵抗。本文综述了近年来AMPK(骨骼肌、肝脏和脂肪组织)的运动激活以及AMPK介导运动改善心血管胰岛素敏感性的研究进展,展望了AMPK运动激活的研究前景,旨在为全面了解和明确AMPK在运动干预效应中的重要地位提供理论依据。     

骨骼肌脂肪异位沉积在高脂膳食诱导胰岛素抵抗中的作用

高脂膳食会引起机体摄入脂肪的增加,导致人体内过量的脂肪储存,甚至超过人体脂肪组织的储存能力,造成脂肪的异位沉积,即在肝脏和骨骼肌等糖代谢的重要组织积累。最近的研究表明,与肥胖相比,骨骼肌脂肪含量与胰岛素抵抗的发生相关性更高。骨骼肌是最大的糖代谢场所,约80%～90%的2型糖尿病的发病原因为骨骼肌胰岛素抵抗。因此,骨骼肌脂肪含量与胰岛素抵抗之间的关系成为最近研究的热点,本文综述了高脂膳食引起骨骼肌脂肪异位沉积,进而诱导产生骨骼肌胰岛素抵抗的主要机制的研究进展。     

AMPK在机体骨骼肌运动代谢适应方面的研究进展

腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)作为机体细胞的"能量感受器",可通过激活其下游靶蛋白调节组织细胞糖、脂代谢过程。运动适应涉及机体多个系统和器官,其中骨骼肌在机体对运动产生的代谢适应方面的作用最为明显。运动作为对机体的一个刺激可活化组织细胞AMPK,本文将针对AMPK在机体组织对运动产生代谢适应方面的最新研究进展加以综述,以期为阐明运动防治代谢性疾病的机制提供理论依据。     

十子代平方水煎液对原代骨骼肌细胞胰岛素抵抗模型的影响

本实验观察十子代平方对原代骨骼肌细胞胰岛素抵抗模型的影响,探讨其改善胰岛素抵抗的作用机制。对原代骨骼肌细胞应用5×10-7mol/L胰岛素干预12 h建立胰岛素抵抗模型,应用十子代平方高、中、低浓度(400、100、25μg/m L)(SZDP-H、SZDP-M、SZDP-L)对造模成功的骨骼肌细胞进行干预,同时另设正常组、模型组,吡格列酮组(40μmol/L)作对照,药物干预24 h后用葡萄糖氧化酶法测定骨骼肌细胞上清液葡萄糖剩余量,采用Western-blot方法测定该方药物干预后骨骼肌细胞AKT、GSK-3β蛋白的表达。实验结果表明十子代平方可以改善骨骼肌细胞胰岛素抵抗模型的葡萄糖代谢,增加AKT和磷酸化位点Ser473蛋白表达,降低GSK-3β蛋白表达,增加其磷酸化位点Ser9蛋白表达。十子代平方可能通过调节AKT/GSK3β通路的机制改善胰岛素抵抗模型骨骼肌细胞的葡萄糖代谢。     

AMPK在机体糖脂代谢中的作用

AMP激活的蛋白激酶(AMPK)是一种广泛参与调节细胞代谢的激酶,被称为"能量感受器".一旦胞浆中AMP/ATP比例升高,或其它因素激活AMPK时,AMPK可增强葡萄糖摄取和利用,以及脂肪酸氧化,产生更多能量;同时抑制葡萄糖异生、脂质合成及糖原合成等通路,减少能量消耗,从而使细胞能量代谢保持平衡.AMPK参与调节包括胰岛β细胞、肝脏、骨骼肌和脂肪在内的多种外周组织的糖脂代谢过程.本文旨在总结并讨论AMPK在机体主要糖脂代谢器官中的作用,并重点分析其在治疗胰岛素抵抗和2型糖尿病中的潜在作用.     

运动调节骨骼肌细胞葡萄糖摄取的研究进展

胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)是2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)的主要诱因,运动因其在改善骨骼肌胰岛素敏感性方面的显著作用,已被临床采用作为防治IR和T2DM的有效手段。运动能增加葡萄糖转运子4 (glucose transporter type 4,Glut4)的转位,而影响Glut4转位和葡萄糖摄取的途径包括胰岛素信号通路和肌肉收缩两大类。研究发现运动通过增加骨骼肌血流灌注、毛细血管募集、胰岛素信号途径和Sestrins-mTOR (mammalian target of rapamycin)信号通路而改善Glut4转位。因此,全面理解运动调节骨骼肌Glut4转位和葡萄糖摄取的分子机制对于揭示运动疗法防治糖代谢异常的机制具有重要意义。     

木兰醇通过激活AKT信号通路改善心肌细胞胰岛素抵抗

目的:探究木兰醇对胰岛素抵抗的心肌细胞糖代谢的影响。方法:通过MTT法和LDH检测试剂盒检测木兰醇对心肌细胞的细胞毒性;100 n M的胰岛素刺激SD大鼠乳鼠心肌细胞24 h构建心肌胰岛素抵抗模型;葡萄糖检测试剂盒、糖摄取检测试剂盒检测心肌细胞的糖代谢情况;通过Western blot检测糖代谢相关信号通路蛋白磷酸化AKT的表达情况。结果:木兰醇对心肌细胞无明显毒性,且剂量依赖性的增加胰岛素敏感和非敏感型心肌细胞糖代谢。30μM的木兰醇孵育心肌细胞1 h,显著激活细胞磷酸化AKT信号通路。100 n M的胰岛素刺激心肌细胞24 h后,再次给予100 n M的胰岛素刺激后,心肌细胞的糖代谢水平无明显变化。30μM的木兰醇孵育心肌细胞24 h显著增加胰岛素抵抗心肌细胞的糖代谢水平。PI3K抑制剂Wortmanmin完全抑制木兰醇的上述作用。结论:木兰醇可通过激活AKT信号通路改善心肌细胞胰岛素抵抗。     

中国仓鼠自发性2型糖尿病基础代谢特征及相关基因的表达差异

目的 探究自发性2型糖尿病中国仓鼠糖脂代谢、体成分、昼夜运动及新陈代谢等基础代谢特征和相关基因在骨骼肌、肝中的表达情况。方法 根据中国仓鼠空腹血糖(FBG)和餐后血糖(PBG)值,选取对照组(FBG≤4.5 mmol/L且PBG<6.0 mmol/L)与糖尿病组(FBG≥6.0 mmol/L且PBG>7.0 mmol/L),测定动物体重、血糖、血脂、血清胰岛素含量及糖耐量,分析动物体成分,昼夜运动及新陈代谢特征,检测相关基因葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4,Glut4)和过氧化物酶体增殖激活受体-γ(peroxisomeproliferative activated receptor-γ,Pparg)在骨骼肌和肝中的表达情况。结果 与对照组相比,中国仓鼠糖尿病组血糖、血脂含量增加,血清胰岛素含量和胰岛素抵抗指数(homeostasis model assessment of insulin resistance,HOMA-IR)增大,体脂率降低,摄食量和白天活动量增加,热量消耗增大。PPARG在肝和骨骼肌中的mRNA和蛋白表达水平显著增加;GLUT4在骨骼肌中的mRNA和蛋白表达水平显著降低。结论 自发性2型糖尿病中国仓鼠属于糖脂代谢异常,能产生胰岛素抵抗的非肥胖型2型糖尿病动物模型,GLUT4的下调可能与骨骼肌中异常的糖代谢及胰岛素抵抗有关,而上调的PPARG可能有利于机体胰岛素抵抗状态的缓解。     

脂联素在骨骼肌中的新功能及其与运动的关系

既往研究认为脂联素（adiponectin,ADPN）是一种脂肪因子,可以促进骨骼肌的糖原合成来调节血糖。但是近期研究表明,骨骼肌同样是分泌ADPN的重要器官。此外,ADPN在骨骼肌中不仅可以调节糖代谢,还在改变肌肉类型、介导线粒体功能、改善胰岛素抵抗、提升肌肉收缩和钙调节、促进肌肉再生等均发挥重要的生物学作用。运动可以调节血清及骨骼肌中ADPN表达水平,但其结果还存在争议。因此,探索ADPN在骨骼肌中新的生物学功能以及运动对骨骼肌ADPN表达的确切效果可能为治疗骨骼肌相关疾病提供新思路。     

补糖和/或刺五加对大鼠运动后骨骼肌细胞AMPK蛋白表达的影响

目的:研究补糖和刺五加对大鼠运动后骨骼肌细胞的AMP激活蛋白激酶(AMPK)蛋白表达的影响及其恢复期的时相性变化。方法:128只SD大鼠大鼠随机分为训练对照组(C组)、训练补糖组(G组)、训练补刺五加皂甙组(A组)和训练补糖补刺五加皂甙组(GA组)四大组,补糖和刺五加均在运动后0.5 h内灌胃给予。根据运动前和运动后不同时间(0 h,4 h,12 h)采样,共分为16小组(n=8)。采用Western blot方法分析骨骼肌的AMPK蛋白含量。结果:①运动后骨骼肌的AMPK蛋白表达量上调,运动后即刻最高(209.23±21.32),随后逐渐恢复;②补药显著地提高了机体在消耗糖原运动后即刻和4 h后的股四头肌AMPK蛋白含量(225.11±20.58和186.31±15.26vs195.19±13.31和157.11±16.43),运动后12 h两组间没有差异;③补糖对骨骼肌AMPK的蛋白表达量的影响没有统计学意义;④补糖同时补药可提高运动后即刻和4 h后的股四头肌AMPK蛋白含量(217.96±19.25和191.86±14.69),但是运动后12h反而低于对照组(121.89±15.23vs137.92±16.01)。结论:运动可激活骨骼肌细胞AMPK,补充刺五加皂甙可上调运动后的AMPK蛋白表达,补糖则没有影响。     

HIFs、PPARs及AMPK在低氧训练减控体重中的调节机制

低氧暴露激活低氧诱导因子(hypoxia inducible factors, HIFs),从而上调其靶基因的表达,包括糖代谢相关蛋白如葡萄糖转运蛋白(glucose transporters, GLUTs)和糖酵解相关酶如乳酸脱氢酶A (lactate dehydrogenase A, LDHA)、醛缩酶A (aldolase A, ALDA)等基因,因此HIFs参与葡萄糖氧化分解供能,在介导机体低氧应答过程及减控体重中起重要作用。运动训练可激活过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptors, PPARs),其参与调控脂肪酸代谢、胰岛素敏感性及机体能量平衡,对于减控体重具有积极作用;另外,低氧暴露或者是运动训练均可激活细胞内能量感受器AMP激活的蛋白激酶(5’-AMP activated protein kinase, AMPK),促进葡萄糖和脂肪酸氧化进程,促进肥胖机体减控体重。研究表明,相比于单纯低氧暴露或运动训练,低氧训练的双重刺激更有利于减控体重。低氧训练激活HIFs、PPARs及AMPK,这三种因子作为糖脂代谢的关键调控因子,是否在低氧训练减控体重过程中存在叠加效应?本文结合前人研究,综述HIFs、PPARs及AMPK三者在低氧训练下的相互作用,以及以AMPK-HIFs轴和AMPK-PPARs轴为核心的低氧训练减控体重的可能机制,为低氧训练应用于减控体重实践提供理论依据。     

鸢尾素(Irisin)与能量代谢相关研究进展

Irisin是2012年被发现并报道的一种肌肉因子。Irisin在发现之初被确认具有促进白色脂肪组织的棕色化、加快机体能量消耗、调节能量代谢、并改善胰岛素抵抗的生物学作用。随后调查研究表明irisin在神经系统疾病,心血管疾病,非酒精性脂肪肝及肿瘤中也扮演了重要的角色。由于irisin的广泛活性,对其来源及其调控因素的探索可能会为疾病症状的改善提供途径。骨骼肌、白色脂肪组织等均能够合成并分泌irisin,而骨骼肌是其主要来源。骨骼肌分泌irisin活动受到运动、环境温度等因素的影响。其中运动对irisin分泌的影响是复杂的,如运动强度、持续时间、频率均与irisin血清浓度具有相关性,这也导致了不同运动过程使irisin血液水平展现不同变化。Irisin参与骨骼肌、脂肪、骨、胰腺的细胞增殖、分泌等活动。为了描述细胞中实现这些功能的物质基础,irrisin信号通路下游信号分子需要被探索,这类分子已报道的有AMPK、ERK、STAT3等。但是,目前irisin与PCG1α的关系,irisin受体的活性等问题还需要进一步实验的阐明。     

AMPK:细胞能量中枢

腺苷酸活化蛋白激酶(AMPactivated proteinkinase,AMPK)是真核细胞中高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,以异源三聚体的形式广泛存在于真核生物体内,是细胞的能量感受器,在能量代谢调控中起极其重要的作用。肝激酶B1(LKB1)、Ca2+/CaM-依赖蛋白激酶激酶β(CaMKKβ)、AMP/ATP或ADP/ATP比值升高以及诸如运动肌肉收缩等生理刺激均可以激活AMPK,进而调节细胞的能量代谢网络,提高其应对内外环境变化的能力,从而维持细胞水平乃至整个机体的稳定状态。活化的AMPK可以增强分解代谢,抑制合成代谢,上调ATP水平,参与细胞糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢等能量代谢过程,增加细胞能量储备,应对能量缺乏。同时活化的AMPK参与细胞的生长、增殖、凋亡、自噬等基本生物学过程。AMPK是研究肥胖,糖尿病等能量代谢性疾病的核心。肿瘤细胞存在特殊的能量代谢方式,其发生,生长,转移与能量代谢失衡密切相关。AMPK与肿瘤细胞异常的能量代谢相关,为肿瘤发生、发展机制研究提供新的策略。本文主要探讨AMPK的结构、激活机制、参与的物质能量代谢和细胞的基本生物学过程以及与肿瘤发生的关联。     

高温、颗粒物污染环境与运动促进健康

特殊环境对人体健康形成了挑战,如何在特殊环境保证人体健康具有较为重要的意义。本文针对高温和颗粒物污染两种特殊环境,对其与运动促进健康的国内外研究动态进行综述。运动和高温是胰岛素抵抗非药物干预治疗的主流,PGC-1α是机体通过运动、高温获得诸多益处的关键调控因子,新型激素Irisin可能是运动和高温改善胰岛素抵抗内在机理的重要环节。颗粒物暴露对运动机体运动能力和呼吸系统有一定的负面影响,但系统运动可以抵抗颗粒物染污负面作用,自由基和炎症途径关系系统运动阻碍颗粒物染污的可能机制。     

MG53在运动改善胰岛素抵抗中的作用

胰岛素抵抗(insulin resistance, IR)是多种代谢性疾病的共同病理基础,运动作为改善这一病理过程的重要辅助治疗手段,其干预方式、强度和持续时间等尚未明确。MG53(mitsugumin 53)是一种近年来备受关注的骨骼肌细胞膜修复蛋白,有研究表明其不仅是"效应分子",同时也是重要的信号分子——介导多条信号转导通路发挥广泛的生物学效应。本文通过综述MG53调控胰岛素抵抗发生发展的过程,以及MG53介导运动改善胰岛素抵抗的可能信号转导机制,为运动辅助治疗胰岛素抵抗提供新思路。     

AMPK：细胞能量中枢

腺苷酸活化蛋白激酶（AMP activated protein kinase,AMPK）是真核细胞中高度保守的丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶,以异源三聚体的形式广泛存在于真核生物体内,是细胞的能量感受器,在能量代谢调控中起极其重要的作用。肝激酶B1（LKB1）、Ca^2＋／CaM-依赖蛋白激酶激酶β（CaMKKβ）、AMP／ATP或ADP／ATP比值升高以及诸如运动肌肉收缩等生理刺激均可以激活AMPK,进而调节细胞的能量代谢网络,提高其应对内外环境变化的能力,从而维持细胞水平乃至整个机体的稳定状态。活化的AMPK可以增强分解代谢,抑制合成代谢,上调ATP水平,参与细胞糖代谢、脂肪代谢、蛋白质代谢等能量代谢过程,增加细胞能量储备,应对能量缺乏。同时活化的AMPK参与细胞的生长、增殖、凋亡、自噬等基本生物学过程。AMPK是研究肥胖,糖尿病等能量代谢性疾病的核心。肿瘤细胞存在特殊的能量代谢方式,其发生,生长,转移与能量代谢失衡密切相关。AMPK与肿瘤细胞异常的能量代谢相关,为肿瘤发生、发展机制研究提供新的策略。本文主要探讨AMPK的结构、激活机制、参与的物质能量代谢和细胞的基本生物学过程以及与肿瘤发生的关联。     

AMPK及脂肪细胞因子调节胰岛素抵抗的研究进展

腺苷酸激活蛋白激酶(AMP-activated Protein Kina,AMPK)信号通路是调节细胞能量状态的中心环节,被称为"细胞能量调节器",在增加骨骼肌对葡萄糖的摄取、增强胰岛素(Insulins,Ins)敏感性、增加脂肪酸氧化以及调节基因转录等方面发挥重要作用.在整体水平,AMPK通过激素和脂肪细胞因子如瘦素、脂联素和抵抗素等调节能量的摄入和消耗.多种脂肪源性细胞因子表达异常与胰岛素抵抗(Insulin Resistance,IR)密切相关,而胰岛素抵抗又是Ⅱ型糖尿病发生的基础,并贯穿于Ⅱ型糖尿病发生发展的全过程.研究AMPK及脂肪细胞因子与胰岛素抵抗的关系,将为AMPK作为防治肥胖和Ⅱ型糖尿病提供新的药理学靶点.     

胃激素ghrelin和nesfatin-1与骨骼肌糖代谢

胃肠系统既是物质消化吸收和能量代谢调节的重要器官,其分泌的胃肠激素又可以整合中枢和外周对摄食及体重的调控,并且通过中枢间接地或者直接作用于外周胰岛素敏感器官,从而调节糖代谢。骨骼肌作为葡萄糖摄取的主要位点和胰岛素的主要靶器官之一,其糖代谢对2型糖尿病有着至关重要的作用。胃激素,尤其是ghrelin作为已知的唯一一种血液中促进摄食的激素,对糖代谢的影响已经成为目前的研究热点。探索胃激素与骨骼肌糖代谢之间的关系将会为胰岛素抵抗和2型糖尿病的治疗带来新的希望。     

脂联素与胰岛素抵抗研究进展

脂联素是脂肪组织分泌一种脂肪因子,与胰岛素抵抗和肥胖密切相关,在2型糖尿病和肥胖人群中,脂联素的血浆浓度下降。脂联素信号通路通过激活AMPK和PPAR-α与胰岛素信号通路相联系。研究表明,上调脂联素信号通路的活性可以有效缓解胰岛素抵抗。因此,脂联素信号转导通路机制是以胰岛素抵抗为病理生理基础的2型糖尿病的研究热点。本文简要介绍脂联素的生物学特征、脂联素的信号通路机制、脂联素与胰岛素抵抗的现有研究成果及临床价值。     

线粒体衍生肽MOTS-c生物学特性及病理生理功能

MOTS-c是一种新的线粒体衍生肽(mitochondrial-derived peptides, MDPs),能调节体内稳态,对机体有保护作用,可以靶向作用于骨骼肌、心肌、血清、脂肪等组织。MOTS-c直接连接线粒体与运动诱导的AMPK通路、TGF-β/Smad通路、AKT通路等信号通路,调控胰岛素敏感性和炎症反应,促进细胞内环境的稳定,从而改善衰老、肥胖、炎症、心血管等慢性疾病。本文探讨了MOTS-c的生物学特性以及其在运动健康促进中的作用。