● 摘要
胰岛素抵抗是多种代谢疾病的发病基础，当前胰岛素抵抗正处于流行水平并且有低龄化的趋势。研究发现，胰岛素靶组织的功能障碍、胰岛素生物活性降低、胰岛素受体数目和活性改变及胰岛素信号传递异常均可导致胰岛素抵抗，IRS-1/PI3K/Akt信号通路是影响胰岛素信号转导的重要通路之一。有研究表明，有氧运动可促进胰岛素受体表达及活性的增加，促进胰岛素发挥其生物作用。抗阻力运动可增强机体胰岛素靶器官敏感性，抗阻力运动实现骨骼肌增长、骨骼肌质量改善与MSTN表达现存在密切相关性。负重跑训练作为抗阻力运动的一种，探讨其改善胰岛素抵抗的改善作用及其与有氧运动改善效果及分子机制的不同，有助于开发多元运动方式结合干预胰岛素抵抗的治疗。本研究通过分析负重跑训练联合MSTN抗体免疫改善IR的改善效果，揭示负重跑训练改善IR的分子机制及其与MSTN蛋白表达的相关系，为通过不同方式运动形式结合和运动联合多元方式改善IR提供理论依据。
目的：
通过中等强度负重跑台训练和MSTN抗体免疫及两种方式联合干预大鼠胰岛素抵抗病症，通过检测IRS-1/PI3K/Akt和MSTN/ Akt相关途径中蛋白及基因的表达分析两种方式改善IR的分子机制的差异。
方法：
采用健康雄性纯系Sprague-Dawley (SD) 大鼠 50 只，模型组通过高脂饲料喂养8周构建大鼠胰岛素抵抗模型，正常对照组喂食普通饲料，通过测试糖耐量和胰岛素敏感性判定模型构建结果。喂食普通饲料组为正常对照组（NC组），将模型建立成功的大鼠随机分为4组，高脂膳食对照组（HFD组）、高脂膳食+中强度负重运动组（HF+MRT组）、高脂膳食+MSTN抗体注射组（HF+Ab组）、高脂膳食+中强度负重运动组+MSTN抗体注射组（HF+MRT+Ab组）。正式训练期，进行腹背部负重跑台训练，每天进行10组，每组跑2min，休息2min，所有跑台训练坡度均为0°，训练8周，周日休息。
通过OGTT、ITT、ISI、HOMA-IR等方法评价大鼠IR模型构建成功与否和运动及抗体免疫后的糖耐量、胰岛素敏感性的改善程度；采用生化试剂盒酶联免疫试剂盒测试血清血脂和脂肪细胞因子水平；采用HE染色技术对大鼠腓肠肌肌细胞横截面积进行检测；采用Western blot、RT-PCR、免疫组化技术对大鼠腓肠肌MSTN、InsR、Glut4、PI3K、Akt、GSK3β、mTOR、FoxO1等蛋白和基因表达进行检测。
结果：
（1）8周负重跑训练和抗体免疫结束后中强度负重跑台运动组各时段血糖均显著低于HFD组，HFD组在空腹、90min、120min时血糖显著高于NC组。HF+MRT组和HF+Ab组、HF+MRT+Ab组血糖耐量均得到显著改善。
（2）HF+MRT组和HF+MRT+Ab组空腹血糖（FBG）水平显著降低，三种干预方式组大鼠空腹血清胰岛素（FIN）水平均显著低于HFD组，HF+MRT和HF+MRT+Ab组大鼠胰岛素敏感性较HFD组均得到明显增强，三种干预方式组胰岛素抵抗程度均得到显著改善。
（3）训练前模型组大鼠体重显著高于NC组，8周训练后，HFD组体重较NC组有显著增长，HF+MRT组、HF+Ab组、HF+MRT+Ab组体重显著低于HFD组。HF+MRT组、HF +MRT+FAb组较HFD组Lee’s指数、内脏脂肪垫重量作用较为明显。
（4）HF+MRT组和HF+MRT+Ab组血清FFA显著低于NC组和HFD组，HDLC血清含量测试结果显示，HFD组和HF+MRT组总胆固醇含量均显著高于正常对照组；HF+MRT组和HF+MRT+Ab组血清LDLC、HDLC含量显较HFD组差异显著。8周负重跑台训练后，HF+MRT组和HF+MRT+Ab组血清Ins含量显著降低。
（5）HFD组血清脂联素水平显著升高，三种干预方式组血清脂联素水平的均得到改善，显著降低。无论是负重跑台训练还是抗体注射均对血清白介素-6和瘦素无显著影响，但8周负重跑台训练后，HF+MRT组和HF+MRT+Ab组肿瘤坏死因子-α水平较HFD组显著降低。
（6）本实验通过western blot和RT-PCR等方法，检测腓肠肌相关蛋白和基因表达发现，8周负重跑台训练组和MSTN抗体及两种方式联合组腓肠肌InsR蛋白表达较HFD组并无显著性差异，HF+MRT组InsR mRNA表达显著高于HFD组，高脂对照组胰岛素水平始终处于高水平，HFD组大鼠腓肠肌InsR表达也显著降低，负重跑台训练和MSTN抗体免疫联合作用均可以显著改善血清胰岛素代偿现象。
（7）HF+MRT组、HF+Ab组、HF+MRT+Ab组大鼠腓肠肌肌细胞体积较HFD组显著增加，HFD组因长时间高脂膳食骨骼肌内MSTN蛋白表达显著升高，HF+MRT+Ab组大鼠腓肠肌MSTN蛋白表达较HFD组降低最为显著，HF+MRT组、HF+Ab组和HF+MRT+Ab组Glut4的蛋白和mRNA表达均显著高于HFD组。
（8）8周负重跑台训练可有效改善HF+MRT组、HF+Ab组PI3K蛋白表达，其磷酸化水平也显著高于HFD组，两种方式联合优于单一方式干预。HF+MRT组、HF+Ab组HF+MRT+Ab组PI3KmRNA表达均显著高于HFD组，负重跑台训练可以促进Akt蛋白表达和磷酸化水平增加，其磷酸化水平较HFD组得到显著提高。
（9）HF+MRT组和HF+MRT+Ab组GSK3β蛋白表达显著低于HFD组，抗体注射组较HFD 组无显著变化，HF+MRT组和HF+MRT+Ab组GSK3β蛋白磷酸化水平显著低于HFD组，HF+Ab组较HFD组无显著变化。三种方式干预均使GSK3βmRNA表达均显著低于HFD组，mTOR蛋白表达显著高于HFD组，HF+MRT组、HF+Ab组、HF+MRT+Ab组FoxO1蛋白表达显著降低，HFD组FoxO1蛋白表达显著升高。HF+Ab组和HF+MRT+Ab组FoxO1 mRNA均显著低于HFD组。
结论：
通过8周高脂膳食可以导致大鼠糖耐量能力下降、胰岛素耐量能力显著提升；胰岛素抵抗指数显著升高，可成功构建大鼠胰岛素抗症状模型。负重跑训练和MSTN抗体免疫及两种方式联合均未对腓肠肌胰岛素受体表达产生显著影响，但显著抑制腓肠肌MSTN蛋白表达，促进肌细胞增殖生长，可促进细胞内Glut4蛋白和mRNA表达，增加血液中葡萄糖向细胞内的运输。8周负重跑台训练和MSTN抗体免疫均有效提升大鼠机体糖耐量能力和胰岛素敏感性，实现减少体内脂肪堆积增肌纤维数目和体积，增加机体糖代谢，调控血糖平衡，两种方式联合效果更佳。两种方式通过促进MSTN/Akt信号通路转导及激活Akt下游Akt/ GSK3β、Akt/mTOR、Akt/FoxO1三条途径是其改善改善胰岛素抵抗的主要分子机制。
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