有氧运动对2型糖尿病大鼠血清Musclin含量的干预作用研究

邓玉强,唐智明

(1.南通大学 杏林学院,江苏 南通 226007; 2.南通大学 体育科学学院,江苏 南通 226007)

有氧运动对2型糖尿病大鼠血清Musclin含量的干预作用研究

邓玉强1,唐智明2

(1.南通大学 杏林学院,江苏 南通 226007; 2.南通大学 体育科学学院,江苏 南通 226007)

目的:研究2型糖尿病大鼠血清musclin含量的变化，并初步探讨游泳运动锻炼对2型糖尿病大鼠血清musclin含量的影响。方法:随机抽取8只大鼠作为正常对照组(C组，n=8)，喂以标准普通饲料。19只2型糖尿病大鼠随机分为糖尿病对照组(DM组，n=9)和糖尿病运动锻炼组(DME组，n=10)。13周后检测大鼠FINS、FBG水平和血清musclin含量。结果:与C组相比，DM组大鼠血清胰岛素含量明显降低，空腹血糖水平显著增加，DM组大鼠血清musclin含量显著高于C组大鼠；与DM组相比，DME组大鼠血清胰岛素水平显著升高，空腹血糖水平较DM组显著降低；DME组大鼠血清musclin含量要显著低于DM组大鼠。结论:①2型糖尿病大鼠血清musclin含量升高，提示其可能在2型糖尿病发病过程中起着重要作用。②长期的有氧运动锻炼降低了2型糖尿病大鼠血清musclin的含量，从而改善了糖尿病症状。

有氧运动；2型糖尿病；musclin；大鼠

糖尿病(Diabetes Mellitus，DM)是由多种病因引起的机体代谢紊乱，随着病情的行进会进一步并发心脑血管疾病、肾功能衰竭、视网膜病变等[1]。最近，Nishizawa等利用信号序列捕集(signal sequence trap ，SST)技术在小鼠骨骼肌发现的一种新的活性多肽-Musclin，含130个氨基酸，包括N末端30个氨基酸的信号肽，其分子量为11 kDa，对其功能的研究结果表明其可能参与体内葡萄糖和脂肪的代谢[2]。然而目前国内外尚无musclin与2型糖尿病个体脂质代谢方面的研究。本实验建立2型糖尿病大鼠模型，探讨运动对2型糖尿病大鼠血清musclin的影响。

1 材料与方法

1.1实验分组

选用清洁级雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠(购于中科院上海实验动物研究中心)60只，6周龄，体重160～200g，分笼饲养，每笼4只，饲养温度20±2℃，光照时间12h左右，保持笼内垫料干燥。随机抽取8只大鼠作为正常对照组(C组，n=8)，喂以标准普通饲料。其余大鼠喂以高糖高脂饲料，6周后，按30mg/kg体重腹腔注射1%STZ溶液。注射7天后，经尾静脉测量空腹血糖，共有39只大鼠建模成功。随机抽取19只2型糖尿病模型大鼠分成2组：DM对照组(DM组，n=9)、DM+运动锻炼组(DME组，n=10)。普通对照组大鼠(C组)喂以普通饲料，糖尿病对照组和糖尿病运动组喂以高糖高脂饲料，每天下午定时喂食、给水定期测量大鼠的体重、身长。在实验的后期，DM组有1只大鼠死亡。

1.2运动方案

对照组：大鼠在笼内自由活动，不进行任何训练。糖尿病对照组：任大鼠在笼内自由活动，不进行任何训练。糖尿病运动组：每天下午大鼠在游泳池(100cm×70cm×60cm长方体)内进行60min无负重游泳训练，水深50cm，水温32±1℃，每周运动6次。第1周大鼠进行适应性游泳训练，第一天运动时间为15min，以后每天递增10～20min，经1周增加至每天60min，以后每周维持此运动量，持续运动13周。运动时驱赶不游泳大鼠，防止溺水死亡。

1.3高脂高糖饲料配方：

高脂高糖饲料含基础饲料65.5%、猪油10%、胆固醇2.5%、猪胆盐1%、和蔗糖20%，由南京安立默生物科技公司加工制作。

1.4实验取材

实验动物在末次运动锻炼结束后，禁食12h，第二天依次按50mg/kg的剂量腹腔注射2%的戊巴比妥腹腔麻醉，经腹主动脉取血5ml注入洁净玻璃试管中，4℃条件下4000rpm离心10min后，吸取血清，在2h内测定血糖含量，其余血清保存于-20℃冰箱，以备测血清musclin含量。

1.5指标测定

采用全自动生化分析仪检测血清FBG水平；采用放射免疫法测量FINS水平，试剂盒购自山东潍坊三维生物工程集团有限公司，测试仪器为GC-911型γ计数仪。采用ELISA法测量Musclin的含量，试剂盒购自美国ADL(Aditteeram Diggnostic Laboratories)公司，测试仪器为美国ELX800型酶标仪。所有指标的测试，均遵照试剂盒的操作说明进行严格测试。

1.6统计学分析

2 结 果

2.1实验大鼠空腹血糖和血清胰岛素水平的变化

由表1可知，DM组与C组大鼠相比，血清胰岛素含量显著降低(P <0.01)，空腹血糖水平显著增加(P <0.01)；13周的游泳运动干预后，DME组与DM组大鼠相比，血清胰岛素水平显著升高(P<0.01)，空腹血糖水平呈较为显著性的降低(P <0.01)，但仍然明显高于正常对照组大鼠(P <0.01)。以上结果表明, 糖尿病模型大鼠出现了胰岛素分泌减少，且伴有血糖升高症状，这可能与2型糖尿病的发生发展的进程相关。13周的游泳运动后, 糖尿病运动组的大鼠上述症状明显得到改善, 但与正常大鼠相比仍有非常显著差异(P <0.01)。

表1 各组大鼠血清Insulin和FBG的比较

注：与C组相比，* P <0.05：表示** P<0.01；Compared with control，* P <0.05： ** P<0.01；与DM组相比， * P <0.05，** P <0.01。Compared with DM group，# P <0.05： ##P <0.01.

2.2实验大鼠血清musclin蛋白含量的变化

表2 各组大鼠血清musclin蛋白含量的变化

由表2可知，与C组相比，DM组大鼠血清musclin含量显著高于C组大鼠(P <0.01)；与DM组相比，DME组血清musclin含量要显著低于DM组大鼠(P <0.01)，与C组相比，DME组血清musclin含量仍然显著高于C组大鼠(P <0.01)。

3 讨 论

本研究在高糖高脂膳食喂饲6周的基础上，结合腹腔注射小剂量的STZ制成2型糖尿病大鼠模型，13周后检测了2型糖尿病大鼠血清musclin含量。结果发现，2型糖尿病大鼠血清musclin含量显著高于对照组。有研究表明，Musclin 的mRNA 表达受机体营养状况及胰岛素等激素水平的调节[2]。禁食48h后，小鼠腓肠肌中musclin mRNA的表达几乎消失，重新进食后24h，musclin mRNA 的表达又重新上升。并且离体实验发现胰岛素和IGF-1 呈浓度依赖的升高肌细胞musclin mRNA 的表达[2]；对KKAy小鼠模型的研究表明，小鼠糖尿病发病后musclin mRNA表达均显著升高。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岛素水平对musclin mRNA 表达的促进作用，致使肌肉组织musclin的蛋白合成增加，引起血清musclin水平相应增高。然而增高的musclin会抑制骨骼肌对葡萄糖的摄取，造成了2型糖尿病大鼠外周血糖浓度显著增高。本实验中高血糖刺激胰岛β细胞的分泌功能代偿性增强，使本已受损的β细胞加重负担，加速其衰竭和破坏，使其合成分泌胰岛素能力继续下降，引起糖代谢进一步紊乱，从而形成恶性循环，使病情不断加重。于是就出现了本研究中，在2型糖尿病的后期，外周血糖浓度显著增高，而血清胰岛素水平显著下降的现象。离体实验研究认为其机制与musclin抑制了胰岛素信号通路中Akt/PKB活化程度和作用于NF-κB通路有关[3，4]。

为了探讨有氧运动锻炼对2型糖尿病大鼠血清musclin含量的影响以及运动防治2型糖尿病的可能机制，本研究对糖尿病大鼠进行了13周有氧运动锻炼，并检测其血清musclin和血糖含量。结果发现，13周的游泳运动后, DME组与DM组大鼠相比，血清musclin含量显著降低，空腹血糖水平较显著降低(P <0.01)。结果提示，一方面长期有氧运动增加2型糖尿病大鼠血清胰岛素水平和胰岛素释放面积减低，提高了胰岛素的敏感性，加快葡萄糖消除率，从而使血糖降低。另一方面，运动降低了释放入血的musclin量，从而减轻了musclin对胰岛素刺激的骨骼肌对葡萄糖的摄取和利用的抑制作用，增加了骨骼肌对葡萄糖的摄取和利用。同时，血糖浓度的下降也降低了高血糖对胰岛细胞的破坏作用，促进了胰岛素的正常分泌，但确切的机制还需进一步深入的研究。另外，有氧运动降低血清musclin含量的机制降低，有待于进一步研究阐明。

4 结 论

2型糖尿病大鼠血清musclin含量显著增高，血清胰岛素含量显著降低，提示musclin可能在2型糖尿病过程中起着重要作用。13周有氧运动锻炼显著增高2型糖尿病大鼠血清胰岛素水平和降低空腹血糖浓度、血清musclin含量，从而减轻了musclin对胰岛素刺激的骨骼肌对葡萄糖的摄取和利用的抑制作用，改善了糖尿病症状。

[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] 刘英，宗志红，刘国良. 肌肉素干预大鼠骨骼肌葡萄糖摄取与NF-κB的相关性[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

江苏省教育厅自然科学基金项目(IK040192)，南通大学杏林学院基金项目(2010K140)

2011-10-08

邓玉强(1980-)，男，江苏海安人，讲师，硕士，主要研究方向为运动人体科学.

1004-3624(2012)02-0113-03

G804.2

A