有氧和抗阻运动干预2型糖尿病大鼠骨骼肌脑源性神经营养因子、核因子κB及炎症指标的表达

doi:10.12307/2022.109

中国组织工程研究 ›› 2022, Vol. 26 ›› Issue (5): 669-675.doi: 10.12307/2022.109

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有氧和抗阻运动干预2型糖尿病大鼠骨骼肌脑源性神经营养因子、核因子κB及炎症指标的表达

税晓平1，2，李春莹3，李顺昌4，孙君志4，苏全生4

1四川中医药高等专科学校，四川省绵阳市 621000；2绵阳市骨科医院，四川省绵阳市 621000；3绵阳市中医医院，四川省绵阳市 621000；4成都体育学院运动医学与健康学院，四川省成都市 610041

收稿日期:2021-01-08 修回日期:2021-01-11 接受日期:2021-02-05 出版日期:2022-02-18 发布日期:2021-11-02
通讯作者: 苏全生，教授，成都体育学院运动医学与健康学院，四川省成都市 610041
作者简介:税晓平，男，1984 年生，四川省射洪市人，汉族，2019 年成都体育学院毕业，博士，副教授，主要从事运动损伤防治与健康促进方向研究、骨与关节系统疾病临床康复治疗与基础理论研究。
基金资助:
2018年度四川中医药高等专科学校科研项目(18ZRYB03)和绵阳市高等教育“三三工程”(市级特色专业-康复治疗技术专业建设)项目联合支持，项目负责人：税晓平

Effects of aerobic and resistance exercises on brain-derived neurotrophic factor, nuclear factor-kappa B and inflammatory cytokines in skeletal muscle of type II diabetic rats

Shui Xiaoping1, 2, Li Chunying3, Li Shunchang4, Sun Junzhi4, Su Quansheng4

1Sichaun College of Traditional Chinese Medicine, Mianyang 621000, Sichuan Province, China; 2Mianyang Osteological Hospital, Mianyang 621000, Sichuan Province, China; 3Mianyang Hospital of Traditional Chinese Medicine, Mianyang 621000, Sichuan Province, China; 4College of Sports Medicine and Health, Chengdu Sport University, Chengdu 610041, Sichuan Province, China

Received:2021-01-08 Revised:2021-01-11 Accepted:2021-02-05 Online:2022-02-18 Published:2021-11-02
Contact: Su Quansheng, Professor, College of Sports Medicine and Health, Chengdu Sport University, Chengdu 610041, Sichuan Province, China
About author:Shui Xiaoping, PhD, Associate professor, Sichaun College of Traditional Chinese Medicine, Mianyang 621000, Sichuan Province, China; Mianyang Osteological Hospital, Mianyang 621000, Sichuan Province, China
Supported by:
Scientific Research Project of Sichaun College of Traditional Chinese Medicine in 2018, No. 18ZRYB03 (to SXP); the Three-Three Engineering Project of High Education in Mianyang (to SXP)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
糖尿病骨骼肌病变：是糖尿病并发症之一，将导致骨骼肌慢性炎症状态，出现骨骼肌萎缩和骨骼肌胰岛素抵抗，影响骨骼肌的能量代谢。
骨骼肌源性脑源性神经营养因子：骨骼肌也可分泌脑源性神经营养因子，该蛋白参与了骨骼肌的能量代谢过程。其中骨骼肌内的脑源性神经营养因子参与骨骼肌的脂肪代谢，并通过旁分泌的作用形式参与血糖代谢。

背景：研究显示干预骨骼肌中脑源性神经营养因子和核因子κB的表达，有利于改善骨骼肌糖脂代谢能力，运动对2型糖尿病大鼠骨骼肌中以上指标是否有积极干预作用，目前少见文献报道。
目的：观察有氧运动和抗阻运动对2型糖尿病大鼠骨骼肌中脑源性神经营养因子、核因子κB蛋白表达和炎症相关指标的影响。
方法：高脂高糖联合小剂量链脲佐菌素诱导的2型糖尿病大鼠随机分为糖尿病安静组、糖尿病有氧运动组和糖尿病抗阻运动组，对照组大鼠随机分为安静对照组、有氧运动组、抗阻运动组。各运动组分别进行8周有氧运动或抗阻运动，运动结束后检测各组大鼠空腹血糖、胰岛素抵抗指数、三酰甘油、总胆固醇、低密度脂蛋白、腓肠肌湿质量和质量分数；苏木精-伊红染色观察腓肠肌结构变化；ELISA检测大鼠腓肠肌中白细胞介素1β、白细胞介素10和肿瘤坏死因子α水平；Western blot检测腓肠肌中脑源性神经营养因子、核因子κB的表达。
结果与结论：①与安静对照组比较，糖尿病各组大鼠血脂和血糖指标均显著升高；骨骼肌湿质量减轻，镜检显示骨骼肌萎缩和炎症病变；骨骼肌中核因子κB表达增加，其下游炎症因子肿瘤坏死因子α水平增加；骨骼肌中脑源性神经营养因子蛋白表达明显升高；②8周运动结束后，与糖尿病安静组相比，2个糖尿病运动组血脂和血糖指标均显著下降，骨骼肌中炎症细胞浸润、萎缩变性等病变程度减轻，腓肠肌湿质量和质量分数增加，骨骼肌中核因子κB和肿瘤坏死因子α水平降低，糖尿病有氧运动组脑源性神经营养因子蛋白表达明显升高；③与糖尿病有氧运动组比，糖尿病抗阻运动组大鼠空腹血糖及骨骼肌中核因子κB的表达显著降低(P < 0.05)，腓肠肌湿质量和肌质量分数明显升高(P < 0.05)；但糖尿病有氧运动组大鼠血脂指标显著低于糖尿病抗阻运动组(P < 0.05，P < 0.01)；④结果说明：两种运动均能有效改善糖尿病大鼠的脂糖代谢，其中有氧运动能更好地提高糖尿病大鼠骨骼肌中脑源性神经营养因子表达，更好地改善血脂代谢；抗阻运动能更好地抑制糖尿病大鼠腓肠肌中核因子κB蛋白表达，降低肿瘤坏死因子α水平，改善骨骼肌炎症情况，更好地改善糖尿病大鼠血糖水平。
缩略语：脑源性神经营养因子：brain-derived neurotrophic factor，BDNF

https://orcid.org/0000-0002-9106-0919 (税晓平)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 糖尿病, 运动, 骨骼肌, 有氧运动, 抗阻运动, 脑源性神经营养因子, 核因子κB, 大鼠

Abstract: BACKGROUND: Studies have suggested that intervention for the expression of brain-derived neurotrophic factor and nuclear factor-κB in the skeletal muscle is beneficial to improve the glucose and lipid metabolism of the skeletal muscle. Whether exercise has a positive intervention effect on the above indicators in the skeletal muscle of type 2 diabetic rats is rarely reported.
OBJECTIVE: To observe the effects of aerobic and resistance exercises on the expression of brain-derived neurotrophic factor, nuclear factor-κB and inflammatory indexes in the skeletal muscle of type 2 diabetic rats.
METHODS: Type 2 diabetic rats were made through high-fat and high-sugar diet combined with low-dose streptozotocin and randomly divided into diabetic control group, diabetic aerobic exercise group and diabetic resistance exercise group. In the diabetic control group, the rats were randomly divided into a quiet control group, an aerobic exercise group, and a resistance exercise group. The aerobic and resistance exercise lasted for 8 weeks. After 8-week exercises, fasting blood glucose, insulin resistance index, triglyceride, total cholesterol, low density lipoprotein, wet weight of gastrocnemius muscle and mass fraction of gastrocnemius muscle were measured. Hematoxylin-eosin staining was used to observe the changes of gastrocnemius muscle structure, The changes of interleukin-1β, interleukin-10 and tumor necrosis factor-α in gastrocnemius muscle were detected by ELISA. The expression of brain-derived neurotrophic factor and nuclear factor-κB in gastrocnemius muscle were detected by western blot.
RESULTS AND CONCLUSION: Compared with the quiet control group, fasting blood glucose, insulin resistance index, triglyceride, total cholesterol, low density lipoprotein of all diabetic rats increased; the wet weight of gastrocnemius muscle decreased, and microscopic examination indicated skeletal muscle atrophy and inflammatory lesions; the expression of nuclear factor-κB in skeletal muscle increased, and the level of tumor necrosis factor-α increased; and the expression of brain-derived neurotrophic factor protein in skeletal muscle increased significantly. After 8 weeks of exercise, compared with the diabetic control group, all the blood glucose and lipid indexes in the two diabetic exercise groups decreased, inflammatory cell infiltration, atrophy and degeneration of skeletal muscles were reduced, the wet weight and mass fraction of gastrocnemius muscle increased, the expression of nuclear factor-κB and tumor necrosis factor-α in skeletal muscle decreased, and the expression of brain-derived neurotrophic factor increased significantly in the diabetic aerobic exercise group. Compared with the diabetic aerobic exercise group, the fasting blood glucose and nuclear factor-κB expression in skeletal muscle were significantly reduced in the diabetic resistance exercise group (P < 0.05), the wet weight and mass fraction of gastrocnemius muscle increased significantly (P < 0.05); however, the blood lipid indexes were significantly lower in the diabetic aerobic exercise group than the diabetic resistance exercise group (P < 0.05, P < 0.01). To conclude, both aerobic exercise and resistance exercise can promote the expression of brain-derived neurotrophic factor in skeletal muscle of diabetic rats and improve blood lipid metabolism. Resistance exercise can reduce the expression of nuclear factor-κB protein, reduce the level of tumor necrosis factor-α, improve the inflammation of skeletal muscle, and improve blood glucose level in diabetic rats.

Key words: diabetes mellitus, exercise, skeletal muscle, aerobic exercise, resistance exercise, brain-derived neurotrophic factor, nuclear factor-κB, rat

中图分类号:

税晓平, 李春莹, 李顺昌, 孙君志, 苏全生. 有氧和抗阻运动干预2型糖尿病大鼠骨骼肌脑源性神经营养因子、核因子κB及炎症指标的表达[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(5): 669-675.

Shui Xiaoping, Li Chunying, Li Shunchang, Sun Junzhi, Su Quansheng . Effects of aerobic and resistance exercises on brain-derived neurotrophic factor, nuclear factor-kappa B and inflammatory cytokines in skeletal muscle of type II diabetic rats[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2022, 26(5): 669-675.

图/表（结果） 9

2.1 实验动物数量分析实验期间，因糖尿病导致个别大鼠死亡及运动导致大鼠足部损伤影响骨骼肌炎性指标测试而被剔除，最终各组统计7只样本。
2.2 各组大鼠空腹血糖、胰岛素抵抗和血脂代谢情况比较表1及图1结果显示，与安静对照组组比，糖尿病各组大鼠空腹血糖升高，胰岛素抵抗指数升高；与糖尿病安静对照组比，2个糖尿病运动组空腹血糖和胰岛素抵抗指数明显降低 (P < 0.01)，其中糖尿病抗阻运动组的血糖明显低于糖尿病有氧运动组(P < 0.05)。

与安静对照组比，糖尿病各组大鼠三酰甘油、总胆固醇和低密度脂蛋白指标均明显升高。与糖尿病对照组相比较，2个糖尿病运动组三酰甘油、总胆固醇和低密度脂蛋白均明显下降(P < 0.01，P < 0.05)，其中糖尿病有氧运动组三酰甘油、总胆固醇和低密度脂蛋白明显低于糖尿病抗阻运动组(P < 0.05，P < 0.01)。
2.3 各组大鼠腓肠肌湿质量和质量分数比较表2和图2显示，8周运动干预后，与安静对照组相比，糖尿病各组大鼠腓肠肌湿质量非常显著下降(P < 0.01，P < 0.05)；与糖尿病安静组相比，2个糖尿病运动组腓肠肌湿质量显著增加(P < 0.01)，与糖尿病安静组相比，糖尿病有氧运动组腓肠肌质量分数表现出增高趋势，但统计学差异无显著性意义(P > 0.05)，糖尿病抗阻运动组腓肠肌质量分数明显高于糖尿病安静组(P < 0.05)。

2.4 各组大鼠腓肠肌苏木精-伊红染色结果图3结果显示，安静对照组、有氧运动组和抗阻运动组肌细胞排列整齐、致密，肌束结构清晰、边界分明，肌纤维呈圆形或多边形、间质有少量的结缔组织以及神经和血管，细胞核呈圆形或椭圆形、染色质少、核仁明显、位于肌细胞的周边、肌膜下方，未见明显纤维变性坏死或炎细胞浸润，其中有氧运动组和抗阻运动组样本偶见脂肪细胞浸润。糖尿病安静组可见肌组织萎缩，纤维变性坏死或炎细胞浸润，变性坏死的肌细胞被多种炎细胞替代。2个糖尿病运动组肌纤维变性、炎细胞浸润情况较糖尿病安静组明显好转。

2.5 各组大鼠骨骼肌炎症指标比较表3和图4显示，8周运动干预后，各组白细胞介素1β未出现明显变化；与安静对照组相比，糖尿病各组大鼠白细胞介素10出现下降趋势，但统计学差异无显著性意义(P > 0.05)。与安静对照组相比，糖尿病安静组大鼠骨骼肌中肿瘤坏死因子α水平明显升高(P < 0.05)，糖尿病有氧运动组肿瘤坏死因子α水平出现升高趋势，但统计学差异无显著性意义(P > 0.05)；与糖尿病安静组相比，糖尿病有氧运动组肿瘤坏死因子α水平下降出现下降趋势，但统计学差异无显著性意义(P > 0.05)，糖尿病抗阻运动组肿瘤坏死因子α水平明显下降(P < 0.05)。

2.6 各组大鼠骨骼肌BDNF及核因子κB蛋白表达比较表4和图5结果显示，与安静对照组比较，糖尿病各组BDNF蛋白表达明显增高(P < 0.01)，其中糖尿病有氧运动组BDNF蛋白表达明显高于糖尿病安静组(P < 0.01)。与安静对照组比较，糖尿病各组核因子κB蛋白表达明显增高(P < 0.01)；与糖尿病安静组比较，2个糖尿病运动组核因子κB蛋白表达降低 (P < 0.01，P < 0.05)，其中糖尿病抗阻运动组核因子κB蛋白表达明显低于明显糖尿病安静组(P < 0.01)和糖尿病有氧运动组(P < 0.05)。

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引言

材料方法

1.1 设计按照动物体质量均衡原则，完全随机分配，模型对照动物实验，组间比较采用单因素方差分析。
1.2 时间及地点实验于2016年4月至2019年1月在成都体育学院运动与健康学院实验室和成都里来生物医学试验中心完成，其中苏木精-伊红染色、ELISA和Western blot测试均在成都里来生物医学实验中心完成。
1.3 材料
1.3.1 实验动物 6周龄SPF级SD雄性大鼠，体质量160-180 g，由成都达硕实验动物有限公司提供，动物编号20160811。动物喂养在成都体育学院(国家体育总局运动医学重点实验室)动物实验房。动物房室温21-23 ℃，相对湿度40%-60%。实验方案由成都体育学院动物实验伦理委员会批准，备案批准号为2018024A。
1.3.2 主要试剂 STZ试剂(美国Sigma公司)；ELISA测试使用试剂盒分别是白细胞介素1β(货号ERC007，NeoBioscience公司)、白细胞介素10(货号ERC004，NeoBioscience公司)和肿瘤坏死因子α(货号ERC102a，NeoBioscience公司)；Western blot测试使用抗体分别是抗BDNF抗体(货号ET1606-42，Epitomics公司)、抗核因子κB抗体(货号ER0815，Epitomics公司)。
1.4 方法
1.4.1 2型糖尿病动物造模方法大鼠随机分为2型糖尿病造模组和对照组，2型糖尿病造模组大鼠通过高脂高糖饮食喂养8周后，联合一次性小剂量链脲佐菌素(30 mg/kg)腹腔注射诱导建立2型糖尿病大鼠模型[6-7]。其中高脂高糖饲料配方为16%蛋白质，40%脂肪，44%糖；对照组大鼠使用普通饲料喂养8周，配方为1%胆酸钠、2%胆固醇、10%猪油，20%蔗糖、67%常规饲料[6]，以上饲料均由成都达硕实验动物有限公司提供。

1.4.2 造模后分组成模的26只糖尿病大鼠随机分为糖尿病安静组(n=8)、糖尿病有氧运动组(n=9)和糖尿病抗阻运动组(n=9)。对照组随机分为安静对照组(n=8)、有氧运动组(n=8)、抗阻运动(n=8)。安静对照组、有氧运动组和抗阻运动组继续普通饲料喂养，糖尿病安静组、糖尿病有氧运动组和糖尿病抗阻运动组继续高脂高糖饲料喂养[6-7]。
1.4.3 运动方案
有氧运动方案：跑台运动，有氧运动组和糖尿病有氧运动组大鼠适应性训练3 d后，按20 m/min速度进行跑台训练，每天训练1 h，5 d/周，共训练8周[6-7]。
抗阻运动方案：尾部负重爬梯训练，抗阻运动组和糖尿病抗阻运动组大鼠适应性爬梯训练结束后，测试其1RM[6]。训练时各大鼠分别进行3次50%1RM、75%1RM、90%1RM及1RM负重爬梯训练。进行1RM训练时，若不能完成3次爬梯，则以实际完成次数为限。大鼠每次爬至顶部后，休息2 min。5 d/周，共训练8周[6-7]。
1.5 主要观察指标
1.5.1 基础指标测试 8周运动后禁食12 h，测试空腹血糖、血清胰岛素、三酰甘油、总胆固醇和低密度脂蛋白。按胰岛素抵抗指数=[空腹血糖(mmol/L)×血清胰岛素(mU/L)/22.5]计算胰岛素抵抗指数。
1.5.2 取材与相关检测 8周运动后72 h，麻醉大鼠后仔细分离大鼠腓肠肌，取大鼠两侧完整的腓肠肌，精确称量各组大鼠两侧完整腓肠肌湿质量，取两侧腓肠肌湿质量的平均值结合其自身体质量计算腓肠肌的质量分数，腓肠肌质量分数(mg/g)=腓肠肌湿质量平均值(mg)/大鼠体质量(g)。右侧腓肠肌入液氮速冻，用于后续ELISA和Western blot检测；左侧腓肠肌置于40 g/L多聚甲醛用于苏木精-伊红染色。
右侧腓肠肌通过剪碎、匀浆和离心后，制备上清液，利用ELISA法检测白细胞介素1β、白细胞介素10和肿瘤坏死因子α水平变化，所有操作按试剂盒说明书进行。
经40 g/L多聚甲醛固定的腓肠肌组织经过脱水、修剪、包埋和切片工序后，按标准程序进染色、封固和镜检。在进行镜检和采图时，每张切片先在40倍下观察大体病变，再选择需要观察的区域采集100倍和400倍图片，观察具体病变。
Western blot法检测BDNF和核因子κB的表达。取冻存腓肠肌组织剪碎，提取总蛋白，将蛋白样品调至等浓度后，依次进行上样电泳、转膜和封闭，加入BDNF和核因子κB 一抗孵育抗体，再加入相应二抗；采用发光法显影和定影，得到Western blot条带。使用Image J 1.50i图像软件分析条带的灰度值；目的蛋白BDNF和核因子κB的灰度值与内参蛋白β-actin灰度值的比值为目的蛋白的相对表达量。
1.6 统计学分析数据使用x±s表示。使用Graphpad Prism 8和SPSS 25.0版进行统计分析。检验方差齐性后，组间比较采用单因素方差分析(One-Way ANOVA)。显著性差异标准P < 0.05，非常显著性差异标准P < 0.01。

讨论

3.1 不同运动对糖尿病大鼠血糖、血脂和骨骼肌萎缩的影响实验显示糖尿病大鼠出现糖脂代谢障碍，表现为糖尿病各组大鼠血脂和血糖指标均显著升高。有氧运动和抗阻运动均能明显改善糖尿病大鼠的糖脂代谢，且糖尿病有氧运动组血脂指标(三酰甘油、总胆固醇、低密度脂蛋白)明显低于糖尿病抗阻运动组(P < 0.05，P < 0.01)，糖尿病抗阻运动组空腹血糖显著低于糖尿病有氧运动组(P < 0.05)，表明有氧运动改善脂代谢的能力优于抗阻运动，抗阻运动改善血糖代谢的能力优于有氧运动组[6-7]。运动改善血糖和血脂代谢的机制已经得到广泛研究，最新研究提示8周有氧运动能改善糖尿病大鼠骨骼PI3K-PKB信号通路，减少胰岛素抵抗，促进糖原合成，加快糖、脂氧化分解，降低血糖和血脂[8]。抗阻运动通过增加肌肉中葡萄糖转运蛋白4含量、线粒体密度和改善胰岛素敏感性等机制增加骨骼肌对葡萄糖摄取和氧化游离脂肪酸的能力，进而起到调控血糖血脂的作用[9-10]。临床研究显示有氧运动和抗阻运动均能改善2型糖尿病人群血脂血糖代谢，两种运动改善代谢的效果没有差异[11-12]，而本团队动物实验提示两种运动在改善脂糖代谢的效果上存在差异，提示需进一步进行相关研究。糖尿病将导致骨骼肌炎症反应和肌肉萎缩，此次实验结果也显示糖尿病大鼠各组肌肉湿质量明显下降，骨骼肌出现肌组织萎缩、肌纤维变性坏死或变性坏死的肌细胞被多种炎细胞替代等病理学变化，而两种运动均能有效减轻糖尿病大鼠骨骼肌炎症和肌肉萎缩，表现为2个糖尿病运动组大鼠骨骼肌中炎症细胞浸润、萎缩变性等病变程度减轻，腓肠肌湿质量和质量分数均增加。运动改善糖尿病大鼠肌肉萎缩的机制已经得到广泛证实，如有氧运动可激活 AMPK/PGC-1α信号通路，抑制MAFbx和MuRF1表达，改善糖尿病大鼠骨骼肌萎缩[13]。抗阻运动可减轻骨骼肌炎性反应，激活多种信号通路促进蛋白质合成，诱导肌肉重塑和肥大等多种机制改善肌肉萎缩[14]。
3.2 不同运动对糖尿病大鼠骨骼肌中BDNF蛋白表达的影响 BDNF主要表达在神经系统组织中，参与神经损伤修复、调控神经元再生和突触可塑性、促进学习和记忆。BDNF也存在于血液、骨骼肌、血管、脂肪和胰腺等外周组织中[1-2]，具有提高骨骼肌细胞脂肪氧化能力、调节肌纤维类型分化、改善骨骼肌胰岛素抵抗、保护心血管功能、改善情绪和提高机体抗炎能力等作用[15-17]。近年来骨骼肌源性BDNF参与调节能量代谢的研究受到重视。YANG团队[18]的研究结果显示BDNF对维持骨骼肌中的脂和糖代谢平衡起重要作用，提高小鼠骨骼肌中BDNF的表达，可进一步激活AMPK/CREB/PGC-1α信号通路，促进脂质氧化，增加ATP的生成，减少胰岛素抵抗和骨骼肌萎缩。最新研究认为骨骼肌源性的BDNF可通过旁分泌的形式调节胰腺β细胞活性，促进其调节血糖的作用，BDNF可能是运动改善能量代谢的中介因子[2]。
此次研究结果显示，糖尿病各组大鼠骨骼肌中BDNF蛋白表达均明显升高，且有氧运动能进一步提升糖尿病大鼠骨骼肌中BDNF的表达，抗阻运动对BDNF的表达未产生明显影响。研究认为糖尿病大鼠骨骼肌中的BDNF是一种保护蛋白或自身修复蛋白，糖尿病大鼠骨骼肌中BDNF表达上调，可改善糖脂等能量代谢紊乱[19]。近期研究也发现12周肥胖小鼠的骨骼肌和脂肪组织中BDNF表达明显升高[20]。以上结果提示肥胖或糖尿病状态时，负责能量代谢组织中的BDNF表达将上调，继而促进能量代谢，因此，此次实验中糖尿病各组大鼠骨骼肌中BDNF的表达均明显升高。而有氧运动明显提升糖尿病大鼠骨骼肌中BDNF的表达，可进一步激活AMPK/CREB/PGC-1α信号通路，提高脂肪氧化水平，调节血脂代谢[1，18]，这可能是有氧运动改善血脂的效果优于抗阻运动的机制之一。
3.3 不同运动对糖尿病大鼠骨骼肌中核因子κB蛋白表达和炎性指标的影响核因子κB是糖尿病骨骼肌炎症反应中重要的调节因子，其活化后将启动和调节肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β和白细胞介素6等促炎因子的转录，参与骨骼肌炎症反应，导致骨骼肌萎缩和胰岛素抵抗，影响骨骼肌糖脂代谢功能[2，21-22]。降低核因子κB蛋白及其下游炎症因子肿瘤坏死因子α、白细胞介素1β和白细胞介素6等的表达，可改善骨骼肌炎症和肌萎缩，促进脂糖代谢[22-24]。长期规律运动可抑制糖尿病大鼠骨骼肌中核因子κB介导的炎症信号通路激活。研究发现，有氧运动能抑制糖尿病大鼠骨骼肌AGE-RAGE轴和核因子κB通路，降低其氧化应激和炎症反应，减轻骨骼肌损伤[5]。有氧运动也能降低糖尿病大鼠骨骼肌中的白细胞介素6和肿瘤坏死因子α水平，提高白细胞介素10和骨骼肌葡萄糖转运蛋白4含量，缓解骨骼肌损伤，改善血脂血糖代谢[25]。抗阻运动可以提高糖尿病大鼠骨骼肌中白细胞介素15含量，降低白细胞介素6水平，减轻骨骼肌炎症[26]。最新报道显示，抗阻运动联合二甲双胍干预比单纯的二甲双胍干预能更好地降低糖尿病小鼠骨骼肌中的肿瘤坏死因子α和白细胞介素6蛋白表达，更好地改善糖尿病小鼠骨骼肌炎症[27]。
此次实验结果显示，糖尿病各组大鼠骨骼肌湿质量减轻，骨骼肌中核因子κB表达增加，其下游炎症因子肿瘤坏死因子α水平增加，提示实验中糖尿病大鼠骨骼肌中核因子κB炎症信号通路过度激活，出现炎症反应并导致骨骼肌萎缩。而有氧运动和抗阻运动均提高了糖尿病大鼠骨骼肌湿质量，降低了骨骼肌中核因子κB和肿瘤坏死因子α水平，其中糖尿病抗阻运动组核因子κB的表达明显低于糖尿病有氧运动组(P < 0.05)，腓肠肌湿质量和肌质量分数明显高于糖尿病安静组(P < 0.05)，并高于糖尿病有氧运动组。结果提示两种运动均能有效改善糖尿病大鼠骨骼肌炎症和肌肉萎缩，且抗阻运动改善炎症指标和缓解肌肉萎缩的效果优于有氧运动，这可能是抗阻运动改善血糖效果优于有氧运动的机制之一。
结论：两种运动均能有效改善糖尿病大鼠脂糖代谢，降低骨骼肌炎症和肌肉萎缩。有氧运动能更好地提高糖尿病大鼠骨骼肌中BDNF蛋白的表达，进而提升骨骼肌脂肪代谢的能力，更好地改善糖尿病大鼠血脂水平。抗阻运动能更好地抑制骨骼肌中核因子κB蛋白的表达，减少其下游促炎因子肿瘤坏死因子α水平，降低骨骼肌炎症和肌萎缩，提高骨骼肌糖代谢能力，更好地改善糖尿病大鼠血糖水平。此次实验中，仅观察了运动对糖尿病大鼠骨骼肌中BDNF和核因子κB蛋白的表达，在后续研究中应对BDNF和核因子κB信号通路中相关指标进行观察，进一步证实此次研究结果。中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

有氧和抗阻运动干预2型糖尿病大鼠骨骼肌脑源性神经营养因子、核因子κB及炎症指标的表达

Effects of aerobic and resistance exercises on brain-derived neurotrophic factor, nuclear factor-kappa B and inflammatory cytokines in skeletal muscle of type II diabetic rats

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