有氧运动训练8周2型糖尿病模型大鼠骨骼肌磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B信号转导通路的变化

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.1310

中国组织工程研究 ›› 2019, Vol. 23 ›› Issue (23): 3660-3666.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.1310

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有氧运动训练8周2型糖尿病模型大鼠骨骼肌磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B信号转导通路的变化

赵大林1，李晶1，马铁1，高海宁1，刘昊鹏1，张士城1，徐思彤1，肖家煜1，李一冉1，闫圣楠1，常波1，2

(沈阳体育学院，1运动人体科学学院，2运动生理生化教研室，辽宁省沈阳市 110102)

收稿日期:2019-01-29 出版日期:2019-08-18 发布日期:2019-08-18
通讯作者: 常波，博士，教授，沈阳体育学院，运动人体科学学院，运动生理生化教研室，辽宁省沈阳市 110102
作者简介:赵大林，女，1962年生，辽宁省北镇市人，汉族，1985年锦州医学院毕业，副教授，主要从事运动生理研究。
基金资助:
国家自然科学基金项目(30971414)；辽宁省自然科学基金项目(2015020704)，项目负责人：常波，辽宁省高等学校基本科研项目(LQN2017ST02)，项目负责人：高海宁

Changes of phosphoinositide 3-kinase-protein kinase B signaling pathway in skeletal muscle of type 2 diabetes rat models after 8-week aerobic exercise

Zhao Dalin1, Li Jing1, Ma Tie1, Gao Haining1, Liu Haopeng1, Zhang Shicheng1, Xu Sitong1, Xiao Jiayu1, Li Yiran1, Yan Shengnan1, Chang Bo1, 2

(1College of Sports Human Science, 2Department of Sports Physiology and Biochemistry, Shenyang Sport University, Shenyang 110102, Liaoning Province, China)

Received:2019-01-29 Online:2019-08-18 Published:2019-08-18
Contact: Chang Bo, MD, Professor, College of Sports Human Science, Department of Sports Physiology and Biochemistry, Shenyang Sport University, Shenyang 110102, Liaoning Province, China
About author:Zhao Dalin, Associate professor, College of Sports Human Science, Shenyang Sport University, Shenyang 110102, Liaoning Province, China
Supported by:
the National natural science foundation of China, No. 30971414; the Natural Science Foundation of Liaoning Province, No. 2015020704 (to CB); the Basic Scientific Research Project of Universities in Liaoning Province, No. LQN2017ST02 (to GHN)

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
蛋白激酶 B(PKB)：是原癌基因c-AKT的表达产物，它参与由生长因子激活的经磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)介导的信号转导过程。与许多蛋白激酶相似，PKB分子具有一特殊的AH/PH 结构域(AH/PH domain)，后者能介导信号分子间的相互作用。PKB是PI3K直接的靶蛋白。PI3K 产生的脂类第二信使PI-3，4，-P2和PI-3，4，5-P3等均能与PKB和磷酸肌醇依赖性蛋白激酶(PDK)的AH/PH结构域结合，使二者转位于质膜上并活化。PDK也能使PKB磷酸化而激活，激活的 PKB又进一步激活抗细胞凋亡机制、葡萄糖代谢(糖原合成、糖酵解及葡萄糖的摄取)及蛋白质合成等过程，从而促进细胞的生长和增殖。
胰岛素抵抗：是指各种原因使胰岛素促进葡萄糖摄取和利用的效率下降，机体代偿性的分泌过多胰岛素产生高胰岛素血症，以维持血糖的稳定。

摘要
背景：目前普遍观点是2型糖尿病患者胰岛素信号传导中的信号分子磷脂酰肌醇3-激酶和蛋白激酶B相比于健康人群均出现异常，而运动后胰岛素敏感性的改善也与骨骼肌中胰岛素信号传导系统的蛋白表达和活性增强有关。
目的：探究8周有氧运动对中龄2型糖尿病大鼠骨骼肌磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B信号转导通路的影响。
方法：10个月龄中年雌性SD大鼠75只，由成都达硕实验动物有限公司提供。实验方案经沈阳体育学院科学研究伦理委员会批准(批准号为2015006)。SD大鼠75只随机分成5组：正常对照组，给普通饲料；糖尿病对照1组、糖尿病运动1组，均于高脂饲料喂养8周后注射链脲佐菌素35 mg/kg，制备2型糖尿病模型，继续给予高脂饲料至16周；糖尿病对照2组、糖尿病运动2组，均于高脂饲料喂养16周后注射链脲佐菌素35 mg/kg，制备2型糖尿病模型；2个运动组均于第9周开始进行有氧运动，运动8周后测试血脂、血糖、胰岛素和腓肠肌磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B的蛋白表达。
结果与结论：①8周和16周的高糖高脂饮食结合小剂量的链脲佐菌素均可引发中龄SD大鼠出现骨骼肌磷脂酰肌醇3-激酶、PK蛋白表达下降，磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B信号传导发生障碍，引起脂和糖代谢紊乱，胰岛素敏感性下降，诱发2型糖尿病；②与相对应的糖尿病对照组比较，糖尿病运动1组和糖尿病运动2组的体质量有上升趋势，脂肪量和脂体比有下降趋势，三酰甘油、总胆固醇、游离脂肪酸和低密度脂蛋白值均显著降低，空腹血糖、空腹胰岛素水平显著下降，磷脂酰肌醇3-激酶和蛋白激酶B活性均显著增高；③结果说明，在诱发糖尿病前后施加运动干预，能通过增加机体能量消耗，提高骨骼肌胰岛素信号传导通路磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B磷酸化水平，增加机体胰岛素敏感性，改善脂代谢和糖代谢紊乱，最终对2型糖尿病的发生和发展起到了有效的改善/预防作用。

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
ORCID: 0000-0003-3892-3487(赵大林)

关键词: 大鼠, 高脂高糖膳食, 链脲佐菌素, 2型糖尿病, 运动干预, 胰岛素抵抗, 骨骼肌, 磷脂酰肌醇3激酶, 蛋白激酶B

Abstract:

BACKGROUND: Abnormal phosphoinositide 3-kinase and protein kinase B occurs in insulin signaling transduction of type 2 diabetes, and improvement in insulin sensitivity post-exercise has been shown to be related to the increased protein expression and activity in insulin signaling transduction.
OBJECTIVE: To investigate the effect of 8-week aerobic exercise on the phosphoinositide 3-kinase-protein kinase B signaling pathway in type 2 diabetic skeletal muscle of middle-aged rat models.
METHODS: Seventy-five 10 month-old female Sprague-Dawley rats were provided by Chengdu Dashuo Experimental Animal Co., Ltd., and the study was approved by the Research Ethics Committee of Shenyang Sport University, approval number: 2015006. The rats were randomized into five groups: normal control group (common diet), diabetes control 1 group (8-week high fat diet prior to injection of 35 mg/kg streptozotocin; continue to give high fat feed to 16 weeks), diabetes exercise 1 group (8-week high fat diet prior to injection of 35 mg/kg streptozotocin+ aerobic exercise; continue to give high fat feed to 16 weeks), diabetes control 2 group (16-week high fat diet prior to injection of 35 mg/kg streptozotocin), and diabetes exercise 1 group (16-week high fat diet prior to injection of 35 mg/kg streptozotocin+ aerobic exercise). The aerobic exercise was undergone at the 9th week. The blood lipid, blood glucose, insulin and gastrocnemius phosphoinositide 3-kinase-protein kinase B expression levels were tested after 8 weeks of exercise.
RESULTS AND CONCLUSION: (1) Both high-fat and high-fat diets at 8 and 16 weeks combined with low-dose streptozotocin could induce the decrease of phosphoinositide 3-kinase and protein kinase B protein expression in the rat skeletal muscle, and impaired phosphoinositide 3-kinase-protein kinase B signal transduction caused lipid and glucose metabolism disorders, decreased insulin sensitivity, and induced type 2 diabetes. (2) Compared with the diabetes control groups, the body mass in the aerobic exercise groups was on a rise, fat mass and body fat rate were on a descent, triacylglycerol, total cholesterol, free fatty acid and low density lipoprotein were significantly decreased, fasting blood-glucose and fasting insulin levels were significantly decreased, and activities of phosphoinositide 3-kinase and protein kinase B were significantly increased. (3) These results indicate that exercise intervention before and after inducing diabetes can reverse/enhance the phosphoinositide 3-kinase-protein kinase B phosphorylation level in skeletal muscle, increase insulin sensitivity, improve lipid metabolism and disorder of glucose metabolism, and ultimately effectively improve and prevent the occurrence and development of type 2 diabetes.

Key words: rats, high fat and sugar diet, streptozotocin, type 2 diabetes, exercise intervention, insulin resistance, akeletal muscle, phosphatidylinositol 3-kinase, protein kinase B

中图分类号:

R496

赵大林，李晶，马铁，高海宁，刘昊鹏，张士城，徐思彤，肖家煜，李一冉，闫圣楠，常波. 有氧运动训练8周2型糖尿病模型大鼠骨骼肌磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B信号转导通路的变化[J]. 中国组织工程研究, 2019, 23(23): 3660-3666.

Zhao Dalin1, Li Jing1, Ma Tie1, Gao Haining1, Liu Haopeng1, Zhang Shicheng1, Xu Sitong1, Xiao Jiayu1, Li Yiran1, Yan Shengnan1, Chang Bo1, 2. Changes of phosphoinositide 3-kinase-protein kinase B signaling pathway in skeletal muscle of type 2 diabetes rat models after 8-week aerobic exercise[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2019, 23(23): 3660-3666.

图/表（结果） 6

2.1 实验动物数量分析实验选用大鼠75只，其中造模成功24只和随机选取正常对照组6只，共30只进入结果分析。

2.2 各组大鼠体质量、脂肪量和脂体比的变化 ①与正常对照组比较，糖尿病对照1组的体质量、脂肪量以及脂体比显著升高(P < 0.01 ，P < 0.05，P < 0.01)，糖尿病对照2组的3项指标有所升高但均差异无显著性意义；②糖尿病运动1组和糖尿病运动2组的体质量比起相对应的糖尿病对照组有上升趋势，脂肪量和脂体比有下降趋势但差异均无显著性意义。见表1。

2.3 各组大鼠血脂指标的变化 ①与正常对照组比较，糖尿病对照1组的三酰甘油、总胆固醇、游离脂肪酸和低密度脂蛋白值显著升高(P < 0.01或P < 0.05)，糖尿病对照2组的4项指标值显著升高(P < 0.01或P < 0.05)；②糖尿病运动1组和糖尿病运动2组的三酰甘油、总胆固醇、游离脂肪酸和低密度脂蛋白值均显著低于相应对照组(均P < 0.05)。见表2。

2.4 各组大鼠空腹血糖、胰岛素水平和胰岛素耐受性的变化 ①实验结束时5组大鼠空腹血糖水平，糖尿病对照1组和糖尿病对照2组空腹血糖明显高于正常对照组(P < 0.01)；而糖尿病运动1组和糖尿病运动2组的空腹血糖水平相比与其对应的对照组则显著下降(P < 0.05，P < 0.01)；②糖尿病对照1组和糖尿病对照2组空腹胰岛素明显高于正常对照组(P < 0.01，P <0 .01)；而糖尿病运动1组和糖尿病运动2组的空腹胰岛素水平相比与其对应的对照组则显著下降(P < 0.01，P < 0.05），见表3，4。各组大鼠腹腔注射胰岛素后测量即刻、10、20、30 min后血糖值，并绘制胰岛素耐受性曲线，见图1。

2.5 各组大鼠骨骼肌PI3K、PKB磷酸化水平的变化 ①糖尿病对照1组和糖尿病对照2组的PI3K和PKB活性显著低于正常对照组(P < 0.05)；②而经过8周有氧运动，糖尿病运动1组和糖尿病运动2组的PI3K和PKB活性均显著高于其对应的对照组(P < 0.05，P < 0.05)。见表5，图2。

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引言

随着现代人饮食结构以及生活方式的改变，能量摄入长期大于消耗，致使剩余能量不断增加，导致越来越多的中老年人出现肥胖(尤其是腹型肥胖)。长期肥胖导致血糖血脂升高，糖脂代谢紊乱，最终导致胰岛素抵抗，诱发2型糖尿病。

胰岛素抵抗贯穿2型糖尿病的发生发展全过程^[1]。磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol3-kinase，PI3K)/Akt 信号通路与胰岛素抵抗相关疾病的关系密切，胰岛素及其他刺激因素可启动PI3K/蛋白激酶B(protein kinase B，PKB)信号通路的信号传导^[2]，进而影响葡萄糖转运、糖原合成以及氧化利用等。其中PKB至少在3个水平上参与糖代谢调控^[3]：①增加葡萄糖内吞和葡萄糖转运蛋白4转位增加葡萄糖转运；②增加糖原合成激酶3(GSK-3)的表达和活性促进糖原合成；③ 增加糖氧化酶的活性促进糖的利用。因此，PI3K-PKB信号通路不仅是胰岛素信号传导的重要途径，也是改善/预防2型糖尿病的重要作用靶点。

目前普遍观点是2型糖尿病患者胰岛素信号传导中的信号分子PI3K和PKB相比于健康人群均出现异常，即出现基因表达缺陷以及蛋白表达和磷酸化水平下降。而无论是针对肥胖者、超重者还是2型糖尿病患者，运动均可促进骨骼肌对葡萄糖的摄取，改善葡萄糖耐量，提高胰岛素的敏感性，而运动后胰岛素敏感性的改善也与骨骼肌中胰岛素信号传导系统的蛋白表达和活性增强有关。但有关运动对骨骼肌PI3-K/AKt/mTOR信号转导的影响还存在争议，不同运动强度，不同取材时间，以及不同动物模型的实验结果不尽一致^[4-7]。另外现有的动物实验主要集中在运动对青年和成年鼠的影响，而对中年大鼠的影响还未见报道。因此，实验通过在诱发糖尿病前后分别施加长期的有氧运动干预，探讨运动对中老年2型糖尿病患者的预防和改善作用，以及有氧运动对骨骼肌胰岛素信号传导重要的信号分子PI3K和PKB磷酸化水平的影响，解释运动改善2型糖尿病骨骼肌糖代谢和糖转运的分子机制，为探寻预防和改善中老年糖尿病的运动干预模式提供理论和实践依据。

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

材料方法

1.1 设计随机动物对照实验。

1.2 时间及地点实验于2016年1月至2017年6月在在沈阳体育学院实验管理中心完成。

1.3 材料

1.3.1 实验动物选用10月龄中年雌性SD大鼠75只，体质量为(251.30±10.21)g，实验动物由成都达硕实验动物有限公司提供，实验动物许可证号：SCXK-2015-030。实验方案经沈阳体育学院科学研究伦理委员会批准(批准号为2015006)。

1.3.2 动物饲料配制及注射药物剂量所有饲料由沈阳前民饲料厂提供。基础饲料采用大鼠常用饲料配方，100 g饲料中含：大麦粉20%、脱水菜(去除水分的包心菜)10%、豆粉20%、酵母1%、骨粉5%、玉米粉16%、麸皮16%、鱼粉10%、食盐2%。基础饲料总能量11.7 kJ/g(蛋白质26.99%、脂肪19.8%、碳水化物53.21%)。高脂饲料和标准饲料参照 Palmer 的报道^[8]。每100 g高脂饲料中含有下列营养饲料：猪油20 g、鸡蛋10 g、盐1.5 g、糖9.5 g，其余为基础饲料。高脂饲料总能量12.57 kJ/g(蛋白质25.53%、脂肪41.48%、碳水化合物32.99%)。标准饲料中脂肪与糖的质量百分比分别为6.0%和30.5%，高脂饲料中脂肪与糖的质量百分比分别为21.0%和15.5%。注射药物为链脲佐菌素，注射剂量为35 mg/kg大鼠。

1.3.3 实验用主要试剂及仪器血脂试剂盒(由中生北控生物科技股份有限公司提供)；游离脂肪酸试剂盒(由南京建成生物研究所提供)；MD-100半自动生化分析仪(北京鸿澳医疗公司)；6010紫外/可见分光光度仪 (Agilent Technologies)；AE200 电子分析天平(上海天平仪器厂)；GC-1200γ-放射免疫计数器(中国科学技术大学科学实业总公司)；Bio-rad电泳和电转移装置(美国BIO-RAD公司)；Epson perfection 1670扫描仪(日本Epson公司)。

1.4 实验方法

1.4.1 建立2型糖尿病动物模型 75只10月龄的SD雌性大鼠适应性饲养1周后，随机分为2组：即正常对照组15只，高脂组60只。分别给予普通饲料或高脂饲料喂养，8周后，将高脂组分为2组，即糖尿病1组和2组，给1组注射链脲佐菌素，制备2型糖尿病模型，并将其分成糖尿病对照1组和糖尿病运动1组，继续给予高脂饲料至16周；将糖尿病2组分成糖尿病对照2组和糖尿病运动2组，继续高脂饲料喂养，在第16周注射链脲佐菌素。链脲佐菌素注射剂量为 35 mg/kg。于注射后72 h尾静脉取血，用血糖仪测定血糖，及链脲佐菌素注射后1周，所有动物空腹12 h测定血糖，2次空腹血糖测试≥7.8 mmol/L，餐后血糖≥11.1 mmol/L被认为是糖尿病大鼠^[9-10]。剔除造模失败大鼠。2个运动组均在第9周开始进行有氧运动。动物房温度(22±5)℃，相对湿度(50±10)%，明暗周期12/12。每天记录大鼠的给食量和摄食量，每周定时称体质量。

1.4.2 运动干预 2个运动组从第9周开始进行自由游泳训练。水温32-36 ℃。动物泳池水深50 cm，每只动物游泳约占有350 cm²的活动表面积。第1，2天试游10 min，以后逐渐增加运动时间10 min，游至每天40 min后，保持至第2周末，后第3-8周按照10 min/40 g确定每组大鼠游泳时间，每周6 d，共进行8周的游泳训练(在实验中无法用最大摄氧量描述运动强度，没有相关的参考文献)。

1.4.3 动物取材末次运动结束后24 h取材(禁食12 h)，腹腔注射氨基甲酸乙酯麻醉大鼠，注射剂量1.5 g/kg，麻醉后尾部取血测定空腹血糖，眼底动脉取血，3 000 r/min离心，10 min，分离血清，-80 ℃低温保存，待测血脂(三酰甘油、总胆固醇、游离脂肪酸、低密度脂蛋白)、血清胰岛素。腹腔注射胰岛素，注射剂量3.3 U/kg，分别在注射后即刻、注射后10，20，30 min取尾部血测定血糖。迅速分离肾周、肠系膜周围脂肪。分离腓肠肌，以测定骨骼肌PI3K、PKB的磷酸化水平。密封于-80 ℃深冻冰箱保存，待测。

1.4.4 脂肪组织质量取脂肪组织垫在电子天平上准确称质量。脂肪量=肾周脂肪+肠系膜周脂肪；脂体比(%)=(肾周脂肪+肠系膜周脂肪)/体质量×100%。

1.4.5 空腹血糖和胰岛素 ①血糖：用湖南湘仪血糖仪测定；②血清胰岛素：用放射免疫法检测，使用¹²⁵I-胰岛素放射免疫分析药盒，测试步骤按照药盒说明书进行。

1.4.6 血脂和游离脂肪酸的测定于鼠尾部取血，按试剂盒说明操作，用半自动生化分析仪测定。

1.4.7 Western Blot法检测骨骼肌PI3K和PKB磷酸化水平检测取出在-80 ℃保存的各组腓肠肌适量，分别迅速投入预先加好蛋白酶抑制剂RAPI裂解液管中，冰浴匀浆震碎 12 000 r/min离心20 min，取上清。使用BCA蛋白测定试剂盒测定所有样品的蛋白浓度，之后加入相应比例的裂解液和上样缓冲液将浓度调为一致，高温变性5 min，进行凝胶电泳(80 V，20 min；120 V 60 min)，转膜(210 mA，60 min)封闭(5%脱脂奶粉，60 min)，洗膜后孵育一抗4 ℃过夜，次日洗膜后进行避光条件下二抗摇床孵育(60 min)，洗膜后将条带置于采用FlourChem V 2.0凝胶成像分析软件(America)分析，记录每条蛋白电泳带的灰度值，进行定量分析。

1.5 主要观察指标 ①大鼠空腹血糖、血清胰岛素、血脂、血清游离脂肪酸；②骨骼肌PI3K p110磷酸化位点，PKB丝氨酸473磷酸化位点的蛋白表达。

1.6 统计学分析用SPSS 17.0统计软件包处理，对数据进行正态分布的检测，以x(_)±s形式表示实验结果，2组间比较用独立样本t 检验，多组比较用单因素方差分析，检验标准：P < 0.05为差异有显著性意义，P < 0.01为差异有非常显著性意义。

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

讨论

3.1 行8周有氧运动对2型糖尿病大鼠体脂、血脂、血糖、胰岛素的影响实验通过8周和16周的高脂饮食结合小剂量的链脲佐菌素均可使大鼠血糖、血脂、血清游离脂肪酸以及血清胰岛素显著升高，出现高血糖、高血脂、高血清游离脂肪酸以及高胰岛素症状，达到了2型糖尿病动物模型标准。

有研究发现长期高脂饮食会使血糖、血脂、血清胰岛素和内脏脂肪含量增加，糖脂代谢异常，处于慢性高血糖、高游离脂肪酸状态，即产生“糖毒性”和“脂毒性”作用^[11]，损伤胰岛B细胞，诱发胰岛素抵抗，产生2型糖尿病^[12-13]，2糖尿病患者的血脂紊乱主要表现为血清三酰甘油的升高和高密度脂蛋白的降低^[14]，大量证据表明血液游离脂肪酸浓度的增加在胰岛素抵抗的发病机制中起关键作用^[15]。游离脂肪酸是多个信号转导的关键调解因素^[16]。在肥胖、糖尿病、高血压等与胰岛素抵抗紧密相关的疾病中，血液游离脂肪酸水平升高^[17]。胰岛素信号转导的受损是胰岛素抵抗的主要原因^[18]。

实验在2型糖尿病造模前后分别施加了8周的有氧运动，观察运动干预在预防和改善糖尿病中的作用，发现不论是造模前还是造模后8周的有氧运动均能有效降低血糖、血脂、血清游离脂肪酸和血清胰岛素，并且造模后运动干预能有效缓解尿糖引起体质量的下降。运动与2型糖尿病发病密切相关，不论是行走还是剧烈运动都能降低糖尿病的发病危险，每天规律的运动能使糖尿病发病危险下降15%-60%，每周1次的快走或骑车运动能显著改善空腹血糖和糖尿病的发病率^[19]。因此提示：长期的有氧运动不仅能有效的改善糖尿病症状，还能一定程度阻止糖尿病诱发因素对机体糖脂代谢的破坏作用^[20]，对糖尿病有很好的预防作用^[21-22]。为进一步探究运动干预对糖尿病大鼠的预防和改善作用机制，检测各组大鼠骨骼肌PI3K-PKB信号通路的蛋白表达。

3.2 行8周有氧运动对2型糖尿病大鼠骨骼肌PI3K-PKB信号通路的影响实验结果显示，糖尿病对照1组和糖尿病对照2组的PI3K和PKB磷酸化水平均显著低于正常对照组 (P < 0.05)；长期高脂饮食结合小剂量链脲佐菌素诱导的2型糖尿病大鼠骨骼肌PI3K、PKB活性下降，胰岛素信号传导系统受损。

有研究表明，胰岛素刺激的PI3K/PKB信号转导通路参与了胰岛素抵抗的发生^[23]。PI3K对调节糖、脂代谢具有重要作用^[24-26]。在肥胖、胰岛素抵抗和糖尿病状态下，PI3K磷酸化和蛋白含量均有改变，肥胖大鼠肌肉中胰岛素受体与PI3K结合减少造成PI3K磷酸化水平降低^[27]；目前已证明PI3K蛋白表达和磷酸化水平降低时，胰岛素信号传导无法通过PI3K通路向葡萄糖摄取的方向传递，导致葡萄糖代谢障碍，引起高血糖，出现胰岛素抵抗，乃至2型糖尿病的发生。PKB的丝氨酸活化后能将胰岛素信号传递给葡萄糖转运蛋白4，促进骨骼肌葡萄糖的转运，有研究发现肥胖、胰岛素抵抗患者以及2型糖尿病患者骨骼肌PKB丝氨酸磷酸化受到抑制。高脂喂养诱导的胰岛素抵抗大鼠骨骼肌中PKB总的表达降低，减少了胰岛素刺激的葡萄糖转运蛋白4向质膜的转位，进而影响肌细胞对葡萄糖的摄取及其底物糖原合成激酶3、磷酸果糖激酶2对葡萄糖的利用，这可能是胰岛素抵抗产生的原因之一^[28]。因此PKB磷酸化的改变，在胰岛素抵抗和糖尿病的形成及发展中也同样起着重要作用，并且有研究表明PKB丝氨酸磷酸化下降很可能是由于PI3K磷酸化水平下降的结果^[29]。在此次结果中也发现两者的磷酸化水平出现同步的下降提示骨骼肌PI3K和PKB磷酸化水平下降是糖尿病大鼠胰岛素抵抗的原因之一，通过运动干预改善胰岛素抵抗进一步验证该假说。

结果还显示，经过8周有氧运动，糖尿病运动1组和糖尿病运动2组的PI3K、KKB磷酸化水平均显著高于其对应的对照组(P < 0.05，P < 0.05)；胰岛素敏感性升高，加强了对葡萄糖的利用摄取。提示不论在糖尿病发病前还是发病后进行有氧运动干预均能有效的预防/改善骨骼肌PI3K、PKB信号转导通路的信号传递，提高胰岛素敏感性，改善糖脂代谢。相对于2型糖尿病的治疗，其防治意义似乎更为重大，实验通过对高脂喂养的中龄大鼠前期造模导致其患有2型糖尿病进行运动干预，而另一组则先进行运动干预再诱发2型糖尿病，在分别与其对照组进行比较，结果显示：运动不光对2型糖尿病有很好的治疗作用，也会高脂饮食结合小剂量链脲佐菌素诱发的2型糖尿病起到有效的预防/改善作用。

运动可以控制体质量，降低血糖，目前公认的减肥较为有效且健康的手段^[30]。中、小强度的运动可使骨骼肌产生良好的适应，这种适应可能是通过介导胰岛素信号分子的表达改变，活化胰岛素信号通路中向糖代谢方向传递的相关蛋白分子，骨骼肌细胞中一些重要信号分子参与运动适应，进而促进胰岛素信号转导能力的提高^[31]。研究发现：中等强度的运动可以上调PI3K活性的增加，而经常运动的人的骨骼肌中，胰岛素激活了与胰岛素受体底物1相关的PI3K信号通路。增加胰岛素刺激的PI3K的激活^[32]。从而进一步激活PI3K的下游因子PKB，使糖尿病大鼠骨骼肌中PI3K-PKB信号通路的信号传导增强，从而可能达到促进糖原合成，加快糖、脂氧化分解的目的。但是并非所有的研究都表明，运动会提高PKB的活力和磷酸化过程^[33]，对于运动会改善2型糖尿病患者骨骼肌中PI3K-PKB信号通路的磷酸化水平目前还存在争议，也有可能是胰岛素抵抗/2型糖尿病患者在一定状态下会对损害骨骼肌胰岛素信号通路级联蛋白激酶的磷酸化产生层次不同的损害。研究显示：对超重非糖尿病与2型糖尿病患者进行8周的有氧运动训练，最后一次运动后恢复24 h后取骨骼肌测PI3K活性发现，长期有氧运动未影响PI3K的活性^[34]；对肥胖非糖尿病与肥胖2型糖尿病患者采用一次性急性和短期7 d运动训练，结果证实两种运动方式均未影响PI3K的活性^[35]，PI3K的下游因子PKB的活性也未受到影响。

综上所述：①实验应用高糖高脂饮食结合小剂量的链脲佐菌素诱发中龄SD雌性大鼠产生胰岛素抵抗和2型糖尿病。其机制与骨骼肌PI3K、PKB活性下降，PI3K-PKB信号传导发生障碍有关；②在高脂饮食和小剂量诱发糖尿病前后施加8周运动干预能提升/改善骨骼肌PI3K-PKB信号通路障碍，提升胰岛素敏感性，能对高脂饮食结合小剂量链脲佐菌素诱发的2型糖尿病起到有效的预防/改善作用。

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有氧运动训练8周2型糖尿病模型大鼠骨骼肌磷脂酰肌醇3-激酶-蛋白激酶B信号转导通路的变化

Changes of phosphoinositide 3-kinase-protein kinase B signaling pathway in skeletal muscle of type 2 diabetes rat models after 8-week aerobic exercise

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