運(yùn)動(dòng)、補(bǔ)糖或刺五加對(duì)大鼠糖原耗竭運(yùn)動(dòng)后肌細(xì)胞膜GLUT4轉(zhuǎn)位的影響

周 亮，楊則宜

●博士（生）論壇

運(yùn)動(dòng)、補(bǔ)糖或刺五加對(duì)大鼠糖原耗竭運(yùn)動(dòng)后肌細(xì)胞膜GLUT4轉(zhuǎn)位的影響

周 亮1，楊則宜2

目的：研究大鼠運(yùn)動(dòng)后骨骼肌細(xì)胞膜葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體4（Glucose transporter 4，GLUT4）轉(zhuǎn)位及其時(shí)相性變化，并探索補(bǔ)糖和刺五加對(duì)其影響。方法：128只SD大鼠大鼠隨機(jī)分為訓(xùn)練對(duì)照、訓(xùn)練補(bǔ)糖、訓(xùn)練補(bǔ)刺五加皂甙和訓(xùn)練補(bǔ)刺五加皂甙和糖4組，在糖原消耗性運(yùn)動(dòng)前和運(yùn)動(dòng)后不同時(shí)間點(diǎn)（0 h，4 h，12 h）采樣，共16小組（n=8）。采用Western blotting方法分析骨骼肌細(xì)胞質(zhì)膜和細(xì)胞膜的GLUT4的相對(duì)蛋白含量。結(jié)果：（1）糖原耗竭性運(yùn)動(dòng)后骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4相對(duì)蛋白量明顯降低（105.66±10.54 vs 98.05±11.89）。補(bǔ)充刺五加提高了骨骼肌的骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4蛋白含量。（2）糖原耗竭性運(yùn)動(dòng)后即刻骨骼肌細(xì)胞膜的GLUT4相對(duì)蛋白量明顯升高（100.47±10.40 vs 188.14±24.31）。補(bǔ)糖和刺五加可顯著升高運(yùn)動(dòng)后骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白含量。結(jié)論：運(yùn)動(dòng)后骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4轉(zhuǎn)位增加，補(bǔ)糖或補(bǔ)刺五加均可以促使運(yùn)動(dòng)后GLUT4轉(zhuǎn)位增加。

運(yùn)動(dòng)；GLUT4；補(bǔ)糖；刺五加；細(xì)胞膜

近來研究發(fā)現(xiàn)，肌糖原合成的主要限速反應(yīng)是葡萄糖進(jìn)入骨骼肌的過程。葡萄糖進(jìn)入肌細(xì)胞不是簡單的單純擴(kuò)散，而是借助于肌細(xì)胞膜表面葡萄糖載體蛋白（Glucose transporter，GLUT）的異化擴(kuò)散過程。在骨骼肌組織中，葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)的激活依賴含GLUT4的小泡從運(yùn)動(dòng)敏感的細(xì)胞內(nèi)向漿膜和T管直接動(dòng)員[1]。引起骨骼肌GLUT4轉(zhuǎn)位的分子機(jī)制非常復(fù)雜[2]?，F(xiàn)在已經(jīng)很清楚骨骼肌內(nèi)分別存在對(duì)胰島素和運(yùn)動(dòng)做出反應(yīng)的不同的“GUT4池”。胰島素和運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)GLUT4轉(zhuǎn)位并增加骨骼肌葡萄糖攝取的分子信號(hào)是不同的：胰島素引起rab4蛋白分布的變化，而運(yùn)動(dòng)引起轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的從新分布[3]。盡管這樣，但是二者之間還是有相似性，運(yùn)動(dòng)和胰島素都能引起胰島素應(yīng)答氨基肽酶和肌膜上GTP接合蛋白的濃度變化[4]。大量研究顯示，運(yùn)動(dòng)后及時(shí)補(bǔ)糖是促進(jìn)運(yùn)動(dòng)后糖原合成的重要營養(yǎng)學(xué)手段。同時(shí)，也有研究表明，運(yùn)動(dòng)后補(bǔ)充刺五加會(huì)促進(jìn)骨骼肌的糖原合成。但是，其機(jī)制尚不明確，運(yùn)動(dòng)后補(bǔ)糖或刺五加對(duì)骨骼肌細(xì)胞的GLUT4轉(zhuǎn)位有何影響尚未見報(bào)道。

1 研究對(duì)象與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與飼養(yǎng)條件

SPF/VAF級(jí)雄性SD大鼠，體重180～210 g，購自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司。質(zhì)量合格證號(hào)為：NO.0049137。國家甲級(jí)動(dòng)物飼養(yǎng)房內(nèi)隨機(jī)分籠飼養(yǎng)，每籠8只，自由進(jìn)食和飲水。飼養(yǎng)房室溫20~25℃，濕度40%~70%。每日光照時(shí)間為8∶00-20∶00。

1.2 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物篩選

實(shí)驗(yàn)大鼠共購買150只，所有大鼠安靜飼養(yǎng)3天，第4天開始進(jìn)行為期3天的游泳技能學(xué)習(xí)。第3天的游泳訓(xùn)練視為篩選測試。如果游泳過程中大鼠下沉超過10 s，撈出休息60 s，再次放入水中。如果連續(xù)3次均下沉超過10 s，則視為游泳能力太差而遭淘汰，經(jīng)實(shí)驗(yàn)選擇128只用于正式實(shí)驗(yàn)。

1.3 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物分組

128只大鼠，隨機(jī)分為訓(xùn)練對(duì)照組（C組）、訓(xùn)練補(bǔ)糖組（G組）、訓(xùn)練補(bǔ)刺五加皂甙組（A組）和訓(xùn)練補(bǔ)糖加刺五加皂甙組（GA組）4組，各大組按照最后一天的糖原消耗性運(yùn)動(dòng)前和運(yùn)動(dòng)后不同的標(biāo)本采集時(shí)間（0 h、4 h、12 h）又各分4小組，共16小組（n=8）。

1.4 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物訓(xùn)練方案

每日進(jìn)行靜水水池中負(fù)重遞增的間歇高強(qiáng)度游泳訓(xùn)練和流動(dòng)水池中時(shí)間遞增的耐力游泳訓(xùn)練，每3天一個(gè)周期，共2個(gè)周期，第7天休息，第8天進(jìn)行糖原消耗性運(yùn)動(dòng)。負(fù)重為尾根部系重物法，每3天測量一次體重以調(diào)整負(fù)重（見表1）。

表1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物訓(xùn)練方案Tab.1 Project of animals training

1.5 消耗糖原運(yùn)動(dòng)方案

糖原消耗性運(yùn)動(dòng)參照魏守剛的方案修改[5]，設(shè)計(jì)為流動(dòng)水中進(jìn)行間歇高強(qiáng)度負(fù)重游泳訓(xùn)練和耐力游泳訓(xùn)練結(jié)合。方法為：大鼠負(fù)重9%，流動(dòng)水池游泳60 s，休息120 s，如此重復(fù)3次后，除去負(fù)重物，再將其放入上述流動(dòng)水池中游泳90 min（見表1）。

1.6 藥物補(bǔ)給方案

灌胃，每日訓(xùn)練后的即刻進(jìn)行，灌胃量為2 mL/只。休息日在上午8：00—9：00點(diǎn)給藥。刺五加皂甙的劑量為每天500 mg/ kg，補(bǔ)蔗糖的劑量為每天6 g/kg，同時(shí)補(bǔ)糖和補(bǔ)刺五加組劑量同上，按劑量要求和灌胃量配成溶液，對(duì)照組給予等量的蒸餾水。刺五加皂甙購自浙江霍夫曼德公司，食品級(jí)蔗糖購自超市。

1.7 標(biāo)本采集

各組大鼠在相應(yīng)時(shí)點(diǎn)宰殺，2%戊巴比妥鈉（5 mg/100 g體重）腹腔麻醉后，取雙側(cè)股四頭肌，液氮速凍后-80℃低溫冰箱保存待測。

1.8 GLUT4檢測方法[6]

1.8.1 大鼠骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜和外膜的分離 用改良Klips方法制備大鼠骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜和外膜。取大鼠后肢股四頭肌，肌肉約為10 g，浸至0℃溶液A（250 mmol/L Sucrose，50 mmol/L Tris，0.2 mmol/L EDTA）中，剔除血管、脂肪及筋膜后，剪碎，勻漿。勻漿液以9 000 g高速離心10 min（4℃），保留上清，沉淀如上再勻漿、離心，共3次。3次上清以190 000 g超離心1 h（4℃），取沉淀鋪于25%、30%、35%的蔗糖梯度上，150 000 g超離心16 h（4℃）。于25%蔗糖層得到骨骼肌細(xì)胞膜懸濁液，35%層上得到骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜懸濁液。膜蛋白濃度用蛋白定量試劑盒測定。

1.8.2 GLUT4的檢測 取大鼠骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜和外膜各50μg，用緩沖液A稀至相同體積，加入等體積的2倍樣品溶液〔0.1 mol/L Tris -HCL，PH6.8；Glycerol 20% （V/V）；SDS 2% ；Bromophenolblue 0.005%；2-Mercaptoethanol10%（V/V）〕，以 9 000 g離心10 min，取相同體積上清液在10%聚丙烯酰胺的膠上進(jìn)行SDS凝膠電泳，隨后轉(zhuǎn)移至硝酸纖維素（NC）膜上，NC膜浸于含5%脫脂奶粉的PBS中，在水浴搖床中溫育60 min（37℃），然后加入GLUT4羧基端12肽的多克隆抗體過夜（4℃）。洗滌后與HRP標(biāo)記的羊抗兔IgG水浴搖床溫育1 h（37℃），充分洗滌后與ECL（增強(qiáng)化學(xué)發(fā)光劑，Amersham公司生產(chǎn)）反應(yīng)1 min，即刻用Kodak底片爆光，洗片后進(jìn)行掃描，定量。以對(duì)照組內(nèi)膜的GLUT4蛋白含量為100作為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算其他組的相對(duì)含量。

1.9 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示，統(tǒng)計(jì)處理采用Spss12.0軟件完成，用SigmaPlot軟件做圖。采用廣義線性模型（General Liner Model）進(jìn)行單變量分析（Univaridfe），分析補(bǔ)糖、補(bǔ)藥和運(yùn)動(dòng)3個(gè)因素對(duì)某一變量的主效應(yīng)，兩兩之間交互效應(yīng)及三者間的交互作用；采用單因素方差分析（One-Way ANOVA）由LSD多重比較同一時(shí)刻點(diǎn)C、G、A和GA各組間的AMPK蛋白量的差異。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 股四頭肌骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4相對(duì)蛋白量

2.1.1 各因素對(duì)骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4蛋白量的主效應(yīng)及其交互作用 方差分析表明，補(bǔ)藥和運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4相對(duì)蛋白量的主效應(yīng)有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著意義，但是他們之間沒有交互作用。補(bǔ)糖對(duì)骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4相對(duì)蛋白量的主效應(yīng)不明顯（F=0.602，Sig=0.439），補(bǔ)糖和補(bǔ)藥之間也沒有明顯的交互作用（F=3.391，Sig=0.068）。補(bǔ)藥對(duì)骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4相對(duì)蛋白量的變化影響最大（補(bǔ)藥大鼠的骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4相對(duì)蛋白量均數(shù)為105.93，不補(bǔ)藥大鼠為94.31）。運(yùn)動(dòng)的影響主要體現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)前骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4相對(duì)蛋白量較高，糖原耗竭性運(yùn)動(dòng)后即刻明顯降低，而且在糖原耗竭性運(yùn)動(dòng)后4 h內(nèi)持續(xù)降低，隨后有所恢復(fù)，在糖原耗竭性運(yùn)動(dòng)后12 h有所上升，但是并沒有達(dá)到運(yùn)動(dòng)前水平（見圖1）。

圖1 各組大鼠運(yùn)動(dòng)后骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4相對(duì)蛋白含量的變化Fig.1 Change of the relative quantity of GLUT4 on intracellular membrane in different groups of rats after exercise

2.1.2 各因素對(duì)骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4相對(duì)蛋白量的影響安靜狀態(tài)時(shí)、糖原耗竭性運(yùn)動(dòng)后即刻和12 h，補(bǔ)藥組的骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4蛋白量相對(duì)較高，和對(duì)照組及補(bǔ)糖組相比較，差異有顯著性。在糖原耗竭性運(yùn)動(dòng)后4 h，補(bǔ)藥組和補(bǔ)糖補(bǔ)藥組的骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4相對(duì)蛋白量含量均較高，補(bǔ)藥組相對(duì)對(duì)照組差異有顯著性，而補(bǔ)藥同時(shí)補(bǔ)糖組相對(duì)于對(duì)照組和單純補(bǔ)糖組差異有顯著性（見表2、表3）。

表2 運(yùn)動(dòng)、補(bǔ)糖和補(bǔ)藥對(duì)各變量的主效應(yīng)（Ⅳ）Tab.2 Main effects of the time course after exercise，glucose or Acanthopanax administration on the different variable（Ⅳ）

表3 各組大鼠骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4相對(duì)蛋白含量比較Tab.3 Compare of the relative quantity of GLUT4 in intracellular membrane in different groups of rats

2.2 股四頭肌細(xì)胞膜GLUT4蛋白量

2.2.1 各因素對(duì)骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4蛋白量的主效應(yīng)及其交互作用 方差分析表明，補(bǔ)糖、補(bǔ)藥和運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白量的主效應(yīng)都有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著意義，并且兩兩間的交互作用明顯。補(bǔ)糖組骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白含量為（149.10±42.09），不補(bǔ)糖大鼠為（143.45±31.22）。補(bǔ)藥對(duì)骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白量的變化影響最大補(bǔ)藥大鼠的骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白量均數(shù)為152.78±39.94，不補(bǔ)藥大鼠為（139.77±32.89）。運(yùn)動(dòng)的影響主要體現(xiàn)為運(yùn)動(dòng)前骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白量較低（100.47±10.40），運(yùn)動(dòng)后即刻最高（188.14±24.31），在隨后的恢復(fù)過程中逐漸降低（見圖2）。

圖2 各組大鼠運(yùn)動(dòng)后骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白含量的變化Fig.2 Change of the relative quantity of GLUT4 in extracellular membrane in different groups of rats after exercise

2.2.2 各因素對(duì)骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白量的影響 方差分析表明，在運(yùn)動(dòng)前安靜狀態(tài)時(shí)，各組的骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4蛋白量基本一致，沒有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性差異。在運(yùn)動(dòng)后即刻，各組的骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白含量升高，組間也體現(xiàn)了顯著性差異，表現(xiàn)為對(duì)照組相對(duì)其他各組的骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白含量較低，補(bǔ)糖同時(shí)補(bǔ)藥最高，相對(duì)其他各組都有統(tǒng)計(jì)學(xué)顯著性意義。在隨后的恢復(fù)過程中，各組大鼠的骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白含量均降低，直至12 h依然高于安靜狀態(tài)時(shí)水平。在糖原耗竭性運(yùn)動(dòng)后4小時(shí)時(shí)刻點(diǎn)，體現(xiàn)為補(bǔ)藥組和補(bǔ)藥同時(shí)補(bǔ)糖組比其他兩組較高，有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（見表4）。

表4 各組大鼠骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4相對(duì)蛋白含量比較Tab.4 Compare of the relative quantity of GLUT4 in extracellular membrane in different groups of rats

3 討 論

血糖是運(yùn)動(dòng)后糖原恢復(fù)的重要底物來源，血糖進(jìn)入肌細(xì)胞主要依賴葡萄糖載體的轉(zhuǎn)運(yùn)，GLUT4是存在肌細(xì)胞膜表面的主要葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體。運(yùn)動(dòng)是一種可調(diào)節(jié)骨骼肌細(xì)胞內(nèi)GLUT4的生理因素，單純的急性運(yùn)動(dòng)或電刺激離體的骨骼肌就能直接促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞內(nèi)的GLUT4向骨骼肌細(xì)胞膜轉(zhuǎn)位，并使其內(nèi)在活性增加[7]。長期的體育鍛煉可以提高骨骼肌細(xì)胞GLUT4的含量，這種升高與在分離的骨骼肌中觀察到的胰島素刺激下葡萄糖攝人升高以及胰島素敏感性增加相符。運(yùn)動(dòng)可改善外周組織對(duì)葡萄糖的攝取和利用，不同方式的運(yùn)動(dòng)后，正常大鼠骨骼肌GLUT4蛋白含量上升30%~200%不等[7]。去神經(jīng)骨骼肌收縮研究進(jìn)一步證實(shí)，收縮運(yùn)動(dòng)是骨骼肌GLUT4基因表達(dá)的一種調(diào)節(jié)因素。Friedman等在對(duì)肥胖大鼠進(jìn)行跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可刺激骨骼肌細(xì)胞GLUT4蛋白含量的增加，從而提高骨骼肌細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性[8]。Eriksson等研究了7例糖尿病患者，他們參加3個(gè)月的抗阻運(yùn)動(dòng)后胰島素敏感性增加23%，無氧葡萄糖代謝增加27%[9]。

楊曉冰等研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過6周游泳訓(xùn)練的大鼠，與對(duì)照組大鼠相比，骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4含量增加16.0%（P＜0.01），骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4含量增加71%（P＜0.01），表明運(yùn)動(dòng)可促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4向骨骼肌細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)，從而提高細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取和利用[10]。另外，糖尿病運(yùn)動(dòng)組大鼠骨骼肌細(xì)胞內(nèi)GLUT4 mRNA含量明顯高于糖尿病非運(yùn)動(dòng)組大鼠，提示細(xì)胞內(nèi)GLUT4基因轉(zhuǎn)錄增加，進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)GLUT4含量增加，這可能是運(yùn)動(dòng)改善糖尿病機(jī)體外周組織對(duì)胰島素的敏感性，促進(jìn)葡萄糖利用的機(jī)理之一。

Ren等研究表明，經(jīng)過一次耐力訓(xùn)練大鼠骨骼肌中GLUT4 mRNA量增加約2倍，GLUT4增加50%，經(jīng)過兩次耐力訓(xùn)練（每天一次）GLUT4增加約2倍，而GLUT4 mRNA量未再增加，在胰島素刺激情況下細(xì)胞膜上GLUT4含量較正常組高2倍[11]。Ren還觀察到正常大鼠運(yùn)動(dòng)3 h后，骨骼肌細(xì)胞內(nèi)GLUT4 mRNA和蛋白含量就有所增加，而且GLUT4蛋白含量的增加可持續(xù)到停止運(yùn)動(dòng)1周后，GLUT4含量的增加和骨骼肌對(duì)胰島素敏感性的改變?cè)跁r(shí)間上和程度上相吻合。Cox等也研究了短期運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練對(duì)老年人骨骼肌細(xì)胞GLUT4的影響，經(jīng)過7天的耐力運(yùn)動(dòng)，老年人骨骼肌細(xì)胞GLUT4的含量明顯增加，同時(shí)胰島素活性也明顯增加[12]。Martineau等研究表明，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練不但能夠增加老年大鼠骨骼肌細(xì)胞內(nèi)的GLUT4含量，而且可使老年大鼠心肌細(xì)胞內(nèi)GLUT4含量明顯增加，促進(jìn)骨骼肌細(xì)胞和心肌細(xì)胞對(duì)葡萄糖的攝取和利用，改善葡萄糖耐量[13]。

和運(yùn)動(dòng)刺激GLUT4轉(zhuǎn)位一樣，胰島素也可以在大鼠的骨骼肌中引起同樣的生物學(xué)效應(yīng)。已經(jīng)有一些研究清楚的顯示，在細(xì)胞內(nèi)存在著分別對(duì)運(yùn)動(dòng)和胰島素敏感的兩種不同的GLUT4池，運(yùn)動(dòng)和胰島素通過不同途徑作用于這兩種特定的GLUT4池。

Hayashi等研究發(fā)現(xiàn),運(yùn)動(dòng)對(duì)胰島素和GLUT4的激活機(jī)制不同[14]。胰島素是利用磷脂酰肌醇－3－激酶依賴機(jī)制，而運(yùn)動(dòng)信號(hào)由肌漿網(wǎng)的鈣離子釋放，導(dǎo)致其他中介信號(hào)激活，此外也與自分泌或旁分泌介導(dǎo)的運(yùn)輸激活有關(guān)。運(yùn)動(dòng)后胰島素相關(guān)的葡萄糖攝取顯著增加，這種骨骼肌運(yùn)動(dòng)時(shí)胰島素依賴性葡萄糖攝取增加有重要的臨床意義，特別是對(duì)于有胰島素抵抗的2型糖尿病患者。

骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜是細(xì)胞器膜和核膜的統(tǒng)稱，其作用是把原生質(zhì)分成既互相隔離、互不干擾，又互相關(guān)聯(lián)、彼此依存的多相微環(huán)境。由于內(nèi)膜和外膜的密度不同，內(nèi)膜的沉降系數(shù)大于外膜，可通過梯度離心方法將其分離。在靜息狀態(tài)下，絕大部分GLUT4蛋白位于骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜中，如微粒體、高爾基體及其他對(duì)胰島素敏感的富含GLur4的囊泡樣膜結(jié)構(gòu)，只有2%位于骨骼肌細(xì)胞膜上。當(dāng)胰島素與受體相結(jié)合后，觸發(fā)細(xì)胞的排粒過程，GLUT4從細(xì)胞內(nèi)向骨骼肌細(xì)胞膜移動(dòng)并與骨骼肌細(xì)胞膜融合，轉(zhuǎn)位于骨骼肌細(xì)胞膜上。發(fā)揮其轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖的生理作用。在圖1中，各組大鼠GLUT4相對(duì)蛋白含量變化的結(jié)果均分別來自4次獨(dú)立Western Blot實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中每次Western Blot是上樣9孔，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)的western比較多，所以提取圖樣的時(shí)候只是提取了每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的4個(gè)不同組做對(duì)照的在論文中體現(xiàn)，而且Western Blot基本也是半定量的研究，所以采用了相對(duì)對(duì)比，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)盡可能的合理、實(shí)驗(yàn)條件控制盡量一致，以減少誤差。我們的實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在運(yùn)動(dòng)后肌骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜的GLUT4蛋白含量有所下降（總體約下降7%）而骨骼肌細(xì)胞膜的蛋白量有所增加（總體上升約87%），這和以上的大部分結(jié)果是一致的。進(jìn)一步的分析發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)后骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜的GLUT4含量下降，而其最低值并非是運(yùn)動(dòng)后即刻出現(xiàn)，而是在運(yùn)動(dòng)后的4 h，而后有所回升。因?yàn)槲覀兊臅r(shí)間點(diǎn)是有限的并不能就此推斷運(yùn)動(dòng)后GLUT4的變化規(guī)律是運(yùn)動(dòng)后哪個(gè)時(shí)點(diǎn)最低，但是至少可以說明在運(yùn)動(dòng)后的初期，肌骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜GLUT4含量變化較小，或者還稍減少（變化不到1%）。但是，我們對(duì)肌骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4蛋白量的觀察，發(fā)現(xiàn)其最高點(diǎn)是出現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)后的即刻，隨后下降，而不是在運(yùn)動(dòng)后初期穩(wěn)定或稍上升。這可能是外膜GLUT4在此過程有所降解或內(nèi)陷所致。

我們的實(shí)驗(yàn)顯示，補(bǔ)糖對(duì)安靜狀態(tài)時(shí)肌骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜的GLUT4含量沒有太大的影響，而補(bǔ)藥則顯著提高了肌骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜的蛋白含量。各組間安靜時(shí)的肌骨骼肌細(xì)胞膜GLUT4蛋白含量的差異不大，說明補(bǔ)藥提高了機(jī)體的總的GLUT4蛋白含量，這可能是因?yàn)檠a(bǔ)藥后促進(jìn)了肌細(xì)胞的GLUT4的mRNA表達(dá)和翻譯所致。通過比較，我們還發(fā)現(xiàn)，補(bǔ)藥組大鼠在運(yùn)動(dòng)后即刻肌骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜的GLUT4蛋白含量僅僅下降了6%，而外膜GLUT4的增加則達(dá)到約80%；對(duì)照組在運(yùn)動(dòng)后即刻肌骨骼肌細(xì)胞內(nèi)質(zhì)膜的GLUT4蛋白含量下降了10%，而外膜GLUT4的增加則僅僅約57%。說明補(bǔ)藥后不僅增加了GLUT4的轉(zhuǎn)位，同時(shí)也提高了肌細(xì)胞的GLUT4蛋白總量。

補(bǔ)糖組也提高了機(jī)體的GLUT4轉(zhuǎn)位。因?yàn)橛醒芯匡@示，胰島素是GLUT4轉(zhuǎn)位的強(qiáng)刺激因子。我們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)補(bǔ)糖組的胰島素水平顯著高于其他組，可能這是其增加GLUT4轉(zhuǎn)位的重要原因之一。而補(bǔ)藥對(duì)胰島素的影響不大，甚至稍降低了胰島素濃度，所以補(bǔ)藥肯定并非通過胰島素刺激GLUT4的轉(zhuǎn)位。而且補(bǔ)藥和補(bǔ)糖有明顯的協(xié)同效應(yīng)，說明在刺激GLUT4的轉(zhuǎn)位和蛋白量的表達(dá)上存在著不同的機(jī)制。補(bǔ)藥可能主要刺激GLUT4的轉(zhuǎn)錄、翻譯，增加其蛋白總量；而補(bǔ)糖可能主要刺激其由內(nèi)膜向外膜的轉(zhuǎn)位，但是對(duì)其蛋白的表達(dá)影響不大。

4 結(jié)論

運(yùn)動(dòng)后GLUT4轉(zhuǎn)位增加，補(bǔ)糖或補(bǔ)刺五加都可以促進(jìn)這種轉(zhuǎn)位，兩者同時(shí)補(bǔ)充對(duì)肌骨骼肌細(xì)胞膜的GLUT4含量有協(xié)同作用。

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Influence of Exercise and Glucose or Acanthopanacis Senticosi Supplement on GLUT4 Transposition in Muscle Cell after Glycogen Exhaust Exercise in Rats

ZHOU Liang1，YANG Zeyi2
（1.Dept.of PE，Hunan University of Science and Technology，Xiangtan 100084，China；2.China Antidoping Center，Beijing 100029，China）

Object：The purpose of this research was to explore the transposition of glucose transport 4（GLUT4）and the recovery in different phases after exercise in muscle cell in rat.Moreover，we should to study the effect of glucose and/or acanthopanacis senticosi supplement on the GLUT4 transposition. Method：128 rats were divided into four groups including exercise control groups（C groups），exercise and glucose administration groups（G groups），exercise and acanthopanacis senticosi administration groups（A groups），exercise and glucose and acanthopanacis senticosi administration groups（GA groups）.The glucose and acanthopanacis senticosi supplement should be completed by intragastric adminis tration in 0.5 h after exercise.They were divided into 16 groups（n=8）.the value of GLUT4 of intracellular membrane and all rats should be killed in different designing time points before or after glycogen exhaust exercise（0 h，4 h and 12 h，respectively）.Then，the content of GLUT4 protein in membrane of myocyte and endoplasm were analyzed by Western blotting.Results：The quantity of GLUT4 in intracellular membrane of myocyte was highest before exercise（105.66±10.54）and obviously declined after exercise（98.05±11.89），this trend lasted to 4 h after exercise（97.22±11.50）then gradually recovered to the level at rest.The quantity of GLUT4 in endoplasm membrane of A groups was significance higher than that of C groups and G groups.The quantity of GLUT4 in myocyte membrane was lower before exercise（100.47±10.40）and attained the peak（188.14±24.31）instantly after exercise.The quantity of GLUT4 of C groups（134.38±25.03）was lower than that of any other groups.The value of GA groups was significantly higher than the others.Conclusions：The transfer of muscle cell membrane glucose transport 4 was improved after exercise.Both glucose and acanthopanacis senticosi administration could encourage those effect.

exercise；GLUT4；glucose administration；acanthopanacis senticosi；cellular membrane

G 804.7

A

1005-0000（2011）04-0341-05

2011-01-18；

2011-06-15；錄用日期：2011-06-20

周 亮（1975-），男，湖南岳陽人，博士，副教授，研究方向?yàn)檫\(yùn)動(dòng)營養(yǎng)和運(yùn)動(dòng)機(jī)能評(píng)定。

1.湖南科技大學(xué)體育學(xué)院，湖南湘潭411201；2.國家體育總局運(yùn)動(dòng)營養(yǎng)研究所，北京100029。