有氧運動與膳食干預對IR大鼠胰島β細胞LKB1／AMPK信號的影響

王孝強，李 荀，曾凡星

（1.北京體育大學運動人體科學學院，北京100084；2.山東體育學院體育科學研究院，山東濟南250102）

有氧運動與膳食干預對IR大鼠胰島β細胞LKB1／AMPK信號的影響

王孝強1，李 荀2，曾凡星1

（1.北京體育大學運動人體科學學院，北京100084；2.山東體育學院體育科學研究院，山東濟南250102）

目的：探討有氧運動與膳食干預對胰島素抵抗（IR）大鼠胰島β細胞LKB1／AMPK信號的影響，進一步闡明有氧運動與膳食干預改善IR的中心機制。方法：采用10w高脂膳食喂養(yǎng)的方法建立IR大鼠模型，建模成功后隨機分為高脂膳食組（IRHC）、高脂膳食運動組（IRHE）、普通膳食組（IRNC）、普通膳食運動組（IRNE）；正常大鼠隨機分為安靜對照組（NC）和單純運動組（NE）。運動組大鼠進行中等強度有氧運動，跑臺速度為20 m／min，坡度0%，60 min／d，5 d／w，共計8 w。末次運動后24 h，禁食12 h后麻醉處死并取材。測定空腹血糖（FBG）、空腹胰島素（FINS）、C肽、腫瘤抑制因子（LKB1）、腺苷蛋白激酶（AMPKα）蛋白和磷酸化表達。結果：1）10 w高脂膳食喂養(yǎng)后大鼠與普通膳食組相比體重、FBG、FINS、Homa-IR均顯著升高（均P＜0.01），Homa-ISI顯著下降（P＜0.01）。2）有氧運動與膳食干預8 w后對IR大鼠的影響：與NC組相比，NE組大鼠體重、FBG、C肽顯著降低（P＜0.05－0.01），胰島β細胞p-AMPKαThr172表達顯著升高（P＜0.05）。與IRHC組相比，IRHE組和IRNE組大鼠體重、FBG、FINS、C肽、Homa-IR均顯著降低（P＜0.05－0.01）、Homa-ISI均顯著升高（P＜0.05－0.01），IRNC組大鼠體重、C肽均顯著降低（P＜0.01）。與IRHC組相比，IRNC組和IRNE組大鼠胰島β細胞LKB1、AMPKα、p-AMPKαThr172蛋白表達均顯著升高（P＜0.05－0.01）。結論：長期高脂膳食可降低胰島β細胞LKB1／AMPK信號蛋白表達，促進胰島素分泌；8 w膳食干預可增加IR大鼠胰島β細胞LKB1／AMPK信號蛋白表達，減少胰島素分泌。

有氧運動；膳食干預；胰島素抵抗；胰島β細胞；LKB1／AMPK

研究表明，有氧運動可有效預防和改善胰島素抵抗（Insulin Resistance，IR）的發(fā)生和發(fā)展，相關研究多集中于骨骼肌、肝臟，對胰島研究較少。近期有研究表明［1］，長期有氧運動也可改善胰島β細胞功能，表現(xiàn)為在正常及肥胖胰島素抵抗人群，運動可減少胰島素分泌；在糖尿病人群，運動可增強胰島素分泌。AMPK可能是參與這一過程的重要途徑之一，已有研究證實［2］。長期激活胰島β細胞腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）可負向調節(jié)胰島素分泌。LKB1是調控AMPK的上游激酶，可通過磷酸化激活AMPKα來調控胰島素合成與分泌。有氧運動和膳食干預是否通過調控LKB1／AMPK信號，改善胰島β細胞功能進而改善IR，尚需實驗進一步探討。因此本研究采用高脂飼料喂養(yǎng)誘導IR大鼠模型，探討有氧運動和膳食干預對IR大鼠胰島β細胞AMPK的影響，為有氧運動改善IR提供新的理論依據(jù)。

1 研究對象與方法

1.1 研究對象

7 w齡SPF級SD雄性大鼠100只，體重（228.7 ±8.9）g，購于北京維通利華實驗動物技術有限公司，許可證號：SCXK（京）2012－0001。大鼠的飼養(yǎng)、訓練均于北京體育大學實驗動物中心內進行，分籠飼養(yǎng)，每籠4只，自由飲水、進食。環(huán)境溫度20℃～24℃，相對濕度45%～55%，晝夜12～12 h循環(huán)照明。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗分組及干預方案

大鼠適應性喂養(yǎng)1 w后，隨機挑選20只為普通膳食組，采用標準飼料喂養(yǎng)；其余80只大鼠以高脂飼料（D12492：脂肪59.9%kcal、碳水化合物20.1% kcal、蛋白質20.0%kcal）喂養(yǎng)10 w，以建立IR模型。每周固定時間監(jiān)測大鼠體重，于第10 w，剪尾取血測定空腹血糖（FBG）、空腹胰島素（FINS），用穩(wěn)態(tài)模型評估法［3］計算胰島素抵抗指數(shù)（Homa-IR）和胰島素敏感指數(shù)（Homa-ISI），以確定IR模型建立成功。

造模成功后，選取IR大鼠40只和20只普通大鼠進行為期5 d的跑臺適應性訓練，休息2 d后，IR大鼠隨機分為4組，每組10只：高脂膳食安靜組（IRHC）、高脂膳食運動組（IRHE）、普通膳食安靜組（IRNC）、普通膳食運動組（IRNE）。普通大鼠隨機分為2組，每組10只：安靜對照組（NC）和單純運動組（NE），均以普通飼料喂養(yǎng)。

運動方案：運動組大鼠進行中等強度有氧運動，跑臺速度為20 m／min，坡度0%，60 min／d，5 d／w，共計8 w。負荷設定參照國際通用的Bedford運動負荷標準［4］。見表1。

表1 大鼠適應性訓練方案

1.2.2 組織取樣及處理

運動組大鼠于末次運動后24 h取材，取材前禁食12 h，以3 ml／kg體重腹腔注射10%水合氯醛麻醉，行腹主動脈取血，測定FBG、FINS、空腹C肽。取胰尾［5－6］分成兩部分，分別置于－80℃保存和4%多聚甲醛固定，用于Western blot和免疫組化測定。

1.2.3 測試指標及方法

1.2.3.1 空腹血糖測定 采用葡萄糖氧化酶法進行血糖測定，分別在10 w造模后以及運動第8 w末次運動后24 h時測定。大鼠禁食12 h后（早8：00），進行剪尾取血，使用強生穩(wěn)豪倍易型（OneTouch UltraEasy）血糖儀及配套試紙測定FBG。

1.2.3.2 空腹胰島素、C肽測定 FINS、空腹C肽水平分別采用Rat insulin ELISA試劑盒（瑞士Mercodia）、Rat C-Peptide ELISA試劑盒（瑞士Mercodia）進行測定。測定步驟嚴格根據(jù)試劑盒說明書進行。

1.2.3.3 LKB1、AMPKα及p-AMPKαThr172蛋白表達進行測定 采用Western Blot方法對LKB1、AMPKα及p-AMPKαThr172蛋白表達進行測定。1）總蛋白提取：取100 mg胰尾，于研缽內液氮環(huán)境下研磨成粉，置于EP管中，加入1 mL含有蛋白酶抑制劑、蛋白磷酸酶抑制劑及PMSF的RIPA裂解液，冰上靜置20 min后，于4℃，12 000 g，離心10 min，取上清液。采用BCA法進行蛋白濃度測定，按試劑盒（碧云天生物技術有限公司）說明書進行。2）Western Blot：取20μg總蛋白配制成上樣體系，100℃煮沸5 min。將樣品加入到SDS-PAGE膠中，濃縮膠90 V，分離膠120 V，恒壓電泳。采用濕式轉膜法將蛋白轉移至PVDF膜，250 mA恒流轉膜2 h。用5%BSA室溫封閉2 h后，加入濃度1：500的一抗LKB1、AMPKα、p-AMPKαThr172、β-actin（Santa curz）4℃孵育過夜。TBST清洗后，加入適當濃度的二抗，室溫孵育1 h。清洗后，將ECL發(fā)光液A、B等量混合后滴加到膜上，使用Bio-Rad凝膠成像系統(tǒng)的Image Lab 5.1進行成像。采用目的蛋白條帶與相應β-actin的光密度值的比值作為其蛋白的表達量；以各組的蛋白表達量與安靜對照組的比值作為其蛋白的相對表達量。

1.2.3.4 免疫組化的測定 胰尾經(jīng)4%多聚甲醛固定后，經(jīng)梯度乙醇進行脫水、透明后制作石蠟切片，經(jīng)EDTA抗原修復緩沖液進行抗原修復，3%過氧化氫溶液進行內源性過氧化物酶阻斷，BSA封閉，加一抗4℃過夜后加相應二抗，DAB顯色，蘇木素復染細胞核，脫水封片。拍照后使用Image-pro plus 6.0軟件進行圖像分析，計算平均光密度值（IOD）。

1.2.4 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 16.0軟件進行統(tǒng)計分析。實驗數(shù)據(jù)用平均數(shù)±標準差（ˉX±S）表示。屬正態(tài)分布者，采用單因素方差分析（One-way ANOVA）進行組間比較，采用LSD方法進行組間多重比較。采用雙因素單變量方差分析進行有氧運動和膳食的主效應及兩者的交互作用分析。P＜0.05表示有顯著性差異，P＜0.01表示有非常顯著性差異。

2 結果

2.1 胰島素抵抗模型的建立

2.1.1 體重的變化

實驗前HFD組和N組大鼠體重無顯著性差異。10 w的造模過程中兩組大鼠體重持續(xù)增長，HFD組大鼠每周均有顯著增長（1 w～9 w，P＜0.01；10 w，P＜0.05），N組大鼠體重前6 w顯著增長（1 w～5 w，P＜0.01；6 w，P＜0.05），第7 w起，增長趨勢緩慢（7 w，P＝0.06；9 w，P＝0.06；10 w，P＝0.14）。從造模第2 w起，HFD組體重與N組相比增長了3.4%，具有顯著性差異（P＜0.05），隨著實驗進行，兩組之間體重差異繼續(xù)增大，均呈顯著性差異（P＜0.01）。胰島素抵抗模型的建立期間各組大鼠體重變化如圖1所示。

2.1.2 血液指標的變化

造模結束時，兩組大鼠血液指標的變化如表2所示。與N組相比，HFD組大鼠FBG、FINS、Homa-IR顯著升高，分別升高了18.3%（P＜0.01）、31.9%（P＜0.01）、78.7%（P＜0.01）；Homa-ISI顯著，下降了14.6%（P＜0.01）。

圖1 造模期間大鼠體重的變化

表2 造模結束時大鼠空腹血糖、胰島素的變化

2.2 運動與膳食干預對IR大鼠體重、血液指標及蛋白表達的影響

2.2.1 運動與膳食干預對IR大鼠體重、血液指標的影響

經(jīng)過8 w運動與膳食干預后，各組大鼠體重、血液指標的變化如表3所示。經(jīng)過8 w有氧運動干預后，與NC組相比，NE組大鼠體重、FBG、FINS、空腹C肽、Homa-IR分別下降了17.88%（P＜0.01）、11.65%（P＜0.05）、6.95%、26.69%（P＜0.05）、26.83%，Homa-ISI升高了8.43%；與IRHC組相比，IRHE組大鼠體重、FBG、FINS、空腹C肽、Homa-IR分別下降了20.02%（P＜0.01）、14.94%（P＜0.01）、43.29%（P＜0.05）、42.55%（P＜0.01）、54.40%（P＜0.01），Homa-ISI升高了15.49%（P＜0.01）。

經(jīng)過8 w膳食干預后，與IRHC組相比，IRNC組大鼠體重、FBG、FINS、空腹C肽、Homa-IR分別下降了9.50%（P＜0.01）、14.73%（P＜0.01）、5.37%、42.55%（P＜0.01）、20.60%，Homa-ISI升高了7.75%。

經(jīng)過8 w有氧運動聯(lián)合膳食干預后，與IRHC組相比，IRNE組大鼠體重、FBG、FINS、空腹C肽、Homa-IR分別下降了23.79%（P＜0.01）、14.73%（P＜0.01）、42.60%（P＜0.05）、55.05%（P＜0.01）、64.84%（P＜0.01），Homa-ISI升高了21.36%（P＜0.01）。

通過對運動與膳食進行雙因素方差分析，統(tǒng)計分析結果表明，運動因素對IR大鼠體重、FBG、FINS、空腹C肽、Homa-IR、Homa-ISI有顯著性影響（P＜0.05－0.01）；膳食因素對IR大鼠體重、空腹C肽有顯著性影響（P＜0.01）；運動和膳食因素對IR大鼠體重、FBG、FINS、空腹C肽、Homa-IR、Homa-ISI未呈現(xiàn)出顯著性交互作用，見表3。

表3 運動與膳食干預后各組大鼠體重、血液指標的變化

2.2.2 運動與膳食干預對IR大鼠胰島β細胞LKB1蛋白表達的影響

干預結束后，LKB1蛋白水平NE組較NC組大鼠升高了24.4%（P＝0.086）；IRHC組與NC組相比顯著降低（P＜0.01），下降了53.3%；IRHE組與IRHC組大鼠升高了8.51%，但無顯著性；IRNC組、IRNE組與IRHC組大鼠相比顯著升高（P＜0.05），分別升高了72.34%、61.70%。

雙因素方差分析顯示，運動因素未對LKB1蛋白水平呈現(xiàn)出顯著性影響，膳食因素對LKB1蛋白水平具有顯著影響（P＜0.05）；對兩者交互作用進行檢驗，結果顯示兩者不具有交互作用。8w干預后各組大鼠胰島β細胞LKB1蛋白表變化見圖2。

圖2 胰島β細胞LKB1蛋白表達水平的變化

2.2.3 運動與膳食干預對IR大鼠胰島β細胞AMPKα及其磷酸化蛋白表達的影響

Western Blot結果顯示經(jīng)過8w有氧運動與膳食干預后，與NC組大鼠相比，NE組AMPKα蛋白相對表達量升高了19.3%，但無顯著性差異；IRHC組顯著降低，下降了44.9%（P＜0.01）。與IRHC組大鼠相比，IRNC組顯著，升高了72.2%（P＜0.01）；IRHE組、IRNE組分別升高了8.7%、50.5%（P＝0.053），但無顯著性差異。

與NC組大鼠相比，NE組p-AMPKαThr172蛋白相對表達量顯著升高，升高了32.2%（P＜0.01）；IRHC組顯著降低，下降了42.8%（P＜0.01）。與IRHC組大鼠相比，IRNC組、IRNE組均顯著升高，分別升高了100.0%、63.3%（P＜0.01；P＜0.01）；IRHE組升高了48.8%，但無顯著性差異。

通過對運動與膳食進行雙因素方差分析，統(tǒng)計結果表明，運動因素對AMPKα、p-AMPKαThr172蛋白相對表達量未呈現(xiàn)出顯著性影響，膳食因素對AMPKα、p-AMPKαThr172蛋白相對表達量具有顯著性影響（P＜0.05），運動和膳食對p-AMPKαThr172蛋白相對表達量具有顯著性交互作用，而對AMPKα蛋白相對表達量未呈現(xiàn)出顯著性交互作用。8w干預后各組大鼠胰島β細胞AMPKα、p-AMPKαThr172蛋白表變化見圖3。

免疫組化結果顯示干預結束后AMPKα平均光密度，與NC組大鼠相比，NE組無顯著變化，IRHC顯著下降（P＜0.01）；與IRHC組大鼠相比，IRHE組、IRNC組、IRNE組無顯著性升高。

干預結束后p-AMPKαThr172平均光密度，與NC組大鼠相比，NE組無顯著變化，IRHC顯著下降（P＜0.05）；與IRHC組大鼠相比，IRHE組升高25.6%、IRNC組升高66.7%、IRNE組升高48.1%，但均無顯著性。8w干預后各組大鼠胰島β細胞AMPKα蛋白及磷酸化免疫組化結果見表4、圖4和圖5。

圖3 胰島β細胞AMPK蛋白及磷酸化表達水平的變化

表4 運動與膳食干預后各組大鼠AMPKα、p-AMPKαThr172蛋白平均光密度

圖4 運動與膳食干預后各組大鼠AMPKα免疫組化結果（200倍）

3 分析與討論

3.1 胰島素抵抗模型的建立

IR是指各種原因使胰島素攝取和利用葡萄糖的效率下降，胰島β細胞代償性地增加胰島素分泌，以維持血糖的穩(wěn)定，出現(xiàn)高胰島素血癥［7］。當前研究使用的IR動物模型主要有遺傳性肥胖模型、特殊藥物型和膳食喂養(yǎng)模型三大類。高脂膳食喂養(yǎng)IR動物模型具有造模時間短、模型穩(wěn)定及性價比較高優(yōu)勢，而且在病因學上與人類肥胖誘導IR極為相似。本研究采用國際通用的脂肪供能比例占59.9%的高脂飼料D12492，高脂喂養(yǎng)10 w后，HFD組大鼠體重、FBG、FINS、Homa-IR顯著高于普通膳食組，而Homa-ISI顯著降低，出現(xiàn)了典型的IR癥狀，提示IR大鼠模型建立成功。

3.2 有氧運動與膳食干預對IR大鼠胰島素抵抗的影響

運動干預改善慢性代謝性疾病的作用日益引起關注，已有研究發(fā)現(xiàn)有規(guī)律的身體運動可有效預防和延緩2型糖尿病的發(fā)病，提高胰島素敏感性和改善糖代謝［8］。適宜的運動能夠引起機體產(chǎn)生良好的適應，其中安靜時的空腹血糖和胰島素水平低、胰島素敏感性高的現(xiàn)象早已被人們發(fā)現(xiàn)。本實驗發(fā)現(xiàn)正常大鼠通過8 w有氧運動干預后胰島素敏感性得到改善、空腹C肽水平顯著下降，出現(xiàn)胰島素節(jié)省化現(xiàn)象。周曉勐等研究報道8 w有氧強度跑臺運動可使高脂喂養(yǎng)誘導IR小鼠體重、FINS顯著降低，OGTT增高，改善IR［9］。本研究也發(fā)現(xiàn)單純8w有氧運動可降低IR大鼠體重、空腹C肽、Homa-IR，增加Homa-ISI，改善IR。

圖5 運動與膳食干預后各組大鼠p-AMPKαThr172免疫組化結果（200倍）

研究表明限制能量攝入［10］和低脂膳食［11］均能改善IR狀況。本研究發(fā)現(xiàn)恢復普通膳食8 w后IR大鼠空腹C肽顯著水平顯著下降，IR狀況得到改善，但沒有顯著性差異，恢復普通膳食可去除高脂膳食對機體的脂毒性作用，改善胰島細胞胰島素的分泌。8 w有氧運動聯(lián)合膳食干預后IR大鼠IR癥狀得到顯著改善，且效果要優(yōu)于單純干預，其原因是聯(lián)合干預可從增加外周組織胰島素敏感性和減輕胰島細胞脂毒性兩方面共同作用來改善IR的疊加效應。

3.3 有氧運動與膳食干預對IR大鼠胰島β細胞LKB1／AMPK信號的影響

AMPK是由催化亞基α、β和調節(jié)亞基γ組成的三聚體蛋白激酶復合物，AMPK廣泛參與調節(jié)細胞代謝的激酶，被稱為“能量感受器”。AMPK的激活主要受以下兩種方式調節(jié)：1）由AMP直接變構激活。2）激活的上游激酶可逆的磷酸化AMPKα亞基的Thr172位點。長期激活胰島β細胞AMPK可負向調節(jié)胰島素分泌，葡萄糖刺激胰島β細胞時，首先經(jīng)細胞膜上GLUT2轉運至β細胞內，在葡萄糖激酶（GCK）作用下代謝生成ATP，ATP／ADP比值增加，使細胞膜上ATP敏感的K＋／ATP通道關閉，膜去極化，從而誘發(fā)動作電位，Ca2＋通道開放，使胞外Ca2＋內流，胞漿內Ca2＋濃度升高，最終啟動胰島素的胞外分泌。LKB1／STK11是調控AMPK的上游激酶，可通過磷酸化激活AMPKα來調控胰島素合成與分泌。Granot等［12］在胰腺LKB1基因敲除小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，胰島AMPK磷酸化及活性顯著下降，葡萄糖刺激胰島素分泌及胰島素含量顯著增加；并通過MIN6細胞培養(yǎng)證實，LKB1通過激活AMPK進而抑制胰島素含量，見圖6。

圖6 AMPK在胰島素分泌過程中的作用［2］

Peyot等［13］研究發(fā)現(xiàn)高脂喂養(yǎng)后大鼠胰島內AMPK活性顯著降低，同時出現(xiàn)胰島β細胞量增加。本研究發(fā)現(xiàn)，高脂喂養(yǎng)大鼠后胰島β細胞LKB1、p-AMPKαThr172、AMPKα的蛋白表達顯著性下降，并且出現(xiàn)FINS、空腹C肽水平顯著升高，提示高脂喂養(yǎng)誘導胰島β細胞內LKB1／AMPK信號蛋白表達減少，可進一步代償性地增加胰島素分泌，以抵消外周組織IR。運動或機械刺激可激活骨骼肌AMPK，增強骨骼肌內葡萄糖的攝取和利用，增強骨骼肌對胰島素的敏感性［14］。體力活動可改善脂代謝，降低體重和體脂百分比，也可影響肌肉、脂肪組織和肝臟的胰島素敏感性，從而改善肥胖和T2DM人群的血糖水平［15］。但本研究表明，經(jīng)過8w有氧運動干預后，正常大鼠大鼠胰島β細胞p-AMPKαThr172的蛋白表達顯著性升高，而LKB1和AMPKα的蛋白表達有升高趨勢，但無顯著性；IR大鼠胰島β細胞LKB1、p-AMPKαThr172、AMPKα的蛋白表達均有升高趨勢，但無顯著性。有氧運動干預并未引起胰島β細胞內LKB1／AMPK信號出現(xiàn)顯著改變，但大鼠的ISI或IR仍得到改善，可能原因是有氧運動主要是通過改善外周組織的IR，進而間接的減少了胰島β細胞胰島素的分泌。

膳食干預是另一類改善IR的方法，限制熱量飲食可能通過降體重和脂肪量來改善胰島素敏感性［10］。Weiss［16］發(fā)現(xiàn)膳食干預可通過增強β細胞內的自噬改善糖耐量受損，主要通過維持β細胞的數(shù)量、結構和功能來實現(xiàn)。本研究發(fā)現(xiàn)單純膳食或聯(lián)合干預時IR大鼠胰島β細胞LKB1、p-AMPKαThr172、AMPKα的蛋白表達出現(xiàn)顯著升高，這可能與恢復普通膳食后可直接去除高脂喂養(yǎng)對胰島β細胞的脂毒性作用有關，減少胰島β細胞胰島素的分泌，保護胰島細胞功能。本研究表明，膳食干預可顯著增加IR大鼠胰島細胞LKB1／AMPK信號，提示膳食干預可能通過激活胰島細胞LKB1／AMPK信號來改善胰島細胞功能。

4 結論

長期高脂膳食可降低胰島β細胞LKB1／AMPK信號蛋白表達，促進胰島素分泌；8 w膳食干預可增加IR大鼠胰島β細胞LKB1／AMPK信號蛋白表達，減少胰島素分泌。

［1］SG，C B A，M C E.Exercise-induced pancreatic islet adaptations in health and disease［J］.Islets of Langerhans，2014：547－564.

［2］Fu A，Eberhard C E，Screaton R A.Role of AMPK in pancreatic beta cell function［J］.Mol Cell Endocrinol，2013，366（2）：127－134.

［3］Matthews D R，Hosker JP，Rudenski A S，et al.Homeostasismodel assessment：insulin resistance and beta-cell function from fasting plasma glucose and insulin concentrations in man［J］.Diabetologia，1985，28（7）：412－419.

［4］Bedford TG，Tipton CM，Wilson N C，et al.Maximum oxygen consumption of rats and its changes with various experimental procedures［J］.JAppl Physiol Respir Environ Exerc Physiol，1979，47（6）：1278－1283.

［5］Kodama S，Toyonaga T，Kondo T，et al.Enhanced expression of PDX-1 and Ngn3 by exendin-4 during beta cell regeneration in STZ-treated mice［J］.Biochem Biophys Res Commun，2005，327（4）：1170－1178.

［6］Sun Q，Nie S，Wang L，etal.Factors thataffect pancreatic islet cell autophagy in adult rats：evaluation of a calorie-restricted diet and a high-fat diet［J］.PLoSOne，2016，11（3）：e151104.

［7］Ferrannini E.Insulin resistance versus insulin deficiency in non-insulin-dependent diabetesmellitus：problems and prospects［J］.Endocr Rev，1998，19（4）：477－490.

［8］Derouich M，Boutayeb A.The effect of physical exercise on the dynamics of glucose and insulin［J］.JBiomech，2002，35（7）：911－917.

［9］周曉勐，傅力.mTOR復合物在有氧運動改善胰島素抵抗過程中的作用研究［J］.中國運動醫(yī)學雜志，2015（11）：1064－1069.

［10］Meehan C A，Cochran E，Mattingly M，et al.Mild caloric restriction decreases insulin requirements in patients with type 2 diabetes and severe insulin resistance［J］.Medicine（Baltimore），2015，94（30）：e1160.

［11］Carpenter K C，Strohacker K，Breslin W L，et al.Effects of exercise on weight loss and monocytes in obesemice［J］.Comp Med，2012，62（1）：21－26.

［12］Granot Z，Swisa A，Magenheim J，et al.LKB1 regulates pancreatic beta cell size，polarity，and function［J］.Cell Metab，2009，10（4）：296－308.

［13］Peyot M L，Pepin E，Lamontagne J，et al.Beta-cell failure in dietinduced obesemice stratified according to body weight gain：secretory dysfunction and altered islet lipid metabolism without steatosis or reduced beta-cell mass［J］.Diabetes，2010，59（9）：2178－2187.

［14］Fisher J S，Gao J，Han D H，et al.Activation of AMP kinase enhances sensitivity ofmuscle glucose transport to insulin［J］.Am J Physiol Endocrinol Metab，2002，282（1）：E18－E23.

［15］Yamada E，Lee TW，Pessin JE，et al.Targeted therapies of the LKB1／AMPK pathway for the treatment of insulin resistance［J］. Future Med Chem，2010，2（12）：1785－1796.

［16］Weiss E P，Holloszy JO.Improvements in body composition，glucose tolerance，and insulin action induced by increasing energy expenditure or decreasing energy intake［J］.JNutr，2007，137（4）：1087－1090.

責任編輯：郭長壽

Effects of Aerobic Exercise and Diet Intervention on LKB1／AMPK Signal in IsletβCell in IR Rats

WANG Xiaoqiang1，LIXun2，ZENG Fanxing1
（1.Sport Science College，Beijing Sport University，Beijing 100084，China；2.Sport Science Research Center，Shandong Sport University，Jinan 250102，Shandong，China）

Objective：To investigate the impactof aerobic exercise and diet intervention on LKB1／AMPK Signal in the islet βcell of insulin resistance rats.Methods：High-fat diet-induced insulin resistance rats were random ly divided into high-fat diet sedentary control group（IRHC），high-fat diet exercise group（IRHE）and normal diet sedentary group（IRNC），normal diet exercise group（IRNE）.The normal rats were random ly divided into sedentary control group（NC）and exercise group（NE）.Rats in all exercise groups underwent amoderate intensity treadm ill（20m／m in，0%，60 m in／d，5d／w）for 8 weeks. The blood in abdom inal aorta and islet were collected after 12h fasting，F(xiàn)BG，F(xiàn)INS，C-peptide，LKB1，AMPKαand p-AMPKαThr172 weremeasured.Results：1.Compared w ith the control group，the body weight，F(xiàn)PG level，F(xiàn)INS and HOMA-IR of IRHE significantly increased after10 weeks（all P＜0.01），Homa-ISIsignificantly decreased（P＜0.01）.2.The effect of aerobic exercise and diet changed.Compared w ith NC，the body weight，F(xiàn)BG and C-peptide of rats in NE significantly decreased（P＜0.05－0.01）and the protein expression of p-AMPKαThr172 in isletβcell significantly increased（P＜0.05）.Compared w ith IRHC，the body weight，F(xiàn)BG，F(xiàn)INS，C-peptide and Homa-IR（P＜0.05－0.01）of rats in IRHE and IRNE significantly decreased and Homa-ISIsignificantly increased（P＜0.05－0.01）；The body weight and C-peptide significantly decreased（P＜0.01）.The protein expression of LKB1，AMPKαand p-AMPKαThr172（P＜0.05－0.01）in isletβcell of rats in IRNC and IRNE significantly increased.Conclusions：Long-term high-fat diet can reduce the expression of LKB1／AMPK in pancreaticβ-cell，leading to promote insulin secretion.The restoration of normal diet can increase the expression of LKB1／AMPK in pancreaticβ-cell，decrease insulin secretion.

aerobic exercise；dietary intervention；insulin resistance；isletβcell；LKB1／AMPK

G804.7

A

1004－0560（2017）02－0072－07

2017-02-23；

2017-03-25

中央高?；究蒲袠I(yè)務費專項資金資助課題（2015SYS013、2016BS024）。

王孝強（1987—），男，博士研究生，主要研究方向為運動生理學。

曾凡星（1956—），男，教授，博士生導師，主要研究方向為體育運動中內分泌變化及適應機制。