不同方式急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍改善2型糖尿病小鼠血糖穩(wěn)態(tài)及肝臟糖異生的作用

沈文清 張強(qiáng) 張怡 漆正堂 孫易 丁樹哲

摘? ? 要：探討不同方式急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病小鼠血糖穩(wěn)態(tài)及肝臟糖異生的作用，從運(yùn)動(dòng)中血糖變化、肝臟糖異生及調(diào)控因子相關(guān)mRNA表達(dá)水平的角度為治療2型糖尿病提供新的運(yùn)動(dòng)處方和研究靶點(diǎn)。方法：采用4周高脂膳食結(jié)合鏈脲佐菌素（STZ，100 mg/kg）方法構(gòu)建2型糖尿病小鼠模型，建模成功后隨機(jī)分為NC、NCR、NCE、DC、DCR、DCE、HMC、HMR和HME共9組，每組8只小鼠。HMC、HMR和HME小鼠在末次運(yùn)動(dòng)前腹腔注射200 mg/kg HCloMetformin溶液，NC和DC組小鼠相應(yīng)腹腔注射0.9%生理鹽水。NCR、DCR和HMR小鼠進(jìn)行急性抗阻運(yùn)動(dòng);NCE、DCE和HME小鼠進(jìn)行急性耐力運(yùn)動(dòng)。末次運(yùn)動(dòng)結(jié)束后3 h處死小鼠并取樣。采用ELISA及RT-PCR技術(shù)檢測(cè)相關(guān)血清指標(biāo)和相關(guān)基因mRNA表達(dá)。結(jié)果：4周高脂膳食結(jié)合一次性腹腔注射STZ（100 mg/kg）成功構(gòu)建2型糖尿病小鼠模型;相比DCE和DCR小鼠，HME和HMR小鼠血糖值和血糖波動(dòng)幅度都顯著下降;相比于HMC小鼠，HMR和HME小鼠附睪白色脂肪組織重量百分比、血清葡萄糖、血清TG和肝臟乳酸/丙酮酸濃度比值都顯著下降，HMR組小鼠GSP和血清T-CHO顯著降低，而HMR和HME小鼠肝糖原含量顯著升高;相比HMC小鼠，HMR和HME小鼠肝臟糖異生相關(guān)因子PEPCK、G6pc和Gck mRNA表達(dá)顯著升高，肝臟FBP和GLUT2 mRNA表達(dá)顯著降低;相比于HMC小鼠，HMR和HME小鼠調(diào)控肝臟糖異生相關(guān)因子AMPKα2、CREB、PGC-1α、Keap1和Nrf2 mRNA表達(dá)都顯著升高，且HMR小鼠肝臟AMPKα1 mRNA表達(dá)顯著升高。結(jié)論：急性抗阻運(yùn)動(dòng)和急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍均可改善2型糖尿病小鼠運(yùn)動(dòng)中血糖的穩(wěn)態(tài)，但急性抗阻運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍能更有效改善2型糖尿病小鼠血糖穩(wěn)態(tài)和肝臟糖異生情況。其中機(jī)制可能為不同方式的急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合200 mg/kg劑量的二甲雙胍可顯著增加2型糖尿病小鼠肝臟AMPK-CREB-PGC-1α-PEPCK/G6Pase/GLUT2信號(hào)通路mRNA的表達(dá)。

關(guān)鍵詞：急性抗阻運(yùn)動(dòng);急性耐力運(yùn)動(dòng);二甲雙胍;血糖穩(wěn)態(tài);肝臟糖異生

中圖分類號(hào)：G 804.5? ? ? ? ? 學(xué)科代碼：040302? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

Abstract：Objective： The purpose of the present study was to investigate the effects of different acute exercise combined with metformin on glucose homeostasis and hepatic gluconeogenesis in type 2 diabetic mice， hoping to provide new exercise treatment prescriptions and study protein targets for curing type 2 diabetes from the perspective of the glucose homeostasis in acute exercise，? hepatic gluconeogenesis and regulatory factors relative mRNA level expression. Methods： The type 2 diabetic mice were established by feeding high fat diet and intraperitoneal injection with STZ（Streptozotocin， 100mg/kg）. These mice were divided into 9 groups randomly， such as Normal Control group（NC）， Normal Control Resistance Exercise group（NCR）， Normal Control Endurance Exercise group（NCE）， Diabetic Control group （DC）， Diabetic Control Resistance Exercise （DCR）， Diabetic Control Endurance Exercise（DCE）， High dose of Metformin Control group（HMC）， High dose of Metformin acute Resistance Exercise group（HMR） and High dose of Metformin acute Endurance Exercise group （HME）， n=8 in each group. HMC， HMR and HME group mice were intraperitoneally injected with HCl·Metformin solution（200mg/kg weight） and NC and DC group mice were intraperitoneally injected with 0.9% saline. NCR， DCR and HMR group mice performed acute resistance exercise; NCE， DCE and HME group mice performed acute endurance exercise. All mice were sacrificed and selected with samples in 3 hours after acute exercise. ELISA was used for examining relative serum indicators and RT-PCR was used for testing relative gene mRNA expression. Results： The protocol of 4-week high fat diet and one time intraperitoneal injection with STZ successfully developed the model of type 2 diabetic mice. Compared to DCE and DCR group mice， blood glucose and the fluctuation change were significantly decreased in HME and HMR group mice. Compared to HMC group mice， the percentage of epididymal white adipose tissue content， serum glucose， serum TG and hepatic [lactate]/[pyruvate] ratio were all significantly decreased in HMR and HME group mice，? glycosylated serum protein and serum T-CHO were both declined in HMR group mice， but the percentage of liver content was strongly increased in HMR and HME group mice. Compared to HMC group mice， relative hepatic gluconeogenic factors PEPCK， G6pc and Gck mRNA expression were clearly risen and hepatic FBP and GLUT2 mRNA expression were aggressively decreased. Compared to HMC group mice， relative hepatic gluconeogenic regulators AMPKα2，? CREB，? PGC-1α， Keap1 and Nrf2 mRNA expression were significantly increased in HMR and HME group mice and hepatic AMPKα1 mRNA expression was clearly risen in HMR group mice. Conclusions： Acute resistance exercise and acute endurance exercise combined with 200mg/kg dose of metformin can improve glucose homeostasis in type 2 diabetic mice， but acute resistance exercise combined with metformin is more effective than acute endurance exercise combined with metformin in improving glucose homeostasis and hepatic gluconeogenesis in type 2 diabetic mice，? possibly via increasing relative mRNA expression of hepatic AMPK-CREB-PGC-1α-PEPCK/G6Pase/GLUT2 signaling pathways.

Keywords： acute resistance exercise; acute endurance exercise; metformin; glucose homeostasis; hepatic gluconeogenesis

二甲雙胍作為雙胍類藥物，提取自山羊豆堿，問(wèn)世以來(lái)成為各國(guó)廣泛使用的一線口服降糖類藥物，主要治療2型糖尿病及其并發(fā)癥。近年有研究發(fā)現(xiàn)二甲雙胍具有減肥、抗癌和延長(zhǎng)壽命等功效。二甲雙胍發(fā)揮作用的核心機(jī)制是改變細(xì)胞的能量代謝[1]，有效降低2型糖尿病患者FPG（空腹血糖）、PPG（餐后血糖）和HbA1c（糖化血紅蛋白）[2-4]。二甲雙胍治療2型糖尿病的作用機(jī)制包括：1）直接通過(guò)抑制肝臟糖異生降低肝臟葡萄糖和ATP生成[5];2）二甲雙胍促進(jìn)肌肉和脂肪組織對(duì)葡萄糖的攝取和利用，提高L6肌細(xì)胞中GLUT1/GLUT4表達(dá)比率，降低餐后血糖[6];3）減少小腸內(nèi)葡萄糖吸收;4）通過(guò)抑制線粒體復(fù)合物I酶的活性和線粒體氧化磷酸化（OXPHOS），抑制ATP合成，激活A(yù)MPK活性，促進(jìn)線粒體中脂肪酸β氧化，抑制脂肪合成和胰島素抵抗作用[7];5）改善2型糖尿病患者胰島素敏感性，提高胰島β細(xì)胞對(duì)血糖的應(yīng)答反應(yīng)[8-9];6）GLP-1（胰高血糖素樣肽-1）水平的提高[10]。

肝臟具有促進(jìn)氧化代謝、合成肝糖原和分泌蛋白質(zhì)等作用，對(duì)維持機(jī)體健康起到重要作用。二甲雙胍對(duì)肝臟糖異生的作用與2型糖尿病的發(fā)病機(jī)制緊密相關(guān)，有研究發(fā)現(xiàn)，二甲雙胍抑制線粒體復(fù)合物I酶活性，從而抑制胰高血糖素誘導(dǎo)的cAMP和蛋白激酶A（PKA）的信號(hào)傳導(dǎo)[1]，其他研究證實(shí)，二甲雙胍抑制線粒體甘油磷酸脫氫酶[11]，通過(guò)促進(jìn)CREB結(jié)合蛋白（CBP）磷酸化抑制cAMP信號(hào)通路[12]，不依賴LKB1/AMPK信號(hào)通路的PGC-1α mRNA過(guò)表達(dá)[5]和AMPK信號(hào)通路降低肝臟葡萄糖生成作用機(jī)制[13]。二甲雙胍結(jié)合運(yùn)動(dòng)對(duì)2型糖尿病血糖穩(wěn)態(tài)的影響，則既可能有促進(jìn)作用[14-15]，也可能有抑制作用[16-17]。關(guān)于二甲雙胍結(jié)合運(yùn)動(dòng)對(duì)2型糖尿病小鼠肝臟糖異生作用的研究甚少。本研究試圖通過(guò)探討不同急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合有效劑量二甲雙胍（200 mg/kg）[18-19]對(duì)2型糖尿病小鼠血糖穩(wěn)態(tài)及肝臟糖異生的作用，探索出有效改善2型糖尿病小鼠血糖穩(wěn)態(tài)的運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍處方及新的治療靶點(diǎn)。

1? ?材料與方法

1.1? 實(shí)驗(yàn)對(duì)象

清潔級(jí)4周齡C57BL/6J雄性小鼠84只，體質(zhì)量為（12.39±0.13）g。其中：24只小鼠隨機(jī)分為NC（普通對(duì)照組）、NCR（普通對(duì)照急性抗阻運(yùn)動(dòng)組）和NCE（普通對(duì)照急性耐力運(yùn)動(dòng)組），每組各8只，喂養(yǎng)普通飼料。60只小鼠進(jìn)行2型糖尿病小鼠造模，采用4周高脂飼料膳食（45%脂肪含量），于小鼠9周齡一次性腹腔注射STZ（100 mg/kg），每隔3 d記錄小鼠空腹血糖，注射后第9 d空腹血糖值高于11.1 mmol/L，即為造模成功。48只小鼠造模成功，隨機(jī)分為6組：DC（糖尿病對(duì)照組）、DCR（糖尿病對(duì)照急性抗阻運(yùn)動(dòng)組）、DCE（糖尿病對(duì)照急性耐力運(yùn)動(dòng)組）、HMC（高劑量二甲雙胍糖尿病對(duì)照組）、HMR（高劑量二甲雙胍糖尿病急性抗阻運(yùn)動(dòng)組）和HME（高劑量二甲雙胍糖尿病急性耐力運(yùn)動(dòng)組），每組各8只。實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行一次不同方式的急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)。于運(yùn)動(dòng)前1 h，NCR、DCR、NCE和DCE小鼠分別腹腔注射0.9%生理鹽水，HMR和HME小鼠腹腔注射200 mg/kg HCl·Metformin溶液，并且在不同時(shí)間段測(cè)量各組小鼠尾間靜脈血糖值。NC、DC和HMC小鼠不做運(yùn)動(dòng)干預(yù)，NC和DC小鼠于末次急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)前腹腔注射0.9%生理鹽水，HMC、HMR和HME小鼠腹腔注射200 mg/kg HCl·Metformin溶液。

1.2? 實(shí)驗(yàn)對(duì)象的運(yùn)動(dòng)方案

大量的研究探討了長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病血糖穩(wěn)態(tài)和肝臟糖異生的作用，而急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)合二甲雙胍對(duì)其血糖穩(wěn)態(tài)及相關(guān)分子機(jī)制的研究較少。有研究發(fā)現(xiàn)，12周中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練結(jié)合二甲雙胍治療顯著改善糖尿病大鼠的血糖穩(wěn)態(tài)和抑制線粒體誘導(dǎo)的脂肪酸合成[20]。抗阻訓(xùn)練結(jié)合二甲雙胍改善健康老年人肌肉中炎癥反應(yīng)，促進(jìn)肌肉能量代謝[21]。因此，本研究采用急性抗阻和急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍的干預(yù)方式，觀察2種運(yùn)動(dòng)模式能否改善2型糖尿病小鼠運(yùn)動(dòng)中高血糖現(xiàn)象和運(yùn)動(dòng)后抑制肝臟糖異生作用。急性抗阻運(yùn)動(dòng)，又名爬梯實(shí)驗(yàn)，每次自下而上于30 s內(nèi)爬完坡度為85 °的1 m爬梯，5次/組，共3組;急性耐力運(yùn)動(dòng)，又名跑臺(tái)實(shí)驗(yàn)，中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)速度20 m/min，坡度為0 °，共50 min。

1.3? ELISA和RT-PCR

ELISA酶聯(lián)免疫試劑盒測(cè)試小鼠血清相關(guān)指標(biāo)，GSP、血清葡萄糖、血清胰島素、血清TG和T-CHO。小鼠血糖采用尾間靜脈血，以ACCU-CHEK Active羅氏活力型血糖儀進(jìn)行檢測(cè)。主要包括4個(gè)過(guò)程：1）提取肝臟組織mRNA。冰上稱取肝臟組織約50 mg，使用Invitrogen Trizol方法提取肝臟mRNA。2）mRNA濃度和純度檢測(cè)。超微紫外/可見光分光光度計(jì)來(lái)測(cè)所提取的mRNA的濃度和純度。3）mRNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA。將提取的mRNA用TOYOBO FSQ101反轉(zhuǎn)錄試劑盒反轉(zhuǎn)錄為cDNA。4）RT-PCR擴(kuò)增。ABI Step One型實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀檢測(cè)肝臟調(diào)控血糖穩(wěn)態(tài)和肝臟糖異生相關(guān)基因，擴(kuò)增所用的熒光染料為TOYOBO QPK201 SYBR Green，實(shí)驗(yàn)所用引物均由上海生物工程有限公司合成。

1.4? 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

本研究各數(shù)據(jù)結(jié)果均采用M±SE的方式表示，統(tǒng)計(jì)軟件為SPSS 22.0，組間分析采用單因素方差分析。作圖使用Graph pad Prism5軟件。P<0.05代表差異具有顯著性，P<0.01代表差異具有非常顯著性。

2? ?結(jié)果

2.1? 高脂膳食結(jié)合STZ構(gòu)建2型糖尿病小鼠模型

如圖1所示， 4周高脂膳食（45%脂肪含量）使高脂膳食組（HFD）小鼠體質(zhì)量在第1～4周均顯著高于普通對(duì)照組（NC），P<0.01。HFD小鼠8周齡體質(zhì)量顯著比NC高13.8%。于小鼠9周齡空腹12 h后一次性腹腔注射STZ（鏈脲佐菌素，100 mg/kg），每隔3 d，監(jiān)測(cè)小鼠的空腹血糖值，與STZ注射后第9 d，測(cè)得小鼠空腹血糖值>11.1 mmol/L，即2型糖尿病造模成功。2型糖尿病小鼠（T2D）空腹血糖值為（11.4±0.7）mmol/L，顯著高于NC（P<0.01）。隨后進(jìn)行的葡萄糖耐量實(shí)驗(yàn)（IPGTT）和胰島素耐量實(shí)驗(yàn)（ITT）都于小鼠空腹6 h后進(jìn)行，測(cè)定小鼠尾間靜脈血糖值，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)2型糖尿病小鼠血糖值在不同時(shí)間段都顯著高于NC，且總體變化趨勢(shì)一致。2型糖尿病小鼠葡萄糖AUC和胰島素AUC（曲線下面積）都顯著高于NC（P<0.01）。綜上所述，4周高脂膳食結(jié)合腹腔注射STZ（100 mg/kg）成功構(gòu)建2型糖尿病小鼠模型。

2.2? 不同方式急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病小鼠血糖穩(wěn)態(tài)的影響

如圖2所示，急性抗阻運(yùn)動(dòng)和急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合200 mg/kg劑量二甲雙胍的干預(yù)模式均于運(yùn)動(dòng)干預(yù)前1 h針對(duì)不同組別小鼠分別腹腔注射生理鹽水（NCE、DCE、NCR、DCR）和二甲雙胍溶液（HME和HMR），在運(yùn)動(dòng)前、中、后不同時(shí)間點(diǎn)檢測(cè)不同組別小鼠的尾間靜脈血血糖值，急性耐力運(yùn)動(dòng)于運(yùn)動(dòng)前60 min每隔30 min測(cè)血糖，運(yùn)動(dòng)中50 min每隔10 min測(cè)血糖，運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)階段每隔10 min測(cè)血糖，急性抗阻運(yùn)動(dòng)血糖檢測(cè)時(shí)間點(diǎn)于運(yùn)動(dòng)前和運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)階段與急性耐力運(yùn)動(dòng)一致，共進(jìn)行3組抗阻運(yùn)動(dòng)（第1組S1、第2組S2和第3組S3），每組5次，每次自下而上于30 s內(nèi)爬完坡度為85 °的1 m爬梯，每組抗阻運(yùn)動(dòng)結(jié)束后檢測(cè)血糖值，如圖2所示。相比于DCE和DCR小鼠，急性耐力運(yùn)動(dòng)和急性抗阻運(yùn)動(dòng)結(jié)合200 mg/kg劑量的二甲雙胍都可降低2型糖尿病小鼠運(yùn)動(dòng)中血糖波動(dòng)，促進(jìn)其血糖穩(wěn)態(tài);因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)中和運(yùn)動(dòng)后恢復(fù)階段T2D小鼠血糖值均顯著下降，并且血糖波動(dòng)幅度降低。但是HME和HMR小鼠整體血糖水平都顯著高于NCE和NCR（皆P<0.01）。

2.3? 不同方式急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病小鼠體成分的影響

如圖3所示，急性抗阻運(yùn)動(dòng)和急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍均未能顯著改善2型糖尿病小鼠的體質(zhì)量，但相較NC，DC小鼠肝臟含量百分比（肝指數(shù)）顯著升高（P<0.05），其余各組未見顯著差異。相較HMC，HMR組小鼠附睪白色脂肪含量百分比有下降的趨勢(shì)（P=0.061）。

2.4? 不同方式急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病小鼠血液相關(guān)指標(biāo)的影響

如圖4所示，與NC比較，DC和HMC小鼠血清葡萄糖和糖化血清蛋白都顯著升高，分別為P<0.01和P<0.05，同時(shí)DC和HMC小鼠血清TG（分別為P<0.01和P<0.05）和血清T-CHO都顯著升高（分別為P<0.01和P<0.01）。與HMC比較，HMR小鼠血清葡萄糖和糖化血清蛋白都顯著降低，分別為P<0.01和P<0.05，同時(shí)HMR小鼠血清TG和血清T-CHO都顯著降低（P<0.01）;與HMC比較，HME小鼠血清葡萄糖和血清TG都顯著降低（分別為P<0.01和P<0.05），其他血清相關(guān)指標(biāo)沒(méi)有得到顯著改善。與HMR比較，HME小鼠糖化血清蛋白顯著升高（P<0.01），血清胰島素顯著降低（P<0.05）。

2.5? 不同方式急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病小鼠肝糖原合成和肝臟氧化還原狀態(tài)的影響

如圖5所示，與NC比較，DC和HMC小鼠肝糖原和丙酮酸含量顯著升高（P<0.01），而DC小鼠肝臟乳酸/丙酮酸濃度比值顯著降低（P<0.01）。與DC比較，HMC小鼠肝臟乳酸/丙酮酸濃度比值顯著升高（P<0.01）。與HMC比較，HMR和HME小鼠肝糖原含量顯著升高（P<0.01），而HMR小鼠肝臟乳酸含量、丙酮酸含量和肝臟乳酸/丙酮酸濃度比值都顯著降低（P<0.01，P<0.05，P<0.05）;而HME小鼠只有肝臟乳酸/丙酮酸濃度比值顯著降低（P<0.01）。相較HMR，HME小鼠肝臟丙酮酸含量顯著升高（P<0.01）。

2.6? 不同方式急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病小鼠肝臟糖異生相關(guān)基因mRNA表達(dá)的影響

如圖6所示，與DC比較，HMC小鼠肝臟PEPCK和G6pc mRNA表達(dá)顯著下降（P<0.01），與葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的肝臟GLUT2 mRNA表達(dá)顯著升高（P<0.05）;但HMC小鼠肝臟Fbp （FBP1） mRNA表達(dá)未見顯著性差異。與HMC比較，HMR和HME小鼠肝臟PEPCK和G6pc mRNA表達(dá)顯著升高（P<0.01，P<0.05，P<0.01，P<0.01），肝臟Fbp mRNA表達(dá)顯著下降（P<0.01），與葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)相關(guān)的肝臟GLUT2 mRNA表達(dá)顯著降低（P<0.01），肝臟Gck mRNA表達(dá)顯著升高（P<0.01）。與HMR比較，HME小鼠肝臟G6pc mRNA表達(dá)顯著升高（P<0.01）。

2.7? 不同方式急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病小鼠調(diào)控肝臟血糖穩(wěn)態(tài)相關(guān)基因mRNA表達(dá)的影響

如圖7所示，與NC比較，DC小鼠肝臟PGC-1α顯著下降（P<0.01），其他與調(diào)控肝臟血糖穩(wěn)態(tài)相關(guān)的基因mRNA表達(dá)未見顯著差異。與DC比較，HMC小鼠肝臟AMPKα2、Nrf2、Keap1和CREB mRNA表達(dá)都顯著下降（P<0.01，P<0.05，P<0.05，P<0.01），而肝臟AMPKα1和PGC-1α mRNA表達(dá)未見顯著差異。與HMC比較，HMR和HME小鼠肝臟AMPKα2（P<0.05）、PGC-1α（P<0.05）、Nrf2（P<0.05）、Keap1（P<0.01和P<0.05）和CREB（P<0.01）mRNA表達(dá)都顯著升高，只有HMR小鼠肝臟AMPKα1 mRNA表達(dá)顯著升高（P<0.01），HME小鼠肝臟AMPKα1 mRNA表達(dá)未見顯著差異。與HMR比較，HME小鼠肝臟PGC-1α顯著升高（P<0.05）。

3? ?討論

3.1? 不同急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病小鼠血糖穩(wěn)態(tài)和體成分的影響

本研究發(fā)現(xiàn)，200mg/kg劑量的二甲雙胍結(jié)合不同方式的急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式（急性抗阻運(yùn)動(dòng)和急性耐力運(yùn)動(dòng)）都有助于降低2型糖尿病小鼠血糖值和血糖波動(dòng)幅度。當(dāng)前，關(guān)于急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病血糖穩(wěn)態(tài)作用的研究較少。6個(gè)月二甲雙胍治療可有效降低有高胰島素血癥和有2型糖尿病家族史的肥胖青少年的空腹血糖水平、血清胰島素水平和BMI，顯著提高其胰島素敏感性，降低2型糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)。二甲雙胍還可改善2型糖尿病患者急性中等強(qiáng)度功率自行車運(yùn)動(dòng)中的血糖穩(wěn)態(tài)[14]。長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)合二甲雙胍服用和能量限制飲食結(jié)構(gòu)有效降低肥胖青少年的2型糖尿病患病風(fēng)險(xiǎn)[22]。有研究發(fā)現(xiàn)，4周游泳運(yùn)動(dòng)結(jié)合450 mg/kg劑量的二甲雙胍治療顯著降低胰島素抵抗大鼠附睪白色脂肪重量百分比[23]。二甲雙胍通過(guò)調(diào)控小鼠晝夜節(jié)律和AMPK-NAMPT-SIRT1信號(hào)通路抑制db/db小鼠白色脂肪組織堆積[24]。同時(shí)二甲雙胍可促進(jìn)人體脂肪組織脂聯(lián)素的分泌和利用，促進(jìn)脂代謝[25]。2型糖尿病的形成伴隨脂代謝紊亂，運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍可顯著降低雌性糖尿病肥胖大鼠（ZDF）骨骼肌FAT/CD36豐富度、神經(jīng)酰胺和二酰甘油（DAG）含量，促進(jìn)游離脂肪酸氧化，降低脂肪堆積，從而抑制高脂膳食誘導(dǎo)的胰島素抵抗和2型糖尿病的形成[26]。本研究認(rèn)為，急性抗阻運(yùn)動(dòng)和急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合200 mg/kg劑量的二甲雙胍雖未顯著改善2型糖尿病小鼠的體質(zhì)量，但DC小鼠肝臟質(zhì)量百分比（肝臟質(zhì)量/體質(zhì)量，肝指數(shù)）顯著高于NC。與HMC比較，HMR和HME小鼠附睪白色脂肪重量百分比顯著降低，說(shuō)明急性抗阻運(yùn)動(dòng)和急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍促進(jìn)2型糖尿病小鼠脂肪酸氧化和脂代謝，降低其體脂百分比。

3.2? 不同急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病小鼠血清和肝臟調(diào)節(jié)血糖代謝相關(guān)指標(biāo)的影響

4周游泳運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)合450 mg/kg劑量的二甲雙胍可顯著降低胰島素抵抗大鼠的血清胰島素水平[23]。短期中等強(qiáng)度游泳運(yùn)動(dòng)結(jié)合200 mg/kg劑量的二甲雙胍可顯著降低2型糖尿病妊娠期小鼠的血糖值和提高胰島素敏感性，提高葡萄糖和脂肪氧化代謝水平[27]。急性和長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)都間接促進(jìn)2型糖尿病大鼠肝臟Leptin-AMPK-ACC信號(hào)通路的激活，增加胰島素敏感性，然而只有長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)可改善其血糖代謝和肝臟糖異生[28]。本研究認(rèn)為，急性抗阻運(yùn)動(dòng)和急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合200 mg/kg劑量的二甲雙胍均顯著降低了2型糖尿病小鼠的血清葡萄糖、血清甘油三酯;與急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍相比，急性抗阻運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍更能顯著降低小鼠糖化血清蛋白和血清總膽固醇。運(yùn)動(dòng)中胰島素水平的降低抑制胰高血糖素刺激的葡萄糖生成和糖異生，從而降低高血糖發(fā)生率和預(yù)防2型糖尿病[29]。但本研究未見到不同的運(yùn)動(dòng)干預(yù)方式結(jié)合200 mg/kg劑量的二甲雙胍能降低2型糖尿病小鼠的血清胰島素水平，可能因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)干預(yù)時(shí)間和二甲雙胍用藥時(shí)間較短，不能誘導(dǎo)血清胰島素水平下調(diào)。與HMR比較，HME小鼠的血清胰島素顯著降低，說(shuō)明急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍優(yōu)于急性抗阻運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病小鼠血清胰島素的調(diào)節(jié)作用。綜上所述，不同方式的急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)合200 mg/kg劑量的二甲雙胍均可改善2型糖尿病小鼠的血糖和血脂代謝，促進(jìn)血糖穩(wěn)態(tài)。

4周游泳運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍、阿卡波糖治療顯著增加db/db小鼠的肝糖原含量[30]。研究發(fā)現(xiàn)，與HMC比較，急性抗阻運(yùn)動(dòng)和急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合200 mg/kg劑量的二甲雙胍可顯著提高2型糖尿病小鼠的肝糖原含量。同時(shí)急性游泳運(yùn)動(dòng)也顯著增加糖尿病大鼠的肝糖原含量[31]。30 d自主轉(zhuǎn)輪運(yùn)動(dòng)顯著提高STZ誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的肝糖原儲(chǔ)備，并且抑制高血糖的發(fā)生[32]。2周中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)有效緩解糖尿病大鼠因急性運(yùn)動(dòng)引起的血糖升高，同時(shí)增加其肝糖原儲(chǔ)備[33]。有研究表明，肝臟乳酸/丙酮酸濃度比值不僅反映肝臟氧化還原狀態(tài)[34]，也是肝臟糖異生的關(guān)鍵指標(biāo)，反之濃度比值升高，會(huì)加快肝臟糖異生過(guò)程[35]，肝臟乳酸/丙酮酸濃度比值的降低抑制胰高血糖素的功效，進(jìn)而抑制高血糖的發(fā)生[36]。4周二甲雙胍口服治療和一次性靜脈注射皆顯著提高大鼠心臟和肝臟組織中乳酸/丙酮酸濃度比值，促進(jìn)其氧化還原狀態(tài)的改善[37]。單次低劑量二甲雙胍（50 mg/kg）治療使SD大鼠肝臟乳酸/丙酮酸濃度比值顯著升高，改善肝臟的氧化還原狀態(tài)[11]。二甲雙胍除了對(duì)糖異生相關(guān)基因表達(dá)起抑制作用，另一重要原因是二甲雙胍抑制肝臟乳酸的攝取和利用[38]。研究認(rèn)為，與DC比較，單次200 mg/kg劑量的二甲雙胍治療顯著提高2型糖尿病小鼠肝臟乳酸/丙酮酸濃度比值，改善肝臟細(xì)胞質(zhì)氧化還原狀態(tài)，一定程度上抑制2型糖尿病小鼠肝臟糖異生作用。與HMC比較，HMR小鼠肝臟乳酸、丙酮酸和肝臟乳酸/丙酮酸濃度比值顯著降低，HME小鼠肝臟乳酸/丙酮酸濃度比值顯著降低;同時(shí)與HMR比較，HME小鼠肝臟丙酮酸含量顯著升高，可能因?yàn)榧毙赃\(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)合二甲雙胍抑制肝細(xì)胞胞漿中的氧化還原狀態(tài)，通過(guò)促進(jìn)肝細(xì)胞線粒體中氧化還原狀態(tài)抑制肝臟糖異生和促進(jìn)血糖穩(wěn)態(tài)。更多研究?jī)A向于長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)合二甲雙胍治療2型糖尿病肝臟糖異生和血糖穩(wěn)態(tài)，并且單一二甲雙胍治療在一定程度上削弱了運(yùn)動(dòng)促進(jìn)機(jī)體氧化還原的作用[39]和運(yùn)動(dòng)抑制肥胖小鼠的肝臟糖異生作用[40]。與單一采用二甲雙胍治療相比，長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)（體質(zhì)量降低7%和每周150 min的體力活動(dòng)）更有助于降低2型糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)[41]。超重或肥胖人群通過(guò)一定強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，可降低2型糖尿病的患病風(fēng)險(xiǎn)和體質(zhì)量[42]。如何有機(jī)地結(jié)合運(yùn)動(dòng)干預(yù)和適宜劑量的二甲雙胍，改善糖尿病小鼠或糖尿病患者運(yùn)動(dòng)中的血糖穩(wěn)態(tài)，抑制其肝臟糖異生作用，有待進(jìn)一步研究。

3.3? 不同急性運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍對(duì)2型糖尿病小鼠調(diào)節(jié)肝臟糖異生相關(guān)基因mRNA的影響

二甲雙胍改善糖尿病狀態(tài)下受干擾的膜流動(dòng)性和蛋白質(zhì)的構(gòu)型，同時(shí)調(diào)節(jié)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)或代謝過(guò)程中所需正常功能蛋白質(zhì)—蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)—脂肪的相互作用，細(xì)胞膜的變化可能對(duì)二甲雙胍作用于胰島素受體信號(hào)傳導(dǎo)和各相關(guān)功能系統(tǒng)協(xié)同的作用[43]。運(yùn)動(dòng)能夠降低高血糖，從源頭抑制葡萄糖合成，并增加脂肪酸攝取和代謝，通過(guò)體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)將多余的葡萄糖代謝。本研究中，與DC比較，HMC小鼠肝臟PEPCK和G6pc mRNA表達(dá)顯著降低，GLUT2 mRNA表達(dá)顯著升高，表明單一的二甲雙胍治療抑制2型糖尿病小鼠肝臟糖異生相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄水平，促進(jìn)相關(guān)肝臟葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白mRNA表達(dá)。與HMC比較，HMR和HME小鼠肝臟PEPCK、G6pc和Gck mRNA表達(dá)顯著升高，肝臟Fbp和GLUT2 mRNA表達(dá)顯著降低。在Ⅰ型糖尿病患者中發(fā)現(xiàn)，肝臟葡萄糖生成隨運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的增加而增多，同時(shí)伴隨糖異生作用的增強(qiáng)[44]。運(yùn)動(dòng)改善肝臟對(duì)胰島素敏感性和對(duì)葡萄糖的攝取能力，長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)反向抑制肝臟葡萄糖輸出[45]，側(cè)面反映急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)可能促進(jìn)肝臟葡萄糖輸出，所以PEPCK和G6pc mRNA表達(dá)上調(diào)，而GLUT2 mRNA轉(zhuǎn)錄水平下調(diào)。本研究認(rèn)為，急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)結(jié)合200 mg/kg劑量的二甲雙胍有效調(diào)節(jié)糖尿病小鼠運(yùn)動(dòng)中血糖穩(wěn)態(tài)，但短期二甲雙胍治療結(jié)合急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)未顯著提高胰島素抵抗患者的胰島素敏感性，可能因?yàn)槎呓Y(jié)合削弱運(yùn)動(dòng)對(duì)2型糖尿病的干預(yù)效果[20，46]。長(zhǎng)期二甲雙胍和/或運(yùn)動(dòng)干預(yù)可顯著提高2型糖尿病前期患者的胰島素敏感性，但存在二甲雙胍鈍化運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練效益的現(xiàn)象[47]。AMPK是調(diào)節(jié)細(xì)胞能量穩(wěn)態(tài)的重要調(diào)控因子，含有α、β、γ共3種亞基。二甲雙胍和細(xì)胞內(nèi)AMP/ATP濃度比值的增加激活A(yù)MPK活性，從而抑制肝臟糖異生過(guò)程和線粒體呼吸鏈復(fù)合物酶Ⅰ活性。AMPK激活劑二甲雙胍和AICAR在一定程度上改善患有代謝綜合征（包括2型糖尿病）小鼠的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)[48]。AMPK的活化促進(jìn)脂代謝，調(diào)控2型糖尿病的胰島素敏感性[1]。短期二甲雙胍治療未顯著提高AMPKα2 KD（AMPKα2基因敲低）小鼠骨骼肌中胰島素刺激的葡萄糖攝取，而長(zhǎng)期二甲雙胍治療誘導(dǎo)依賴AMPK胰島素刺激的骨骼肌葡萄糖攝取能力提高[49]。Bang等發(fā)現(xiàn)IPMK（肌醇多磷酸多激酶）在二甲雙胍介導(dǎo)的LKB1/AMPK信號(hào)通路中發(fā)揮重要作用，可能是治療2型糖尿病等代謝類疾病的新靶點(diǎn)[50]。

2型糖尿病的形成使多個(gè)組織器官的線粒體受損，包括線粒體形態(tài)學(xué)異常、線粒體含量減少、線粒體相關(guān)基因表達(dá)譜改變及酶活性降低[51-54]。2型糖尿病的形成與線粒體功能障礙息息相關(guān)，并且CREB、PGC-1α、Nrf2和Keap1是調(diào)控線粒體生物發(fā)生的重要基因。CREB是肝臟糖異生作用中PGC-1α的上游靶蛋白，空腹?fàn)顟B(tài)下CREB誘導(dǎo)metformin激活的PGC-1α表達(dá)，促進(jìn)PGC-1α誘導(dǎo)肝臟糖異生作用的激活，調(diào)控血糖穩(wěn)態(tài)[55]。二甲雙胍誘導(dǎo)SHP基因表達(dá)的延遲效應(yīng)，抑制依賴CREB的肝臟糖異生[56]。二甲雙胍介導(dǎo)的CBPS436位點(diǎn)磷酸化抑制肝臟糖異生作用[57]。通過(guò)CBP磷酸化抑制cAMP信號(hào)通路，二甲雙胍抑制肝臟糖異生[12]。胰島素抑制肝臟葡萄糖生成，通過(guò)磷酸化CBP和使糖異生相關(guān)基因CREB-CBP復(fù)合物解體，其生物學(xué)作用通過(guò)二甲雙胍促進(jìn)p300結(jié)構(gòu)性聯(lián)接CREB[58]。有研究表明，PGC-1α是線粒體生物發(fā)生的有效誘導(dǎo)因子[59-60]。該作用通過(guò)PGC-1α與相關(guān)核轉(zhuǎn)錄因子（Nrf-1、Nrf-2和Tfam（線粒體轉(zhuǎn)錄因子A））結(jié)合和共激活，繼而誘導(dǎo)與線粒體DNA復(fù)制相關(guān)的調(diào)控因子，發(fā)揮其調(diào)控作用[61]。相比野生型小鼠，PGC-1α基因過(guò)表達(dá)小鼠壽命更長(zhǎng)，PGC-1α過(guò)表達(dá)促進(jìn)線粒體功能的增強(qiáng)，同時(shí)增加胰島素敏感性和降低氧化應(yīng)激損傷[62]。本研究認(rèn)為，與NC比較，DC小鼠肝臟PGC-1α mRNA表達(dá)顯著降低。PGC-1α基因編碼錯(cuò)義突變與2型糖尿病的形成顯著相關(guān)，并且發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者體內(nèi)PGC-1α基因表達(dá)和氧化磷酸化水平顯著降低[51，63- 64]。急性抗阻運(yùn)動(dòng)和急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍顯著增加2型糖尿病小鼠肝臟PGC-1α mRNA表達(dá)，促進(jìn)線粒體呼吸鏈電子傳遞和氧化磷酸化，一定程度抑制肝臟糖異生。Keap1和Nrf2是抗氧化轉(zhuǎn)錄因子，降低2型糖尿病中胰島β細(xì)胞和肝細(xì)胞ROS含量，促進(jìn)其抗氧化、抗炎癥功能和自噬作用[65]。Nrf2的活性由輔助因子Keap1氧化敏感的半胱氨酸殘基控制，當(dāng)Keap1被還原時(shí)，Nrf2發(fā)生蛋白酶體降解。半胱氨酸151位點(diǎn)氧化使Nrf2-Keap1復(fù)合物解體，使Keap1具有轉(zhuǎn)錄活性[66]。二甲雙胍和運(yùn)動(dòng)都可以通過(guò)依賴Nrf2的方式激活抗氧化防御機(jī)制，促進(jìn)2型糖尿病狀態(tài)的改善[66]。本研究認(rèn)為，與HMC比較，HMR和HME小鼠肝臟Nrf2和Keap1 mRNA表達(dá)顯著升高。腸降血糖素相關(guān)的DPP4抑制劑激活Nrf2蛋白活性[66]，抑制Nrf2蛋白活性削弱腫瘤轉(zhuǎn)移[67]，并減少細(xì)胞凋亡和自噬[68]。本研究認(rèn)為，與DC比較，單次200 mg/kg劑量的二甲雙胍治療顯著降低2型糖尿病小鼠肝臟CREB mRNA表達(dá)，抑制肝臟糖異生;與HMC比較，HMR和HME小鼠肝臟CREB mRNA表達(dá)顯著升高。研究創(chuàng)新之處在于證實(shí)急性抗阻運(yùn)動(dòng)和急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合200 mg/kg劑量的二甲雙胍皆可能通過(guò)顯著增加2型糖尿病小鼠肝臟AMPK-CREB-PGC-1α-PEPCK/G6Pase/GLUT2信號(hào)通路mRNA表達(dá)改善其血糖穩(wěn)態(tài)和調(diào)控肝臟糖異生作用，該通路可能是未來(lái)治療2型糖尿病、調(diào)控血糖穩(wěn)態(tài)和肝臟糖異生的有效靶點(diǎn)。

4? ?結(jié)論

急性抗阻運(yùn)動(dòng)和急性耐力運(yùn)動(dòng)結(jié)合200 mg/kg劑量的二甲雙胍均可改善2型糖尿病小鼠血糖穩(wěn)態(tài)，但急性抗阻運(yùn)動(dòng)結(jié)合二甲雙胍可更有效改善2型糖尿病小鼠血糖穩(wěn)態(tài)和肝臟糖異生，可能通過(guò)提高肝臟AMPK-CREB-PGC-1α-PEPCK/G6Pase/GLUT2信號(hào)通路mRNA的表達(dá)發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)

[1]? PERNICOVA I， KORBONITS M. Metformin--mode of action and clinical implications for diabetes and cancer[J]. Nature reviews（Endocrinology）， 2014， 10（3）： 143.

[2]? 中華醫(yī)學(xué)會(huì)糖尿病學(xué)分會(huì).中國(guó)2型糖尿病防治指南：2013年版[J].中國(guó)糖尿病雜志，2014，22（8）：2.

[3]? GARBER A J， DUNCAN T G， GOODMAN A M， et al. Efficacy of metformin in type II diabetes： results of a double-blind， placebo-controlled， dose-response trial[J]. The American Journal of Medicine， 1997， 103（6）： 491.

[4]? HOFFMANN J， SPENGLER M. Efficacy of 24-week monotherapy with acarbose， metformin， or placebo in dietary-treated NIDDM patients： the essen-II study[J]. The American Journal of Medicine， 1997， 103（6）： 483.

[5]? FORETZ M， HEBRARD S， LECLERC J， et al. Metformin inhibits hepatic gluconeogenesis in mice independently of the LKB1/AMPK pathway via a decrease in hepatic energy state[J]. The Journal of Clinical Investigation， 2010， 120（7）： 2355.

[6]? SARABIA V， LAM L， BURDETT E， et al. Glucose transport in human skeletal muscle cells in culture. Stimulation by insulin and metformin[J]. The Journal of Clinical Investigation， 1992， 90（4）： 1386.

[7]? ZHOU G， MYERS R， LI Y， et al. Role of AMP-activated protein kinase in mechanism of metformin action[J]. The Journal of Clinical Investigation， 2001， 108（8）： 1167.

[8]? LUPI R， DEL G S， TELLINI C， et al. The biguanide compound metformin prevents desensitization of human pancreatic islets induced by high glucose[J]. European Journal of Pharmacology， 1999， 364（2-3）： 205.

[9]? MASINI M， ANELLO M， BUGLIANI M， et al. Prevention by metformin of alterations induced by chronic exposure to high glucose in human islet beta cells is associated with preserved ATP/ADP ratio[J]. Diabetes Research and Clinical Practice， 2014， 104（1）： 163.

[10]? CHO Y M， KIEFFER T J. New aspects of an old drug： metformin as a glucagon-like peptide 1 （GLP-1） enhancer and sensitiser[J]. Diabetologia， 2011， 54（2）： 219.

[11]? MADIRAJU A K， ERION D M， RAHIMI Y， et al. Metformin suppresses gluconeogenesis by inhibiting mitochondrial glycerophosphate dehydrogenase[J]. Nature， 2014， 510（7506）： 542.

[12]? HE L， SABET A， DJEDJOS S， et al. Metformin and insulin suppress hepatic gluconeogenesis through phosphorylation of CREB binding protein[J]. Cell， 2009， 137（4）： 635.

[13]? DUCA F A， COTE C D， RASMUSSEN B A， et al. Metformin activates a duodenal ampk-dependent pathway to lower hepatic glucose production in rats[J]. Nature Medicine， 2015， 21（5）： 506.

[14]? HANSEN M， PALSOE M K， HELGE J W， et al. The effect of metformin on glucose homeostasis during moderate exercise[J]. Diabetes Care， 2015， 38（2）： 293.

[15]? MALIN S K， BRAUN B. Impact of metformin on exercise-induced metabolic adaptations to lower type 2 diabetes risk[J]. Exercise and Sport Sciences Reviews， 2016， 44（1）： 4.

[16]? BOULE N G， ROBERT C， BELL G J， et al. Metformin and exercise in type 2 diabetes： examining treatment modality interactions[J]. Diabetes Care， 2011， 34（7）： 1469.

[17]? MYETTE-COTE E， TERADA T， BOULE N G. The effect of exercise with or without metformin on glucose profiles in type 2 diabetes： a pilot study[J]. Canadian Journal of Diabetes， 2016， 40（2）： 173.

[18]? 陳致瑜，潘潤(rùn)桑，羅振華，等.二甲雙胍改善自發(fā)性2型糖尿病KKAy小鼠胰島β細(xì)胞功能機(jī)制初探[J].貴州醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，42（9）：1016.

[19]? 徐麗，李冬梅，孫慧萍，等.黃連素合用二甲雙胍對(duì)糖尿病小鼠血糖的影響[J].實(shí)用藥物與臨床，2014，17（7）：822.

[20]? LINDEN M A， FLETCHER J A， MORRIS E M， et al. Combining metformin and aerobic exercise training in the treatment of type 2 diabetes and NAFLD in OLETF rats[J]. American Journal of Physiology（Endocrinology and metabolism）， 2014， 306（3）： 300.

[21]? LONG D E， PECK B D， MARTZ J L， et al. Metformin to augment strength training effective response in seniors （masters）： study protocol for a randomized controlled trial[J]. Trials， 2017， 18（1）： 192.

[22]? GARNETT S P， GOW M， HO M， et al. Improved insulin sensitivity and body composition， irrespective of macronutrient intake， after a 12 month intervention in adolescents with pre-diabetes; resist a randomised control trial[J]. BMC Pediatrics， 2014（14）： 289.

[23]? CHIEN K Y， HUANG C C， HSU K F， et al. Swim training reduces metformin levels in fructose-induced insulin resistant rats[J]. Journal of Pharmacy and Pharmaceutical Sciences， 2012， 15（1）： 85.

[24]? CATON P W， KIESWICH J， YAQOOB M M， et al. Metformin opposes impaired AMPK and SIRT1 function and deleterious changes in core clock protein expression in white adipose tissue of genetically-obese db/db mice[J]. Diabetes， Obesity & Metabolism， 2011， 13（12）： 1097.

[25]? ZULIAN A， CANCELLO R， GIROLA A， et al. In vitro and in vivo effects of metformin on human adipose tissue adiponectin[J]. Obesity Facts， 2011， 4（1）： 27.

[26]? SMITH A C， MULLEN K L， JUNKIN K A， et al. Metformin and exercise reduce muscle FAT/CD36 and lipid accumulation and blunt the progression of high-fat diet-induced hyperglycemia[J]. American Journal of Physiology（Endocrinology and Metabolism）， 2007， 293（1）： 172.

[27]? HUANG L， YUE P， WU X， et al. Combined intervention of swimming plus metformin ameliorates the insulin resistance and impaired lipid metabolism in murine gestational diabetes mellitus[J]. Plos One， 2018， 13（4）： 195609.

[28]? YI X， CAO S， CHANG B， et al. Effects of acute exercise and chronic exercise on the liver leptin-AMPK-ACC signaling pathway in rats with type 2 diabetes[J]. Journal of Diabetes Research， 2013（12）： 946432.

[29]? LAVOIE C， DUCROS F， BOURQUE J， et al. Glucose metabolism during exercise in man： the role of insulin and glucagon in the regulation of hepatic glucose production and gluconeogenesis[J]. Canadian Journal of Physiology Pharmacology， 1997， 75（1）： 26.

[30]? TANG T， REED M J. Exercise adds to metformin and acarbose efficacy in db/db mice[J]. Metabolism， 2001， 50（9）： 1049.

[31]? BICER M， AKIL M， AVUNDUK M C， et al. Interactive effects of melatonin， exercise and diabetes on liver glycogen levels[J]. Endokrynologia Polska， 2011， 62（3）： 252.

[32]? DE CARVALHO A K， DA S S， SERAFINI E， et al. Prior exercise training prevent hyperglycemia in STZ mice by increasing hepatic glycogen and mitochondrial function on skeletal muscle[J]. Journal of Cellular Biochemistry， 2017， 118（4）： 678.

[33]? MOTIANI K K， SAVOLAINEN A M， ESKELINEN J J， et al. Two weeks of moderate-intensity continuous training， but not high-intensity interval training， increases insulin-stimulated intestinal glucose uptake[J]. Journal of Applied Physiology （1985）， 2017， 122（5）： 1188.

[34]? KREBS H A， GASCOYNE T. The redox state of the nicotinamide-adenine dinucleotides in rat liver homogenates[J]. The Biochemical Journal， 1968， 108（4）： 513.

[35]? SISTARE F D， HAYNES R J. The interaction between the cytosolic pyridine nucleotide redox potential and gluconeogenesis from lactate/pyruvate in isolated rat hepatocytes. Implications for investigations of hormone action[J]. The Journal of Biological Chemistry， 1985， 260（23）： 12748.

[36]? SUGANO T， SHIOTA M， TANAKA T， et al. Intracellular redox state and stimulation of gluconeogenesis by glucagon and norepinephrine in the perfused rat liver[J]. Journal of Biochemistry， 1980， 87（1）： 153.

[37]? LEWIS A J， MILLER J J， MCCALLUM C， et al. Assessment of metformin-induced changes in cardiac and hepatic redox state using hyperpolarized [1-13C] pyruvate[J]. Diabetes， 2016， 65（12）： 3544.

[38]? RADZIUK J， ZHANG Z， WIERNSPERGER N， et al. Effects of metformin on lactate uptake and gluconeogenesis in the perfused rat liver[J]. Diabetes， 1997， 46（9）： 1406.

[39]? WATSON J D. Type 2 diabetes as a redox disease[J]. Lancet， 2014， 383（9919）： 841.

[40]? SOUZA P L， ROPELLE E C， DE SOUZA C T， et al. Exercise training decreases mitogen-activated protein kinase phosphatase-3 expression and suppresses hepatic gluconeogenesis in obese mice[J]. The Journal of Physiology， 2014， 592（6）： 1325.

[41]? KNOWLER W C， BARRETT-CONNOR E， FOWLER S E， et al. Reduction in the incidence of type 2 diabetes with lifestyle intervention or metformin[J]. The New England Journal of Medicine， 2002， 346（6）： 393.

[42]? FLOREZ H， PAN Q， ACKERMANN R T， et al. Impact of lifestyle intervention and metformin on health-related quality of life： the diabetes prevention program randomized trial[J]. Journal of General Internal Medicine， 2012， 27（12）： 1594.

[43]? WIERNSPERGER N F. Membrane physiology as a basis for the cellular effects of metformin in insulin resistance and diabetes[J]. Diabetes & Metabolism， 1999， 25（2）： 110.

[44]? PETERSEN K F， PRICE T B， BERGERON R. Regulation of net hepatic glycogenolysis and gluconeogenesis during exercise： impact of type 1 diabetes[J]. The Journal of Clinical Endocrinology and Metabolism， 2004， 89（9）： 4656.

[45]? KOYAMA Y， GALASSETTI P， COKER R H， et al. Prior exercise and the response to insulin-induced hypoglycemia in the dog[J]. American Journal of Physiology（Endocrinology and Metabolism）， 2002， 282（5）： 1128.

[46]? SHAROFF C G， HAGOBIAN T A， MALIN S K， et al. Combining short-term metformin treatment and one bout of exercise does not increase insulin action in insulin-resistant individuals[J]. American Journal of Physiology（Endocrinology and Metabolism）， 2010， 298（4）： 815.

[47]? MALIN S K， GERBER R， CHIPKIN S R， et al. Independent and combined effects of exercise training and metformin on insulin sensitivity in individuals with prediabetes[J]. Diabetes Care， 2012， 35（1）： 131.

[48]? NARKAR V A， DOWNES M， YU R T， et al. AMPK and PPAR delta agonists are exercise mimetics[J]. Cell， 2008， 134（3）： 405.

[49]? KRISTENSEN J M， TREEBAK J T， SCHJERLING P， et al. Two weeks of metformin treatment induces AMPK-dependent enhancement of insulin-stimulated glucose uptake in mouse soleus muscle[J]. American Journal of Physiology（Endocrinology and Metabolism）， 2014， 306（10）： 1099.

[50]? BANG S， CHEN Y， AHIMA R S， et al. Convergence of IPMK and LKB1-AMPK signaling pathways on metformin action[J]. Molecular Endocrinology， 2014， 28（7）： 1186.

[51]? MOOTHA V K， LINDGREN C M， ERIKSSON K F， et al. PGC-1alpha-responsive genes involved in oxidative phosphorylation are coordinately downregulated in human diabetes[J]. Nature Genetics， 2003， 34（3）： 267.

[52]? MORINO K， PETERSEN K F， DUFOUR S， et al. Reduced mitochondrial density and increased IRS-1 serine phosphorylation in muscle of insulin-resistant offspring of type 2 diabetic parents[J]. The Journal of Clinical Investigation， 2005， 115（12）： 3587.

[53]? PATTI M E， BUTTE A J， CRUNKHORN S， et al. Coordinated reduction of genes of oxidative metabolism in humans with insulin resistance and diabetes： potential role of PGC1 and NRF1[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 2003， 100（14）： 8466.

[54]? RITOV V B， MENSHIKOVA E V， HE J， et al. Deficiency of subsarcolemmal mitochondria in obesity and type 2 diabetes[J]. Diabetes， 2005， 54（1）： 8.

[55]? HERZIG S， LONG F， JHALA U S， et al. CREB regulates hepatic gluconeogenesis through the coactivator PGC-1[J]. Nature， 2001， 413（6852）： 179.

[56]? LEE J M， SEO W Y， SONG K H， et al. AMPK-dependent repression of hepatic gluconeogenesis via disruption of CREB.CRTC2 complex by orphan nuclear receptor small heterodimer partner[J]. The Journal of Biological Chemistry， 2010， 285（42）： 32182.

[57]? HE L， MENG S， GERMAIN-LEE E L， et al. Potential biomarker of metformin action[J]. The Journal of Endocrinology， 2014， 221（3）： 363.

[58]? HE L， NAIK K， MENG S， et al. Transcriptional co-activator p300 maintains basal hepatic gluconeogenesis[J]. The Journal of Biological Chemistry， 2012， 287（38）： 32069.

[59]? DILLON L M， REBELO A P， MORAES C T. The role of PGC-1 coactivators in aging skeletal muscle and heart[J]. IUBMB Life， 2012， 64（3）： 231.

[60]? SCARPULLA R C， VEGA R B， KELLY D P. Transcriptional integration of mitochondrial biogenesis[J]. Trends in Endocrinology and Metabolism： TEM， 2012， 23（9）： 459.

[61]? LARSSON N G， WANG J， WILHELMSSON H， et al. Mitochondrial transcription factor a is necessary for mtDNA maintenance and embryogenesis in mice[J]. Nature Genetics， 1998， 18（3）： 231.

[62]? WENZ T， ROSSI S G， ROTUNDO R L， et al. Increased muscle PGC-1alpha expression protects from sarcopenia and metabolic disease during aging[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 2009， 106（48）： 20405.

[63]? MOOTHA V K， LINDGREN C M， ERIKSSON K F， et al. PGC-1alpha-responsive genes involved in oxidative phosphorylation are coordinately downregulated in human diabetes[J]. Nature Genetics， 2003， 34（3）： 267.

[64]? RUSSELL A P. PGC-1alpha and exercise： important partners in combating insulin resistance[J]. Current Diabetes Reviews， 2005， 1（2）： 175.

[65]? URUNO A， YAGISHITA Y， YAMAMOTO M. The keap1-Nrf2 system and diabetes mellitus[J]. Archives of Biochemistry and Biophysics， 2015（566）： 76.

[66]? TSCHOP M H， STUMVOLL M， RISTOW M. Opposing effects of antidiabetic interventions on malignant growth and metastasis[J]. Cell Metabolism， 2016， 23（6）： 959.

[67]? WANG H， LIU X， LONG M， et al. NRF2 activation by antioxidant antidiabetic agents accelerates tumor metastasis[J]. Science Translational Medicine， 2016， 8（334）： 334.

[68]? RAO V A， KLEIN S R， BONAR S J， et al. The antioxidant transcription factor Nrf2 negatively regulates autophagy and growth arrest induced by the anticancer redox agent mitoquinone[J]. The Journal of Biological Chemistry， 2010， 285（45）： 34447.