振动运动中自噬参与AMPK-GLUT4途径调节骨骼肌糖代谢的机制研究

Vibratory motion average up exercise capacity by improving skeletal muscle metabolism. The studies showed that autophagy played an important role in maintaining skeletal muscle metabolism balance in high energy movement,but the mechanism of autophagy in vibratory motion involved in glucose metabolism is still unclear. Previous studies in our research group found that the regulation of AMPK -GLUT4 signaling pathway was involved in sugar transport and glucose metabolism in skeletal muscle, and the protein levels of autophagic key molecules p62/SQSTM1 were related with GLUT4. To determine the relationship between autophagy, p62/SQSTM1 and AMPK-GULT4 signal pathway in vibratory motion, we are going to detect the expression of autophagy related protein,AMPK-GULT4 and the level of glucose metabolism by using immunofluorescence technique, RT-PCR and Western blot methods when the change of autophagy or p62/SQSTM1 protein leve through gene technology, and analyze the effect of autophagy in AMPK- GLUT4 signaling pathway that is involved in the regulation of carbohydrate metabolism in skeletal muscle. It would provide a molecular mechanism about that autophagy is involved in glucose metabolism in skeletal muscle.

振动运动可以通过骨骼肌糖代谢的改善而提高运动能力，研究显示自噬在高能耗的运动中维持骨骼肌细胞代谢平衡发挥重要作用，但在振动运动中自噬参与糖代谢的机制仍不清楚。本课题组前期研究发现AMPK -GLUT4 信号通路参与骨骼肌糖代谢的调控，而振动运动中自噬关键分子p62/SQSTM1蛋白水平与GLUT4参与的糖转运密切相关。本课题拟在细胞水平和动物水平，通过转基因与 RNA 干扰技术改变自噬或p62/SQSTM1蛋白水平，利用免疫荧光技术、RT-PCR 和 Western blot 等方法，检测不同强度振动运动刺激前后自噬相关蛋白和AMPK-GULT4的表达情况以及糖代谢的变化，进一步确定自噬，p62 蛋白和 AMPK-GULT4 信号通路之间的调控关系，通过探讨自噬在AMPK- GLUT4信号通路参与骨骼肌糖代谢调控中的作用，揭示自噬在调节运动与机械刺激骨骼肌糖代谢平衡中的分子机制。

全身振动运动是一种利用机械来引起肌肉震荡的新兴训练方法，可产生类似于力量训练的效果。它的优势在于通过短时的练习，调动大量的肌肉参与收缩，获得较普通训练方式更好的训练效。由于这种锻炼方式具有风险低、耐受性好等优点，身体虚弱、活动障碍的人也可采用等优点，尤其适用于老年人和不方便运动的人。大量研究显示绝经后女性坚持6-8个月的长时间振动运动可获得比步行、抗阻练习更好的减脂效果。对正常或肥胖大鼠进行8周全身振动训练，我们前期研究发现振动后肥胖鼠的体重，肝糖原、血糖、甘油三酯、胆固醇和游离脂肪酸含量显著降低。并发现AMPK- GLUT4通路是骨骼肌葡萄糖转运过程的重要调控机制，GLUT4 蛋白水平与振动运动中骨骼肌的肌糖原、肌酸激酶含量密切相关。AMPK激活的自噬在疾病病理过程和治疗中发挥重要作用。大量研究表明促进自噬在疾病恢复期起重要作用，其中的分子机制仍然不清楚。并取得了如下研究成果。.1．正常肌肉组织中AMPK、GLUT4及自噬特异性蛋白表达较少。.2．振动运动后骨骼肌组织自噬表达增加。.3．振动运动明显减低体重、血糖、血脂等。振动运动能明显降低肌肉中血脂沉积；振动运动利于减轻胰岛素抵抗。.4．设计的试验台可针对所需的细胞振动试验对振幅和激振频率做出精准的调节，且结构简单、操作简明，能进行间歇试验的自动操作，且成本低廉。