耐力运动改善胰岛素抵抗相关的氨基酸代谢紊乱机制

Increased plasma branched-chain amino acid (BCAA) levels are more likely to be a biomaker of insulin resistance/type 2 diabetes, and exercise reduced the obesity-related higher plasma BCAA levels.Chronic inflammation plays an important role in obesity-induced insulin resistance,and exercise alleviates the inflamation in adipose tissue etc,but the relationships among exercise,inflamation and BCAA metabolism remain unresolved.In this study, high-fat diet-induced obese rats are used to perform endurance exercise combined with lipopolysaccharide and NF-κB inhibitors,then we observe the changes of BCAA in plasma and various tissues,proteins involved in BCAA metabolism, and NF-κB signalling.In addition,in vitro cells(adipose,hepatic) combined with drug intervention and siRNA means are used to change activity of NF-κB,then we observe whether the altered NF-κB activity can regulate BCAA metabolism.This study may lead to underline the cause of increased plasma BCAA and physiological significance of exercise intervention, and uncover therapeutic approaches for ameliorating obesity-induced insulin resistance.

血浆支链氨基酸（BCAA）含量增加是胰岛素抵抗和2型糖尿病的重要生物标志，运动降低肥胖胰岛素抵抗升高的血浆BCAA含量。慢性炎症在肥胖诱导的胰岛素抵抗中起重要作用，运动可减轻肥胖时脂肪等组织炎症，但运动、炎症与BCAA代谢的关系并不清楚。本研究拟用高脂膳食诱导的胰岛素抵抗肥胖模型鼠进行耐力运动，结合应用炎症诱导剂脂多糖（LPS）和NF-κB抑制剂，在体观察血浆及组织BCAA含量、各组织BCAA代谢以及炎症信号的变化；同时用脂肪组织、肝脏细胞株，结合药物干预或基因手段改变NF-κB活性，观测在高脂环境下BCAA转运及代谢，从动物、和细胞二个层面阐明运动对胰岛素抵抗相关的氨基酸代谢影响以及NF-κB在运动改善BCAA代谢中的作用。本研究有助了解高血将BCAA原因和运动干预的生理基础，对寻找肥胖、胰岛素抵抗相关疾病的防治措施无疑具有重要意义。

肥胖型胰岛素抵抗大鼠可表现肝／脂肪等组织慢性炎症和高血浆支链氨基酸（BCAA），而运动可减轻炎症和高BCAA血症，但其机制并不完全清楚。氨基酸转运蛋白是氨基酸转出/转入组织细胞的重要门户，组织BCAA输出增多/摄取减少显然可引发高BCAA血症。为了探讨运动是否可通过降低内脏脂肪、肝等组织炎症而恢复BCAA转运和分解代谢，进而改善高血浆BCAA，本研究在体和细胞学研究，结果显示高脂膳食可引发大鼠高支链氨基酸血症及组织炎症，运动可抑制炎症并可改善高脂诱导的大鼠支链氨基酸血症。细胞学研究表明高脂会激活炎症信号通路，降低肝和脂肪BCAA相关转运蛋白基因表达，且降低脂肪细胞BCAA分解代谢，但并不抑制肝细胞BCAA分解代谢相关酶。进一步的PDTC药物干预及基因敲除结果表明炎症信号可调节部分BCAA相关转运蛋白及分解代谢酶的基因表达。我们的结果表明高脂时肝和脂肪相关转运蛋白降低与高BCAA血症相关, 且炎症也参与了氨基酸转运蛋白调节过程。