AMPK/mTOR能量信号通路在胰岛素抵抗中的作用及针刺干预机制研究

AMPK and mTOR signaling is an essential signaling pathway involved in nutrients and energy regulation, and plays an important role in development of metabolic disease, such as insulin resistance and obesity. On the basis of previous researchs, this study forcuses on the other important machenism of insulin resestance – disturbance of energy metabolism. In this study, we use the spontaneous diabetic rats as objects and pioglitazone as control, systematically observe acupuncture’s regulating effect of energy metabolism disorder in insulin resistance at multi-level, propose the hypothesis that improving energy metabolism disorder is one of the most important ways for acupuncture reversing insulin resistance, the key molecular mechanism of this way is the AMPK/mTOR signal transduction pathway induced by AMP. This hypothesis would be verified by rigorous experimental design and advanced experimental technology. The conclusions of this study would supply scientific evidence for acupuncture reversing insulin resistance and regulating energy metabolism disorder, and supply steady theory for acupuncture’s treatment on the diseases related to insulin resistance, such as obesity, disbetes, cardiovascular and cerebrovascular cerebral diseases in clinic.

AMPK/mTOR信号通路是机体组织细胞能量和营养素调节的重要途径，在机体肥胖和胰岛素抵抗等代谢性疾病的发生和发展过程中发挥重要调节作用。本项目在前期研究的基础上，着眼于胰岛素抵抗发生、发展过程中的又一重要环节——能量代谢紊乱。以自发性糖尿病大鼠模型ZDF大鼠为研究对象，以吡格列酮为对照，多水平、多层次地系统观察针刺改善胰岛素抵抗能量代谢紊乱的调节效应，提出“针刺改善能量代谢是针刺抗胰岛素抵抗的重要作用途径之一，而AMP所激发的AMPK/mTOR信号转导通路是其发挥作用的关键分子机制”的科学假说。通过严谨的实验设计和先进的实验技术，观察针刺对胰岛素抵抗能量代谢的改善作用，并探讨其分子信号机制；研究成果将为针刺改善胰岛素抵抗、调节能量代谢提供强有力的科学依据，并为临床应用针灸治疗高脂血症、肥胖、糖尿病及心脑血管等胰岛素抵抗相关疾病奠定坚实的理论基础。

AMPK/mTOR信号通路是机体组织细胞能量和营养素调节的重要途径，在胰岛素抵抗的发生和发展过程中发挥重要作用。目前治疗胰岛素抵抗和2型糖尿病的药物如二甲双胍、噻唑烷二酮类药物等，存在一定的局限性或不良反应。电针作为一种传统针刺与现代科技的结合，具有安全有效、无副作用等优点，但确切的效应机制尚无统一定论。本项目着眼于“细胞能量代谢紊乱”，提出“针刺改善细胞能量代谢紊乱是针刺抗胰岛素抵抗的重要作用途径之一，而cAMP 所激发的AMPK/mTOR信号转导通路是其发挥作用的关键分子机制”的科学假设，观察针刺对胰岛素抵抗细胞能量代谢紊乱的改善作用，并探讨其分子信号机制。本研究以ZDF大鼠模型为研究对象，用血液学、形态学、分子生物学等现代检测技术，通过一系列实验，从不同层次和不同角度观察了电针对ZDF大鼠AMPK/mTOR信号转导通路关键蛋白及其下游相关蛋白的调节作用。结果显示：（1）电针干预降低了胰岛素抵抗ZDF大鼠的体重、空腹血糖、血清胰岛素、C-反应蛋白、C肽等水平和炎症因子 IL-6 、IL-1β和 TNF-α 的水平，改善胰岛素抵抗状态；（2）电针改善了ZDF大鼠肝脏和股四头肌的胰岛素抵抗：电镜和油红O染色下可见脂质异位堆积的改善，H&E染色可观察到损伤细胞的形态修复，促进了受损线粒体结构的恢复和融合；（3）电针降低了骨骼肌丙二醛（MDA）表达水平，而谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）和超氧化物歧化酶（SOD）活性增加，说明SOD和GSH-Px活性的增强，清除氧自由基，从而减少脂质过氧化物MDA合成，使机体免受氧自由基损伤，氧化应激水平得到改善；（4）电针能上调ZDF大鼠肝脏AMPK 磷酸化水平，刺激TSC2磷酸化并抑制随后mTORC1的产生，降低p70S6K和IRS-1(Ser11）活性。该项目电针足三里、三阴交穴可通过AMPK/mTOR能量代谢通路，改善胰岛素抵抗，为针刺的抗胰岛素抵抗效应提供了实验依据。研究结果为临床应用针刺干预胰岛素抵抗和2型糖尿病及其相关疾病提供了新的科学依据。