中ｌ田瘫熏匿学磐毒２０ｔ０￣Ｉｚ，第２５卷，第ｌ１期 ．基础研究・ 高脂膳食及有氧运动对Ｃ５７ＢＬ／６小鼠 骨骼肌基因表达谱的影响 ＝ｌ： 刘效磊 牛燕媚 袁海瑞 刘素娟 傅 力 。 摘要 目的：运用基因芯片技术研究高脂膳食及有氧运动因素对Ｃ５７ＢＬ／６小鼠骨骼肌基因表达谱的影响，初步探寻有氧运 动改善机体胰岛素抵抗（ＩＲ）相关基因的机制。 方法：选用Ｃ５７ＢＬ／６雄性小鼠８０只．随机分为正常饮食组和ＩＲ模型组，分别饲以基础和高脂饲料ｌＯ周。鉴定高脂 膳食组ＩＲ小鼠模型建立成功后，将正常饮食组随机分为正常饮食安静组（ＮＣ）和正常饮食运动组（ＮＥ），ＩＲ模型组 分为高脂饮食安静组（ＨＣ）和高脂饮食运动组（ＨＥ）。运动方案采用强度为７５％Ｖ０ 有氧跑台训练，持续６周。后 分离各组小鼠股四头肌，提取总ＲＮＡ，经荧光标记后进行芯片杂交，利用芯片扫描仪记录荧光信号，并通过相关软件 对所得数据进行统计分析。 结果：ＨＣｆＮＣ共筛选差异表达基因１３６个：ＮＥｆＮＣ筛选差异表达基因７４个；筛选ＨＥ／Ｉ－ＩＣ差异表达基因２９个；ＨＥ／ ＮＣ差异表达基因共２５２个，其中１７０个基因（ＨＥ／ＮＣ—ＤＦ’）的差异表达由高脂膳食和运动因素共同引起；ＨＥ／ＨＣ中 ｌ６个基因为与ＨＥ／ＮＣ—ＤＦ共同差异基因。 结论：高脂膳食及有氧运动对小鼠骨骼肌基因表达均有显著影响，本研究初步筛选出有氧运动改善ＩＲ潜在相关基 因．为进一步研究有氧运动改善ＩＲ分子机制提供了理论依据。 关键词高脂膳食；有氧运动；胰岛索抵抗；基因芯片 中图分类号：Ｒ４９３，Ｒ５８７．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００１—１２４２（２０１０）一１１－１０２１—０５ Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｈｉｇｈ－ｆａｔ－ｄｉｅｔ ａｎｄ ａｅｒｏｂｉｃ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｏｎ ｓｋｅｌｅｔａｌ ｍｕｓｃｌｅ ｇｌｏｂａｌ ｇｅｎｅ ｅｘｐｒｅｓ￣ｏｎ ｉｎ Ｃ５７ＢＬ／６ ｍｉｃｅ／ＬＩＵ Ｘｉａｏｌｅｉ，ＮＩＵ Ｙａｎｍｅｉ，ＹＵＡＮ Ｈａｉｒｕｉ，ｅｔ ａｌ ｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｒｅｈａｂｉｌｉａｔｔｉｏｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，２ｏｏ９，２５（１１）：１０２ｌ一 １０２５ Ａｂｓｔｒａｃｔ ０ｂｊｅｃｔｉｖｅ：Ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ＇ｏｆ ｈｉｇｈ－ｆａｔ—ｄｉｅｔ ａｎｄ ａｅｒｏｂｉｃ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｏｎ ｇｌｏｂａｌ ｇｅｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｉｎ ｓｋｅｌｅｔａｌ ｍｕｓｃｌｅ ｏｆ Ｃ５７ＢＬ／６ ｍｉｃｅ ｗｉｔｈ ｇｅｎｅ ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｅｘｐｌｏｒｅ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｇｅｎｅｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｉｎｖｏｌｖｅｄ ｉｎ ａｅｒｏｂｉｃ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ａｍｅｌｉｏｒａｔｉｎｇ ｉｎｓｕｌｉｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ（ＩＲ）． Ｍｅｔｈｏｄ：Ｅｉｇｈｔｙ ｍａｌｅ Ｃ５７ＢＩ＿／６ ｍｉｃｅ ｗｅｒｅ ｒａｎｄｏｍｌｙ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｎｏｒｍａｌ ｆｅｅｄ ｇｒｏｕｐ ａｎｄ ＩＲ ｍｏｄｅｌ ｇｒｏｕｐ，ｆｅｄ ｂｙ ｎｏｒｍａｌ ｆｅｅｄ ａｎｄ ｈｉｉｓｈ—ｆａｔ—ｄｉｅｔ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ｆｏｒ １０ ｗｅｅｋｓ．Ｔｈｅｎ ｔｈｅ ｍｉｃｅ ｆｒｏｍ ＩＲ ｍｏｄｅｌ ｇｒｏｕｐ ｗｅｒｅ ｃｏｎｆｉｍｒｅｄ ＩＲ ｂｙ ｆａｓｔｉｎｇ ｓｅｒｕｍ ｉｎｓｕｌｉｎ ａｎｄ ｏｒａｌ ｇｌｕｃｏｓｅ ｔｏｌｅｒｎａｃｅ ｔｅｓｔ ｆ０Ｇａａ３．Ｔｈｅ ｔｗｏ ｇｒｏｕｐｓ ｗｅｒｅ ｔｈｅｎ ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｎｏｒｍａｌ ｆｅｅｄ ｓｅｄｅｎｔａｒｙ ｃｏｎｔｏｒｌ ｇｒｏｕｐ（ＮＣ）ａｎｄ ｎｏｒｍａｌ ｆｅｅｄ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｇｒｏｕｐ（ＮＥ），ｈｉｇｈ－ｆａｔ－ｄｉｅｔ ｓｅｄｅｎｔａｒｙ ｃｏｎｔｒｏｌ ｇｒｏｕｐ （ＨＣ）ａｎｄ ｈｉｇｈ－ｆａｔ－ｄｉｅｔ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｇｒｏｕｐ（ＨＥ）ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｔｈｅ ｍｉｃｅ ｉｎ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｇｒｏｕｐｓ ｗｅｒｅ ｓｕｂｊｅｃｔｅｄ ｔｏ ６ ｗｅｅｋｓ ｏｆ ｔｒｅａｄｍｉｌｌ ｔｒａｉｎｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｏｆ ７５％Ｖ０ ．Ｔｈｅｎ ｑｕａｄｒｉｃｅｐｓ ｆｅｍｏｆｉｓ ｓａｍｐｌｅｓ ｗｅｒｅ ｒｅｍｏｖｅｄ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ＲＮＡ ｗａｓ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｉｓｓｕｅｓ ａｎｄ ｌａｂｅｌｅｄ ｗｉｔｈ ｔｗｏ ｃｏｌｏｒ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ ｄｙｅ ｆｏｒ ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ ＤＯｈｌＯ．３９６９￣．ｉｓｓｎ．１００１－１２４２．２０１０．１１．００１ 基金项目：国家自然科学基金（３０８７１２１３）和天津市应用基础及前沿技术重点研究计划（０９ＪＣＺＤＪＣ１７４００）共同资助 １ 天津体育学院健康与运动科学系、天津市运动生理与运动医学重点实验室，天津，３００３８ｌ：２天津医科大学康复与运动医学系 ３通讯作者 作者筒介：刘效磊，男，硕士研究生；收稿日期：２００９一ｌ０－２９ ＷＷＷ．ｒｅｈａｂｉ．ｃｏｍ．ｃｎ １０２１ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＲｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ Ｍｅｄｗｉｎｅ，Ｎｏｖ．２０１０，Ｖｏ１．２５，Ｎｏ．１ １ ｓｌｉｄｅｓ ｗｅｒｅ ｓｃａｎｎｅｄ ｔｏ ｇｅｎｅｒａｔｅ ｇｅｎｅ ｌｉｓｔｓ ｗｉｔｈ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｄａｔａ ｗｈｉｃｈ ｗａｓ ａｎａｌｙｚｅｄ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｅｄ ｓｏｆｔｗａｒｅ． Ｒｅｓｕｌｔ：’Ｉ ｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ １３６ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ＨＣ ｇｒｏｕｐ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ＮＣ ｇｒｏｕｐ；７４ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｓｈｏｗｎ ｔｏ ｅｘｈｉｂｉｔ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｐｒｏｆｉｌｅｓ ｉｎ ＮＥ ｇｒｏｕｐ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ＮＣ ｇｒｏｕｐ；２９ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｌｌａｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｉｎ ＨＥ ｇｒｏｕｐ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ＨＣ ｇｒｏｕｐ，ｗｈｉｌｅ ２５２ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｆｏｕｎｄ ｗｈｅｎ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ＮＣ ｒｏｕｐ；Ｏｆｇ ｔｈｅ ２５２ ｇｅｎｅｓ，１７０ ｅｘｃｌｕｓｉｖｅ ｇｅｎｅｓ（ＨＥ／ＮＣ—Ｄ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｗｅｒｅ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｂｏｔｈ ｈｉｇｈ－ｆａｔ—ｄｉｅｔ ａｎｄ ａｅｒｏｂｉｃ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｆａｃｔｏｒｓ；１６ ｏｆ ｔｈｅ ＨＥ／ＮＣ—ＤＦ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｃｏｍｍｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｌｌｙ ｅｘｐｒｅｓｓｅｄ ｇｅｎｅｓ ｉｎ ＨＥ ｒｏｕｐ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｇｏ ＨＣ ｇｒｏｕｐ． Ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ：Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｄ ｔｈａｔ ｈｉｇｈ—ｆａｌｔ－ｄｉｅｔ ａｎｄ ａｅｒｏｂｉｃ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｓｕｂｔｌｙ ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ｔｈｅ ｇｅｎｅ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｏｆ ｓｋｅｌｅｔｌ ｍｕｓｃｌｅ ｉａｎ Ｃ５７ＢＬ／６ ｍｉｃｅ．Ｓｉｘｔｅｅｎ ｈｉｇｈｌｙ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｇｅｎｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｔｏ ａｅｒｏｂｉｃ ｅｘｅｒｃｉｓｅ ａｍｅｌｉｏｒａｔｉｎｇ ＩＲ ｗｅｒｅ ｉｄｅｎｔｉｉｆｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅ ｄａｔａ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｅｖｉｄｅｎｃｅ ｆｏｒ ｆｕｒｔｈｅｒ ｓｔｕｄｉｅｓ ａｂｏｕｔ ｉｔｓ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ． Ａｕｔｈｏｒ Ｓ ａｄｄｒｅｓｓ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｅａｌｈｔ ａｎｄ Ｅｘｅｒｃｉｓｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ Ｋｅｙ Ｌａｂ ｏｆ Ｅｘｅｒｃｉｓｅ Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｓｐｏｒｔｓ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｔｉａｎｊｉｎ，３００８１ Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｈｉｇｈ－ｆａｔ－ｄｉｅｔ；ａｅｒｏｂｉｃ ｅｘｅｒｃｉｓｅ；ｉｎｓｕｌｉｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ；ｇｅｎｅ ｍｉｃｒｏａｒｒａｙ 胰岛素抵抗（ｉｎｓｕｌｉｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ＩＲ）即机体周围 组织（肝脏、骨骼肌和脂肪组织）对胰岛素的反应性 和敏感性降低，导致生理剂量的胰岛素产生低于正 常的生理效应，是肥胖、２型糖尿病（Ｔ２ＤＭ）、高脂血 症等一系列代谢性疾病的共同病理生理基础。大量 研究认为。长期高营养膳食及运动过少是ＩＲ诱发的 重要因素，并且运动与饮食控制及药物一起，是 Ｔ２ＤＭ治疗的基本手段之一【 。虽然运动干预手段 建立情况。然后将正常饮食组小鼠随机分为正常饮 食安静组（ＮＣ）和正常饮食运动组（ＮＥ），高脂饮食组 分为高脂饮食安静组（ＨＣ）和高脂饮食运动组 （ＨＥ）。运动组运动方案均采用有氧跑台运动，首次 运动控制跑台坡度为Ｏ，速度为１０ｍ／ｍｉｎ。隔天递增 速度直至１２ｍ／ｍｉｎ（强度相当于７５％ＶＯ２＝ｘ）［３１，适应 性训练１周。之后连续进行１次／ｄ，６０ｍｉｎ／次，５次／ 周，为期６周。 在肥胖及Ｔ２ＤＭ等代谢性疾病的预防及治疗中有着 广泛的应用，但其具体分子机制尚不完全明确。基因 芯片技术以其大规模、高通量的优点，被广泛应用于 各种状态下大量基因的表达分析。因而为发现运动 １．２指标检测及动物组织样本采集 实验ｌ０周后对小鼠进行口服葡萄糖耐量测试 （ＯＧＴＴ）并测定小鼠空腹血清胰岛素水平ｆＦＩＮＳ）。 ＯＧＴｒ测试前，小鼠禁食１２ｈ，尾静脉取血微量，使用 ＯＮＥ Ｔｏｕｃｈ血糖仪测定并记录每只小鼠空腹（ＴＯ ｍｉｎ）血糖值，后根据小鼠体重（１０１￣ｌ／ｇ）灌注浓度为 ２０％的葡萄糖溶液，分别检测灌注后Ｔ１５，Ｔ３０，Ｔ６０， ｑ＇９０，Ｔ１５０和Ｔ１８０ ｍｉｎ各时间点的血糖值。统计并 对比各组小鼠的ＯＧｑ＇Ｔ曲线，以观察血糖的变化，并 改善ＩＲ相关基因及分子机制提供了一种新的途径。 本研究通过高脂饮食建立ＩＲ小鼠模型．再施以运动 因素干预。运用基因芯片技术探究高脂膳食及有氧 运动因素对Ｃ５７ＢＬ／６小鼠骨骼肌基因表达谱的影 响，以期为发现运动改善ＩＲ相关基因及分子机制提 供理论基础。 １材料与方法 根据公式计算各点的血糖曲线下面积ｆＡＵＣ）。尾静 脉取血并采用ＥｕＳＡ法测定ＦＩＮＳ。 运动训练结束２４ｈ后，各组动物禁食１６ｈ，腹膜 下注射水合氯醛麻醉处死，分离小鼠股四头肌，并迅 速置于液氮中速冻，后保存于一８０℃冰箱。每组随机 选取６只小鼠骨骼肌标本进行基因芯片的分析。 １．１动物模型建立 实验动物选用Ｃ５７ＢＬ／６小鼠（军事医学科学院 实验动物中心提供）。将８０只清洁级、雄性、４周龄 Ｃ５７ＢＬ／６小鼠适应性喂养ｌ周后随机分为正常饮食 组和高脂饮食ＩＲ模型组（各４０只），分别喂以基础 和高脂饲料ｌ０周。随后检测高脂饮食组ＩＲ模型的 １０２２ ＷＷＷ．ｒｅｈａｂｉ．ｃｏｍ．ｃｎ １．３ ＲＮＡ提取及芯片制备 总ＲＮＡ的提取采用Ｔｒｉｚｏｌ ｆＩｎｖｉｔｒｏｇｅｎ， Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，ＭＤ，ＵＳＡ）一步法，通过异丙醇沉淀 中回霭重匿学磐春２０ｌ０ ｑ：．第２５巷，笫Ｉ１期 法沉淀ＲＮＡ．并进一步采用ＮｕｃｌｅｏＳｐｉｎ￣ＲＮＡ ｃｌｅａｎ—ｕｐ试剂盒（Ｍａｃｈｅｒｅｙ—Ｎａｇｅｌ，Ｇｅｒｍａｎｙ）对总 ２．３基因表达谱及数据分析 运用ＳＡＭ软件对各组表达差异基因进行筛选， 筛选条件ＦＤＲ设定为５％以内，差异倍数（ｆｏｌｄ ｃｈａｎｇｅ）为２倍。对比ＨＣ与ＮＣ基因表达谱，筛选 差异表达基因１３６个．其中上调基因９６个。下调表 达基因４０个：ＮＥ／ＮＣ共筛选差异表达基因７４个， 上调基因６９个，下调基因５个：ＨＥ，ＨＣ则有２９个 基因差异表达，且均为表达上调基因（表１）。 图１ １０周小鼠ｏＧＴＴ曲线 ＲＮＡ进行过柱纯化，最后用分光光度计定量，甲醛 变性凝胶电泳观察ＲＮＡ质量。小鼠骨骼肌组织标本 检测芯片采用北京博奥生物芯片有限公司３２ｋ小鼠 基因组阵列，该芯片共有约３２２５６条７０ｂｐ长度的 Ｏｌｉｇｏ ＤＮＡ，来自于Ｏｐｅｒｏｎ公司的小鼠全基因组 Ｏｌｉｇｏ库（ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．Ｏｐｅｒｏｎ．ｃｏｍ）。芯片的质量控制， 采用一段固定化的阳性对照序列及四个看家基因作 为阳性对照．并在芯片上点有５０％ＤＭＳＯ作为阴性 对照。 １．４芯片图像采集和数据分析 ０ 芯片采用博奥公司ＬｕｘＳｃａｎ １０ＫＡ双通道激光 扫描仪进行扫描。扫描结果采用ＬｕｘＳｃａｎ ３．０图像 分析软件对芯片图像进行分析，并把图像信号转化 为数字信号。然后运用Ｌｏｗｅｓｓ方法对芯片数据进行 ｇ 窭 鲁 归一化。将基因临界表达信号值定位８００，删除荧光 信号弱的基因以及芯片上的阴性对照、内标、外标等 冗余的数据。然后运用ＳＡＭ软件对所得芯片数据进 行分析，错误检出率（ｆａｌｓｅ ｄｉｓｃｏｖｅｒｙ ｒａｔｅ，ＦＤＲ）控 制在５％以内，并以２倍标准筛选差异表达基因。运 用博奥生物分子功能注释系统Ｖ４．０并采用ＧＯ （Ｇｅｎｅ Ｏｎｔｏｌｏｇｙ）基因功能分类体系对差异基因进行 基因的相关功能分析。 ２实验结果 时间（ｍｉｎ１ 图２ ＲＮＡ甲醛变性凝胶电泳 ２．１动物模型鉴定 实验１Ｏ周后，高脂饮食ＩＲ模型组小鼠ＦＩＮＳ水 平显著高于正常饮食组ｆＰ＜０．０５）。ＯＧＴＦ测试曲线 表明，ＩＲ模型组与正常组相比，空腹血糖明显升高， ３讨论 血脂代谢紊乱以及组织内脂类代谢产物异常堆 积被认为是引发ＩＲ的重要原因『４】。大量研究证明，组 织游离脂肪酸（ＦＦＡｓ）过多及甘油二酯 峰值时间点延迟．且在峰值出现后血糖恢复速度明 （ｄｉａｃｙｌｇｌｙｃｅｒｏ１）、神经酰胺（ｃｅｒａｍｉｄｅｓ）以及长链脂酰 基ＣｏＡ ｆＬＣＦＡ—ＣｏＡ１等脂质代谢中间产物的积累 可干扰胰岛素信号转导．造成外周组织对葡萄糖摄 取能力下降，引发ＩＲ【５－－６１。啮齿类动物喂以高脂饮食 显下降，３ｈ后仍未恢复到基础水平（如图１），ＡＵＣ 较正常组增加了５４．３１％ （胰岛素抵抗模型组： ３３２１ １．９６￣８６６９．４６．对照组：２１５２２．８６￣５６２７．７６．Ｐ＜ ０．０１）。以上结果表明，经过１０周高脂饮食，高脂饮食 组ＩＲ模型建立成功。 以诱导产生ＩＲ动物模型已被广泛应用于ＩＲ、Ｔ２ＤＭ 等代谢相关疾病的研究Ｉ７－－８１。本实验通过高脂饮食喂 ２．２ ＲＮＡ提取结果 饲Ｃ５７ＢＬ／６小鼠建立ＩＲ模型，对ＨＣ组与ＮＣ组小 鼠骨骼肌组织基因表达情况进行对比分析（ＨＣ／ ＮＣ），共发现差异表达基因１３６个，其中表达上调基 因９６个，表达下调４Ｏ个。 ＷＷＷ．ｒｅｈａｂｉ．ｃｏｒｎ．ｃ，ｚ １０２３ 各组ＲＮＡ ＯＤ２６０／０Ｄ２８０均大于１．８．甲醛变性 凝胶电泳显示２８Ｓ，ｌ８Ｓ两条主带．两条主带的亮度 ２８Ｓ：１８Ｓ为２：ｌ，符合实验要求（图２）。 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＲｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｎｏｖ．２０１０，Ｖｏ１．２５．Ｎｏ．１ ￣３ＨＥ／ＨＣ与ＨＥ／ＮＣ－ＤＦ共同差异表达基 有氧运动能够引起骨骼肌组织发生适应性改 变，这些变化包括骨骼肌细胞线粒体生物合成增加， 肌纤维类型改变以及代谢功能增强等 ．所有这些结 构及功能的变化均以基因表达谱的变化为基础。研 究结果表明，经过６周有氧运动，ＮＥ组小鼠骨骼肌 图３ ＮＥ／ＮＣ。ＨＣ／ＮＣ，ＨＥ／ＮＣ￣异表达基因 ＮＥ，ＮＣ ７４基因 ＨＣ／ＮＣ ｌ３６基因 相对ＮＣ组（ＮＥ／ＮＣ）有７４个基因表达差异显著，其 中６９个基因表达上调．５个基因表达下调。表明这 些基因对运动因素敏感并且运动可能通过改变这些 基因的表达而引起骨骼肌的适应性改变。对ＨＣ／ＮＣ ＨＥ／ＮＣ ２５２基因 和ＮＥ／ＮＣ两组差异表达基因进行分析．共发现２５ 个相同基因（图３），推测这些基因可能对高脂膳食 及有氧运动干预因素均敏感。 长期进行有氧运动可有效促进糖、脂代谢，改善 应用为发现有氧运动改善ＩＲ潜在相关基因提供了 新的手段和途径。对ＨＥ／ＮＣ基因表达谱进行分 析．发现差异表达基因２５２个，即小鼠在ＩＲ状态下 受到６周有氧运动刺激后相对于正常安静对照小鼠 骨骼肌共有２５２个基因表达出现显著差异。而其中 外周组织特别是骨骼肌对葡萄糖的摄取和利用，增 强组织对胰岛素的敏感性，进而有效改善ＩＲＩ １。已 有大量报道涉及有氧运动改善ＩＲ的机制研究１１３－１５１． 但目前其具体机制仍不完全清楚。基因芯片技术的 １０２４ ＷＷｆｆ；．ｒｅｈａｂｉ．ｃｏｒｎ．ｃｎ １７０个基因（ＨＥ／ＮＣ—ＤＦ）表达不受高脂膳食或运动 单因素影响．其差异表达仅出现在给予有氧运动干 预的ＩＲ小鼠中．推测这些基因可能参与了运动改善 中两ｊ嘧耍医学集鑫２０１０年，第２５卷，第】１期 ＩＲ的生物过程。 ｏｘｙｇｅｎ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｄｕｒｉｎｇ ｔｒｅａｄｍｉｌｌ ｒｕｎｎｉｎｇ ｉｎ ｍｉｃｅ【Ｊ１．Ｃａｎ Ｊ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ，１９９３，７ｌ（１Ｏ—ｌ１）：８５４－－８５７． 为进一步筛选运动改善ＩＲ相关基因，对比ＨＥ 组和ＨＣ组基因表达情况（ＨＥ／ＨＣ），共发现两组差 【４１ Ｍｕｏｉｏ ＤＭ，Ｋｏｖｅｓ ＴＲ．Ｌｉｐｉｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｄｙｓｆｕｎｃｔｉｏｎ ｉｎ ｓｋｅｌｅｔａｌ ｍｕｓｅｌｅ［Ｊ］．Ｎｏｖａｒｔｉｓ Ｆｏｕｎｄ Ｓｙｍｐ，２００７，２８６：２４—３８； ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎ ３８—４６．１６２—１６３，ｌ９６—２０３． 异表达基因２９个（表１）。将ＨＥ，ＨＣ（ｎ＝２９）与ＨＥ／ ＮＣ—ＤＦ（ｎ＝１９７）进行对比，发现５５％（ｎ＝１６）的共同 差异表达基因（表１）。因而进一步推测这ｌ６个基因 ［５］Ｈｅｇａｒｔｙ ＢＤ，Ｆｕｒｌｅｒ ＳＭ．Ｙｅ Ｊ，ｅｔ ａ１．Ｔｈｅ ｒｏｌｅ ｏｆ ｉｎｔｒａｍｕｓｃｕｌａｒ ｌｉｐｉｄ ｉｎ ｉｎｓｕｌｉｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ［Ｊ］．Ａｃｔａ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｓｔａｎｄ．２００３，１ ７８（４）： ３７３—３８３． 可能与运动改善ＩＲ过程密切相关。按Ｇ０对其进行 分类．这１６个基因参与细胞的多种生物过程 【６】ｈａｎｉ ＳＩ，Ｒｕｄｅｒｍａｎ ＮＢ，Ｓｃｈｍｉｅｄｅｒ Ｆ，ｅｔ ａ１．Ｌｉｐｉｄ－ｉｎｄｕｃｅｄ （ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｃｅｓｓ），包括代谢（ｍｅｔａｂｏｌｉｓｍ）、发育 （ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ）、转运（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）、免疫应答（ｉｍｍｕｎｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ）等，并且代谢相关基因占较大比重 （３７．５％），进一步证明了有氧运动在改善糖脂代谢 中所发挥的巨大作用。由于基因芯片技术的局限性， 依据芯片数据分析结果及目前对于基因分子功能的 认识还无法确定这些基因与有氧运动改善ＩＲ的具 体关系，因而还需要进一步深入研究。 ４结论 长期高营养饮食及运动过少是造成ＩＲ的重要 因素。高脂饮食及６周有氧运动对小鼠骨骼肌基因 表达均有显著影响。通过对比分析各组差异表达基 因，初步筛选出有氧运动改善ＩＲ的潜在相关基因， 为研究ＩＲ发生及运动改善ＩＲ的相关分子机制提供 了理论基础。基因芯片数据分析结果仅作为一种证 据和提示，而要确定相关基因与有氧运动改善ＩＲ的 确切关系，还需要进一步深入研究。 参考文献 ［１］ Ｚａｎｕｓｏ Ｓ Ｊｉｍｅｎｅｚ Ａ，Ｐｕｇｌｉｅｓｅ Ｇ，ｅｔ ａ１．Ｅｘｅｒｃｉｓｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｙｐｅ ２ ｄｉａｂｅｔｅｓ：Ａ ｒｅｖｉｅｗ ｏｆ ｔｈｅ ｅｖｉｄｅｎｃｅ【Ｊ】． Ａｃｔａ Ｄｉａｂｅｔｏｌ，２００９，［Ｅｐｕｂ＇ａｈｅａｄ ｏｆ ｐｒｉｎｔ］． ［２】Ｍｕｓｉ Ｎ．Ｇｏｏｄｙｅａｒ ＬＪ．Ｉｎｓｕｌｉｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｓｉｇｎａｌ ｔｒａｎｓｄｕｅｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｅｎｄｏｃｒｉｎｅ，２００６，２９（１）：７３—８Ｏ． ［３】Ｆｅｒｎａｎｄｏ Ｐ，Ｂｏｎｅｎ Ａ．Ｈｏｆｆｍａｎ—Ｇｏｅｔｚ Ｌ．Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ ｓｕｂｍａｘｉｍａｌ ｉｎｓｕｌｉｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ ｈｕｍａｎ ｍｕｓｃｌｅ ｉｓ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｗｉｔｈ ｃｈａｎｇｅｓ ｉｎ ｄｉａｃｙｌｇｌｙｃｅｒｏｌ，ｐｒｏｔｅｉｎ ｋｉｎａｓｅ Ｃ，ａｎｄ ＩｋａｐｐａＢ－ａｌｐｈａ『Ｊ１ｌ Ｄｉａｂｅｔｅｓ，２００２．５１ｆ７）：２００５－－２０１ １． ［７］Ｈａｎｃｏｃｋ ＣＲ，Ｈａｎ ＤＨ，Ｃｈｅｎ Ｍ，ｅｔ ａ１．Ｈｉｇｈ—ｆａｌ ｄｉｅｔｓ ｃａｕｓｅ ｉｎｓｕｌｉｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｄｅｓｐｉｔｅ ａｎ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｉｎ ｍｕｓｃｌｅ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａ［Ｊ］． Ｐｒｏｃ Ｎａｔｌ Ａｃａｄ Ｓｃｉ Ｕ Ｓ Ａ．２００８．１０５（２２）：７８１５—７８２Ｏ． 【８】Ｃｈａｌｋｌｅｙ ＳＭ，Ｈｅｔｔｉａｒａｃｈｃｈｉ Ｍ，Ｃｈｉｓｈｏｌｍ ＤＪ，ｅｔ ａ１．Ｌｏｎｇ—ｔｅｒｍ ｈｉｇｈ—ｆａｔ ｆｅｅｄｉｎｇ ｌｅａｄｓ ｔｏ ｓｅｖｅｒｅ ｉｎｓｕｌｉｎ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｂｕｔ ｎｏｔ ｄｉａｂｅｔｅｓ ｉｎ ｗｉｓｔａｒ ｒａｔｓ ．Ａｍ Ｊ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌ Ｍｅｔａｈ， ２００２．２８２（６）：Ｅ１２３ ｌ——１２３８． ［９】Ｃｏｆｆｅｙ ＶＧ，Ｈａｗｌｅｙ ＪＡ．Ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｂａｓｅｓ ｏｆ ｔｒａｉｎｉｎｇ ａｄａｐ－ ｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｐｏｉｌｓ Ｍｅｄ，２００７，３７（９）：７３７—７６３． 【１０】Ｂｅｒｇｇｒｅｎ ＪＲ，Ｂｏｙｌｅ ＫＥ，Ｃｈａｐｍａｎ ＷＨ，ｅｔ ａ１．Ｓｋｅｌｅｔ￣ｍｕｓｃｌｅ ｌｉｐｉｄ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｂｅｓｉｔｙ：ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ａｎｄ ｅｘｅｒｃｉｓｅ［Ｊ１ｌ Ａｍ Ｊ Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｅｎｄｏｃｒｉｎｏｌ Ｍｅｔａｂ，２００８，２９４（４）： Ｅ７２６—７３２． ［１ ｌ】Ｔｏｌｅｄｏ ＦＧ，Ｍｅｎｓｈｉｋｏｖａ ＥＶ，Ｒｉｔｏｖ ＶＢ，ｅｔ ａ１．Ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｐｈｙｓｉｃａｌ ａｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｗｅｉｇｈｔ ｌｏｓｓ ｏｎ ｓｋｅｌｅｔａｌ ｍｕｓｃｌｅ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｗｉｔｈ ｇｌｕｃｏｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｉｎ ｔｙｐｅ ２ ｄｉａｂｅｔｅｓ［Ｊ］．Ｄｉａｂｅｔｅｓ．２００７，５６（８）：２１４２－－２１４７． ［１２】Ｐｈｉｅｌｉｘ Ｅ，Ｍｅｎｓｉｎｋ Ｍ．Ｔｙｐｅ ２ ｄｉａｂｅｔｅｓ ｍｅｌｌｉｔｕｓ ａｎｄ ｓｋｅｌｅｔａｌ ｍｕｓｃｌｅ ｍｅｔａｂｏｌｉｃ ｆｕｎｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｐｈｙｓｉｏｌ Ｂｅｈａｖ，２００８，９４（２）： ２５２—２５８． 【ｌ３】苑红，牛燕媚，刘彦辉，等．ｍＴＯＲ／Ｓ６Ｋ１信号通路与有氧运动 改善小鼠高脂饮食诱导胰岛素抵抗间的关系 ．中国康复医 学杂志，２００９，２４（４）：２９７－－３０２． 【ｌ４］杜晓平，衣雪洁，符谦，等．运动干预对胰岛素抵抗大鼠骨骼 肌蛋白激酶Ｂ活性和蛋白与基因表达的影响ｆＪ１．中国康复医 学杂志，２００９，２４ｆ４１：３Ｏ３～３Ｏ５． ［１５】张碉，姜宁，苏丽，等．ＰＰＡＲａ与运动改善脂质代谢的关系【Ｊ１ ｌ中国康复医学杂志，２００８，２３（６）：４９５—４９８． ＷＷＷ．ｒｅｈａｂｉ．ｃｏｍ．ｃｎ １０２５
