电刺激对胰岛素抵抗的C2C12肌管糖转运能力的影响

2018-06-11 06:30贾章志徐晓阳赵秀峰
当代体育科技 2018年17期
关键词:培养液骨骼肌抵抗

贾章志 徐晓阳 赵秀峰

摘 要:目的 刺激胰岛素抵抗状态的C2C12肌管产生收缩,观察收缩对其糖代谢的影响。方法 将胰岛素抵抗状态的C2C12肌管分为C组、E组、P组、P+E组。C组和E组用2%BSA无酚红高糖DMEM孵育,P组和P+E组用浓度0.5 mmol/LPA培养液孵育16h。以15V,30ms,2Hz的强度电刺激E组和P+E组60min,测定细胞培养液葡萄糖剩余量、总蛋白量、GLUT4细胞膜蛋白量、AMPK-α2mRNA表达量。结果 (1)P组培养液葡萄糖剩余量明显高于C组,E组培养液葡萄糖剩余量明显低于C组,P+E组培养液葡萄糖剩余量略高于C组,与P组相比明显下降。各组细胞培养液LDH活性均无显著性差异。(2)与C组相比,P组AMPK-α2基因表达显著下降,E组明显升高,60min电刺激后,P+E组AMPK-α2基因表达较P组明显提高。(3)P组肌管细胞膜GLUT4蛋白量、总蛋白量比C组减少。E组肌管细胞膜GLUT4蛋白量上升,总蛋白量变化不明显。与P组相比,P+E组肌管细胞膜GLUT4蛋白量升高,总蛋白无显著变化。结论 15V,30ms,2Hz电刺激棕榈酸诱导的胰岛素抵抗C2C12肌管60min可以改善胰岛素抵抗的状态。

关键词:C2C12 棕榈酸 胰岛素抵抗 电刺激 AMPK-α2 GLUT4

中图分类号:G80-32 文献标识码:A 文章编号:2095-2813(2018)06(b)-0018-02

电刺激是采用特定频率、波形和强度的脉冲电流来刺激骨骼肌收缩产生运动,主要用于疲劳的恢复、运动损伤的治疗、增加肌肉力量等方面。国外研究发现电刺激肌管能迅速改变骨骼肌细胞的基因表达,这些特征都与活体肌肉收缩变化类似。本研究利用电刺激体外培养的肌管收缩,探究收缩对胰岛素抵抗肌管的作用。

1 研究材料与方法

1.1 研究材料

小鼠骨骼肌肌母细胞株(C2C12细胞)购买于由南方医科大学。

1.2 实验方案

利用本实验室前期建立的PA诱导的C2C12胰岛素抵抗模型,做电刺激对胰岛素抵抗机制的研究,将肌管饥饿处理12h后分为C组、E组、P组、P+E组。C组和E组用2%BSA无酚红高糖DMEM孵育,P组和P+E组用浓度0.5mmol/LPA培养液孵育16h,换电刺激液(4mL),以15V,30ms,2Hz的强度电刺激E组和P+E组60min,各组同时收样,比色法比较C2C12肌管培养液乳酸脱氢酶(LDH)活性,葡萄糖氧化酶-过氧化物酶法检测C2C12肌管培养液葡萄糖剩余量,western blot方法测定GLUT4表达,RT-PCR测试肌管中AMPK-α2mRNA的表达。

1.3 数据统计处理

利用SPSS 19.0软件进行数据处理,用平均值±标准差的方式表示数据。各组数据间差异的显著性用单因素方差分析检验,P<0.05即具有显著性差异,P<0.01具有极显著性差异。

2 研究结果

2.1 不同干预后C2C12肌管培养液糖剩余量、LDH活性的变化

电刺激60min后,E组肌管培养液中葡萄糖剩余量明显低于C组(P<0.05),P组培养液中的葡萄糖剩余量明显高于C组(P<0.05),P+E组培养液的葡萄糖剩余量明显低于P组(P<0.05)。E组、P组、P+E组培养液中LDH活性与C组相比略有升高,但无显著性差异(P>0.05)。

2.2 不同干预后C2C12肌管AMPK-α2 mRNA含量的变化

P组与C组相比AMPK-α2基因表达显著下降(P<0.05),E组比C组显著升高(P<0.05)。电刺激后,P+E组AMPK-α2基因表达相对P组明显上升(P<0.05)。

2.3 不同干预后C2C12肌管GLUT4蛋白表达

P组肌管细胞膜GLUT4蛋白量比C组低29.14%(P<0.01),总蛋白低25.42%(P<0.01)。E组细胞膜GLUT4蛋白量比C组高6.5%(P<0.05),总蛋白量比C组高3.3%,变化不明显(P>0.05)。与P组相比,P+E组肌管细胞膜GLUT4蛋白量高22.62%(P<0.01),总蛋白量无明显变化(P>0.05)。

3 分析与讨论

3.1 电刺激强度的确定

本研究使用强度为15V,30ms,2Hz电刺激后,各组LDH活性值各组间无显著性差异(P>0.05),E组培养液中葡萄糖剩余量明显低于C组(P<0.05),P+E组培养液中葡萄糖剩余量明显低于P组(P<0.05)。说明本研究所选用的电刺激强度并没有造成肌管的大量损伤和死亡,同时促进了肌管对于葡萄糖的吸收和代谢。

3.2 电刺激对PA诱导的胰岛素抵抗C2C12肌管糖代谢的影响

研究发现处于胰岛素抵抗状态下的大鼠骨骼肌细胞GLUT4mRNA和蛋白表达都具有缺陷[1],影响大鼠对糖的摄取和利用,运动可以改善大鼠的胰岛素抵抗。对分化5天的C2C12肌管进行电刺激60min后,培养液中的葡萄糖剩余量与C组相比显著下降(P<0.05),电刺激引起的收缩可以有效地促进肌管对糖的吸收和利用。PA孵育后,肌管培养液中葡萄糖的剩余量高于C组(P<0.05),这说明PA损害了肌管糖吸收和代谢功能。而P+E组肌管的葡萄糖剩余量明显低于P组(P<0.05),说明电刺激引起的收缩可以改善由PA带来的胰岛素抵抗。

3.3 电刺激对PA诱导的胰岛素抵抗C2C12肌管AMPK-α2 mRNA表达的影响

60min的电刺激可以引起AMPK-α2表达的上升(P<0.05),与本实验室前期的研究结论一致。P组相对于C组,AMPK-α2表达明显下降(P<0.05)。与P组相比,P+E组AMPK-α2表达得到改善(P<0.05)。在PA诱导产生的胰岛素抵抗状态下,AMPK-α2的表达受到严重损害,而适当的电刺激则可以改善由于胰岛素抵抗造成的AMPK-α2表达下降的结果。我们推测收缩可以通过激活AMPK-α2基因的表达,提高GLUT4的转位和表达,促进骨骼肌對葡萄糖的吸收和利用。

3.4 电刺激对PA诱导的胰岛素抵抗C2C12肌管GLUT4蛋白表达和转位的影响

当机体处于胰岛素抵抗或2型糖尿病状态时,骨骼肌中GLUT4mRNA和GLUT4蛋白表达明显低于正常大鼠[1]。通过电刺激肌管,发现AMPK-α2基因表达上升,同时GLUT4蛋白转位明显增加(P<0.05),总蛋白量也有所上升,与本实验室的前期研究和大多数学者的研究是吻合的。我们可以推测,适宜的电刺激可以通过激活AMPK-α2基因的表达,促进GLUT4的转位和表达,改善细胞摄取葡萄糖的能力。与C组相比,P组GLUT4膜蛋白量和总蛋白量都明显下降(P<0.01),这说明在PA诱导的胰岛素抵抗状态下,C2C12肌管GLUT4蛋白转位和表达明显下降,严重影响了肌管糖摄取的能力。P+E组与P组相比,GLUT4的膜蛋白量明显上升(P<0.01),总蛋白量有所上升(P>0.05)。这说明处于胰岛素抵抗状态的肌管经电刺激引起其收缩后,AMPK-α2基因表达上升,GLUT4的转位和表达得到改善,电刺激引起的收缩可以通过激活AMPK-α2基因的表达,促进GLUT4的转位和表达,改善由PA孵育诱导的胰岛素抵抗状态。

4 结语

15V,30ms,2Hz电刺激棕榈酸诱导的胰岛素抵抗C2C12肌管60min可以改善胰岛素抵抗的状态。

参考文献

[1] 林强.电刺激促进2型糖尿病大鼠骨骼肌细胞葡萄糖运载体4转位的细胞内机制研究[D].复旦大学,2008.

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