杜 杰
有氧運動通過抑制肝臟IKKβ/ NF-κB信號通路改善胰島素抵抗小鼠炎癥反應(yīng)
杜 杰
目的:探討連續(xù)和間歇有氧運動對胰島素抵抗小鼠炎癥反應(yīng)的改善作用及IKKβ/NF-κB炎癥通路的調(diào)控機制。方法:以高脂高果糖飼料喂養(yǎng)小鼠,建立胰島素抵抗模型。將雄性C57BL/6小鼠隨機分為4組:正常對照組(NC)、高脂高果糖喂養(yǎng)對照組(HC)、高脂高果糖喂養(yǎng)連續(xù)有氧運動組(HE)和高脂高果糖喂養(yǎng)間歇有氧運動組(HI),每組10只。HE組和HI組小鼠根據(jù)運動方案分別進行連續(xù)和間歇有氧運動訓(xùn)練,每周5天,共8周。實驗結(jié)束后,禁食10 h后處死小鼠,采樣。采用葡萄糖試劑盒檢測血清FBG含量;ELISA法檢測血清FINS、TNF-α、FFA、IL-6、IL-10、CRP和APN含量;Western blotting法檢測肝臟IKKβ與NF-κB蛋白及其磷酸化表達。結(jié)果:經(jīng)連續(xù)和間歇有氧運動干預(yù)后,1)胰島素抵抗小鼠的體質(zhì)量、FBG含量及FINS含量顯著降低(P<0.05),葡萄糖耐量受損情況(AUC值,P<0.05)得到顯著改善,胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR值,P<0.05)顯著降低,胰島素敏感性(QUICKI值,P<0.05)顯著增加;2)胰島素抵抗小鼠血清中促炎因子的含量(TNF-α、FFA、IL-6、CRP,P<0.05)顯著降低,血清抗炎因子的含量(IL-10、APN,P<0.05)顯著增加;3)胰島素抵抗小鼠肝臟IKKβ和NF-κB的蛋白磷酸化水平顯著降低(P<0.05);4)對于胰島素抵抗小鼠炎癥反應(yīng)的改善作用,間歇有氧運動優(yōu)于連續(xù)有氧運動。結(jié)論:連續(xù)和間歇有氧運動均能顯著改善由高脂高果糖飲食誘導(dǎo)的胰島素抵抗及炎癥反應(yīng),且間歇有氧運動干預(yù)效果更佳,其作用機制可能是通過抑制IKKβ/NF-κB炎癥通路,減少促炎因子及增加抗炎因子的分泌,從而改善胰島素抵抗小鼠的炎癥反應(yīng)。
連續(xù)有氧運動;間歇有氧運動;胰島素抵抗;炎癥反應(yīng);IKKβ/ NF-κB
近年來,由于飲食不當(dāng)及缺乏運動致使肥胖、高血糖、高血脂、冠心病等代謝綜合征的患病率逐年上升,而代謝綜合征大多表現(xiàn)出明顯的胰島素抵抗[32,33],研究表明,胰島素抵抗的發(fā)生與炎癥反應(yīng)密切相關(guān)[2]。機體組織在發(fā)生炎癥的情況下會分泌大量的炎性因子,如瘤壞死因子-α(TNF-α)、C反應(yīng)蛋白(CRP)、白介素-6(IL-6)、瘦素等[27,38,40]。同時,炎癥因子與胰島素相關(guān)信號通路相互作用,干擾胰島素分泌相關(guān)基因轉(zhuǎn)錄與表達,從而誘發(fā)IR。體內(nèi)核因子-κB(NF-κB)通路被認為是細胞炎癥反應(yīng)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中的關(guān)鍵通路[5]。有研究認為,IKKβ/ NF-κB通路在高脂飲食誘導(dǎo)胰島素抵抗過程中發(fā)揮著重要作用[20,21,36]。
研究發(fā)現(xiàn),長期有規(guī)律的運動能夠有效改善胰島素抵抗引起的炎癥反應(yīng),其中,有氧運動能夠有效降低肥胖患者血清中的炎癥因子TNF-α和IL-6,對機體的炎癥反應(yīng)具有一定的改善作用[12,15]。也有研究表明,不同強度有氧運動均能夠降低糖尿病大鼠血清TNF-α含量,改善炎癥反應(yīng),其中,中等強度有氧運動具有最佳的改善效果[3]。對有氧運動降低機體炎癥反應(yīng)改善胰島素抵抗的作用機制研究較少。因此,本研究通過對高脂高果糖誘導(dǎo)胰島素抵抗小鼠進行為期8周的運動訓(xùn)練干預(yù),從IKKβ/ NF-κB炎癥通路探討連續(xù)和間歇有氧運動改善胰島素抵抗小鼠炎癥反應(yīng)的作用機制。
主要儀器:ZS-PT動物實驗跑臺(北京眾實迪)、低溫離心機(美國Beckman)、電泳儀(北京六一)、熒光酶標(biāo)儀(美國 Bio-Tek)、Real-Time PCR擴增儀(美國Stratagene)、UV-2550紫外可見分光光度計(上海元析)、Universal HoodⅡ凝膠成像系統(tǒng)(美國 Bio-Rad)等。
主要試劑:葡萄糖測定試劑盒,胰島素測定試劑盒(長春匯力),游離脂肪酸(FFA)、TNF-α、IL-6、CRP、IL-10和脂聯(lián)素(APN)酶聯(lián)免疫(ELISA)檢測試劑盒(美國R&D公司),BCA蛋白測定試劑盒,蛋白質(zhì)ECL試劑盒(碧云天生),兔抗鼠β-actin單克隆抗體(北京博奧森),兔抗鼠p-NF-κB p65、NF-κB p65單克隆抗體(Cell Signaling公司),兔抗鼠p-IKKβ、IKKβ單克隆抗體(Bioworld Technology公司)等。
實驗采用6周齡、雄性C57BL/6小鼠,體質(zhì)量大約為20~22 g,購于北京維通利華實驗動物技術(shù)有限公司,許可證號:SCXK(京)2012-0001。動物適應(yīng)性喂養(yǎng)1周,分籠飼養(yǎng),自由飲水?dāng)z食,給以12 h光照,12 h黑暗,室溫為20~25 ℃,相對濕度為40%~50%。
1周喂養(yǎng)后,稱量體重,并隨機分組。將實驗動物分為正常對照組(NC)、高脂高果糖喂養(yǎng)對照組(HC)、高脂高果糖喂養(yǎng)連續(xù)有氧運動組(HE)和高脂高果糖喂養(yǎng)間歇有氧運動組(HI),每組10只(表1)。連續(xù)和間歇有氧運動方案參考田振軍等人運動方案[7],略有改動。HE和HI組小鼠進行跑臺運動,1周適應(yīng)訓(xùn)練,每天以12 m/min訓(xùn)練30 min,訓(xùn)練5天,之后HE組小鼠每天以16 m/min運動60 min,HI組小鼠每天以10 m/min運動12 min、20 m/min運動5 min和15 m/min運動3 min交替進行60 min;每周運動5天,共進行8周。期間各組小鼠每6 天稱1次體重,每3 天記錄1次進食量。最后1次喂養(yǎng)結(jié)束后,禁食不禁水10 h,采用2%濃度的戊巴比妥鈉溶液將小鼠麻醉,眼眶取血,將血清分離后置于-20 ℃保存?zhèn)溆谩U⌒∈蟾闻K組織,液氮速凍,并置于-80 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
表1 本研究動物飼料配方 [5,16]Table 1 Compositions of Animal Experimental Diets
最后1次喂養(yǎng)結(jié)束后,各組小鼠禁食不禁水5 h,尾靜脈取血,按照葡萄糖試劑盒方法測定FBG含量。之后進行口服葡萄糖耐量測定,具體步驟為:小鼠灌喂2 g/kg葡萄糖溶液后,分別在0、30、60 和120 min時測定血糖值,繪制口服葡萄糖耐量曲線,AUC值按照公式(1)計算得出。
式中:b1、b2、b3、b4分別為0、30、60和120 min的血糖值,mmol/L。
取各組小鼠備用血清依據(jù)ELISA試劑盒的說明測定各組小鼠血清中的FINS水平。胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)和胰島素敏感性指數(shù)(QUICKI)按照公式(2)和公式(3)計算得出。
各組小鼠血清TNF-α、FFA、IL-6、IL-10、CRP和APN水平按照ELISA試劑盒方法測定。
取小鼠肝臟0.1 g加入0.5 mL裂解液處理30 min,4 ℃下低溫離心(12 000 rpm,20 min),上清液用BCA法分析蛋白。取樣蛋白50μL加入電泳孔道,恒壓分離蛋白,PVDF轉(zhuǎn)印后置于5%脫脂奶粉的TBST溶液中4 ℃過夜,之后加入稀釋后的一抗4 ℃過夜孵育,再移至相對應(yīng)的二抗稀釋液(1:2 000)中37 ℃孵育 1 h,最后滴加ECL Plus化學(xué)發(fā)光試劑進行顯影、定影處理,采用凝膠成像采集系統(tǒng)分析目標(biāo)條帶蛋白信號強度。
從表2所示的結(jié)果中可以看出, HC組、HE組和HI組小鼠的攝食量與NC組相比均顯著下降(P<0.05)。根據(jù)阿特活特通用數(shù)系對小鼠的攝食量能量進行換算后,HC組、HE組和HI組小鼠的能量攝入量與NC組相比較均沒有顯著性差異(P>0.05)。
肥胖是引起高血糖及胰島素抵抗的重要原因之一。由圖1所示結(jié)果可以看出,喂養(yǎng)期間,各組小鼠體重逐漸上升,喂養(yǎng)3周后,與NC組相比,HC組、HE組和HI組小鼠體重顯著升高(P<0.05); 與HC組相比,HE組和HI組從第5周開始小鼠體重顯著下降(P<0.05); HE組和HI組小鼠的體重增加沒有顯著性差異(P>0.05)。如表2所示,與NC相比,HC、HE和HI組體重增量分別增加了84%、24.6%和33.3%。與HC組相比,HE和HI組體重增量分別下降了32.3%和27.6%。說明,連續(xù)和間歇有氧運動均能顯著抑制由高熱量飲食引起的體重增加,同時,二者對于體重的影響沒有顯著性差異(P>0.05)。
表2 各組小鼠攝食量、能量攝入與體重增加Table 2 The Levels of Food Intake,Calorie Intake and Body Weight Gain in Each Group
圖1 各組小鼠體重增加曲線圖Figure 1. Change Curve of Rats` Body Weight
空腹血糖和口服葡萄糖耐量是判斷胰島素抵抗和2型糖尿病重要的指標(biāo),其中,AUC值與葡萄糖耐受性呈反比。從表3結(jié)果可以看出,經(jīng)高脂高果糖飼料喂養(yǎng)的HC組FBG和AUC水平較正常飲食的NC組顯著升高(P<0.05),表明HC組小鼠出現(xiàn)了高血糖癥狀。與HC組相比,HE和HI組均能顯著降低FBG和AUC(P<0.05),分別下降了12.4%、11.9%和 18.5%、17.1%,結(jié)果說明二者均可改善高脂高果糖喂養(yǎng)小鼠引起的高血糖癥狀,間歇有氧運動干預(yù)效果要優(yōu)于連續(xù)有氧運動干預(yù)。
胰島素抵抗的典型標(biāo)志是出現(xiàn)高胰島素血癥。胰島素的抵抗程度一般用HOMA-IR值來表示,胰島素敏感水平一般用QUICKI值來表示。從表3所示結(jié)果可以看出,與正常飼料喂養(yǎng)的NC組相比,經(jīng)過高脂高果糖飲食,HC組HOMA-IR值顯著升高(P<0.05),QUICKI值顯著降低(P<0.05),說明成功建立小鼠胰島素抵抗模型。與HC組相比,HE和HI組小鼠FINS和HOMA-IR值顯著降低(P<0.05),QUICKI值顯著升高(P<0.05),說明連續(xù)與間歇有氧運動有利于改善胰島素抵抗程度,增加胰島素敏感性,并且間歇有氧運動效果更佳。
表3 各組小鼠血清FBG、AUC、FINS、HOMA-IR和QUICKI水平的變化表Table 3 The Levels of BloodFBG,AUC,F(xiàn)INS,HOMA-IR and QUICKI in Each Group
TNF-α、FFA、IL-6和CRP是血清促炎因子。由表4可以看出,喂食高脂高果糖飼料小鼠HC組血清中TNF-α、FFA、IL-6和CRP含量較喂食正常飼料NC組小鼠顯著升高(P<0.05),說明HC組小鼠出現(xiàn)炎癥反應(yīng)。與HC組相比,HE組和HI組小鼠血清中TNF-α、FFA、IL-6和CRP含量顯著降低(P<0.05),分別降低了15.9%、11.8%、26.5%、13.4%和 24.5%、24.2%、37.2%、26.1%。IL-10和APN是機體分泌的抗炎因子。由表4可以看出,HC組小鼠血清IL-10和APN含量較NC組顯著降低(P<0.05),說明高脂高果糖喂養(yǎng)后小鼠抵抗炎癥反應(yīng)能力下降。當(dāng)連續(xù)和間歇有氧運動干預(yù)后,HE組和HI組血清中IL-10和APN含量較HC組顯著升高(P<0.05),分別增加了16.6%、17.4%和21.6%、34.4%。結(jié)果說明,有氧運動能夠改善高脂高果糖喂養(yǎng)小鼠慢性炎癥反應(yīng),并且間歇有氧運動效果優(yōu)于連續(xù)有氧運動干預(yù)。
表4 各組小鼠血清TNF-α、FFA、IL-6、CRP、IL-10和APN含量的變化表Table 4 The Levels of BloodTNF-α,F(xiàn)FA,IL-6,CRP,IL-10 and APN in Each Group
為了進一步探究有氧運動對胰島素抵抗小鼠炎癥反應(yīng)改善的作用機制,對肝臟的關(guān)鍵信號通路IKKβ/NF-κB磷酸化激活水平進行測定。從圖2所示結(jié)果可以看出,相比正常飼料喂養(yǎng)的NC組,高熱量飲食的HC組肝臟IKKβ和NF-κB的磷酸化水平顯著增加(P<0.05),說明高糖高脂飲食能夠激活小鼠肝臟的IKKβ/ NF-κB炎癥通路。與HC組相比,HE組和HI組肝臟IKKβ和NF-κB的磷酸化水平顯著下降(P<0.05),分別降低13.9%,17.2%和32.9%,51.7%,說明連續(xù)和間歇有氧運動干預(yù)能夠有效抑制IKKβ/ NF-κB炎癥通路,降低胰島素抵抗小鼠炎癥反應(yīng),且間歇有氧運動效果更佳。
隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,人們的飲食結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化,高脂高果糖飲食的增加引起機體代謝紊亂,尤其是高果糖攝入與胰島素抵抗的發(fā)生密切相關(guān),例如,可樂、果汁等高果糖軟飲料的攝入,以及玉米果糖或果葡糖漿作為高價蔗糖甜味劑的替代品,被大量應(yīng)用于面包、糖果及飲料中。鑒于此,本實驗對C57BL/6小鼠喂食高脂高果糖飼料建立了胰島素抵抗模型,并探討了連續(xù)和間歇有氧運動對該模型小鼠炎癥反應(yīng)的影響,結(jié)果表明,連續(xù)和間歇有氧運動具有一定改善胰島素抵抗,降低機體炎癥反應(yīng)及抑制IKKβ/ NF-κB炎癥通路的作用。
目前,全世界范圍內(nèi)肥胖人群已達到10億人口,肥胖人群數(shù)呈逐年遞增趨勢。研究發(fā)現(xiàn),80%以上的肥胖人群表現(xiàn)出慢性炎癥及胰島素抵抗癥狀[31]。本實驗采用以高脂高果糖飼料喂養(yǎng)小鼠,結(jié)果發(fā)現(xiàn),喂養(yǎng)8周后,高脂高果糖飲食組小鼠的體重、FBG水平、FINS水平較正常飲食組小鼠顯著增加,并且HC組小鼠糖耐量異常狀況顯著,產(chǎn)生明顯的IR癥狀。對HC組小鼠連續(xù)和間歇有氧運動進行8周干預(yù)后,小鼠的體質(zhì)量、FBG水平及AUC值顯著降低,F(xiàn)INS水平和胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR)顯著下降,胰島素敏感程度(QUICK)顯著升高,且HI組作用效果更為明顯。結(jié)果說明,這兩種形式的有氧運動均可顯著改善高熱量飲食誘發(fā)的胰島素抵抗情況,并且間歇有氧運動的效果優(yōu)于連續(xù)有氧運動。
圖2 有氧運動對肝臟IKKβ/ NF-κB信號通路的影響圖Figure 2. The E ff ect of Aerobic Exercise on IKKβ/ NF-κBChannel of Liver
當(dāng)機體發(fā)生胰島素抵抗時,炎癥因子分泌會發(fā)生變化,從而影響葡萄糖的耐受和胰島素抵抗[25]。研究發(fā)現(xiàn),運動可以減少機體對炎癥因子的分泌,從而使機體胰島素抵抗和炎癥反應(yīng)得以改善。TNF-α和IL-6是兩個與運動抗炎癥反應(yīng)關(guān)系緊密的炎癥因子。TNF-α是機體組織分泌的一種典型的促炎因子,可以促進機體各組織胰島素抵抗的發(fā)生[17,26]。TNF-α使葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白(GLUT4)表達降低,IRS-1的絲氨酸磷酸化水平增加,從而擾亂機體組織對葡萄糖的攝??;TNF-α也能通過影響胰島素信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)降低胰島素的敏感性[28,34]。TNF-α還可誘導(dǎo)脂肪組織產(chǎn)生和釋放FFA,激活NF-κB通路產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[14]。研究發(fā)現(xiàn),由于機體脂肪組織大量累積會導(dǎo)致血漿中FFA的升高,影響葡萄糖代謝,導(dǎo)致機體組織的胰島素抵抗[30]。 IL-6是由脂肪組織產(chǎn)生的促炎因子,與TNF-α有一定的協(xié)同作用,主要作用于肝臟,能夠通過增加肝糖原輸出調(diào)節(jié)葡萄糖轉(zhuǎn)運;IL-6還可使機體脂肪組織大量分解,F(xiàn)FA濃度顯著升高,并誘導(dǎo)胰島β細胞功能受損,致使胰島素敏感性降低,導(dǎo)致胰島素抵抗和炎癥的發(fā)生[11,37]。鄒華剛等人研究發(fā)現(xiàn),耐力運動可以降低高脂飲食小鼠的血清TNF-α、IL-6水平,使機體炎癥得到改善[18];吳明方研究發(fā)現(xiàn),肥胖患者經(jīng)過16周有氧運動后,血清TNF-α、IL-6水平有所下降,同時胰島素抵抗?fàn)顟B(tài)得到有效緩解[8,9]。馬濤等人研究發(fā)現(xiàn),對高脂喂養(yǎng)大鼠進行有氧運動和補充茶多酚后,胰島素抵抗作用得到明顯的改善,這與炎癥因子IL-6和TNF-α的表達和分泌具有一定的聯(lián)系[6]。林文弢等人實驗發(fā)現(xiàn),6周不同強度有氧運動對大鼠肝臟TNF-α的含量具有不同程度的降低,其中以中等強度作用最佳[3]。CRP是由肝臟產(chǎn)生的一種反應(yīng)全身炎癥敏感性的標(biāo)志物,CRP的表達受到IL-6及TNF-α等炎癥因子的調(diào)控,可通過介導(dǎo)IL-6與TNF-α的分泌,阻斷胰島素信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo),致使胰島素敏感性下降,發(fā)生胰島素抵抗[12]。劉敏等人發(fā)現(xiàn),低肥胖青少年經(jīng)過4周有氧運動后,機體胰島素抵抗程度及相關(guān)的炎癥因子水平(IL-6、TNF-α及CRP)顯著下降[4]。張琛琛等人對單純性肥胖兒童采用運動干預(yù),發(fā)現(xiàn)能夠降低機體的炎癥因子水平(IL-6、TNF-α及CRP)[19]。本實驗中,連續(xù)和間歇有氧運動均能顯著降低胰島素抵抗小鼠血清促炎因子的含量(TNF-α、FFA、IL-6、CRP)。提示,這兩種運動均能顯著改善胰島素小鼠的慢性炎癥,其中,間歇有氧運動效果優(yōu)于連續(xù)有氧運動。
除分泌促炎因子外,機體組織還會分泌抗炎因子,其中IL-10和APN是兩個具有代表性的抗炎因子。IL-10是機體組織分泌的一種重要的抗炎因子,它可通過阻斷NF-κB炎癥通路的轉(zhuǎn)導(dǎo),抑制TNF-α、IL-6等促炎因子的分泌與表達[41]。APN是由脂肪組織產(chǎn)生的一種抗炎因子,被認為是一種胰島增敏激素。APN可通過增加機體組織對葡萄糖的利用以及促進體內(nèi)脂肪酸的氧化,改善糖脂代謝紊亂;APN還可阻斷NF-κB炎癥通路的轉(zhuǎn)導(dǎo),抑制促炎因子的產(chǎn)生,增加IL-10的分泌,從而有效抑制胰島素抵抗[17,35]。夏書宇研究發(fā)現(xiàn),對高脂喂養(yǎng)大鼠實行中等強度跑臺運動可顯著提高脂肪組織APN的濃度[13]。魏姍姍等人研究發(fā)現(xiàn),對高脂飲食大鼠進行8周游泳運動干預(yù),血清TNF-α、IL-6濃度顯著下降,APN水平顯著升高,糖脂代謝和胰島素抵抗程度得到明顯改善[10]。本實驗研究顯示,連續(xù)和間歇有氧運動均能顯著增加抗炎因子的含量(IL-10、APN),提示,兩種運動均可通過促進抗炎因子的分泌改善胰島素小鼠的慢性炎癥,且間歇有氧運動作用效果更顯著。
NF-κB通路是炎癥信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的主要途徑,參與多種炎癥因子基因的表達和調(diào)控[1]。正常情況下,NF-κB與IκB蛋白結(jié)合,存在于細胞質(zhì)中,無活性[40],但在外界刺激作用下(如促炎因子),IκB 激酶(IKKβ)發(fā)生磷酸化,致使IκB磷酸化,與NF-κB解離,進入細胞核調(diào)控炎癥因子的分泌與表達[33]。肝臟是機體進行各種代謝的主要器官,也是胰島素發(fā)揮作用的靶組織,因此,肝臟代謝異常是導(dǎo)致機體代謝紊亂,誘發(fā)各組織發(fā)生胰島素抵抗的重要原因[22]。研究發(fā)現(xiàn),肥胖和高脂飲食可導(dǎo)致肝臟脂肪堆積,從而激活I(lǐng)KKβ/NF-κB通路,誘導(dǎo)機體發(fā)生胰島素抵抗[20,23,42]。同時,該通路還可抑制FAT/CD36、PPARs、APN及脂肪細胞蛋白的表達,增加促炎因子TNF-α和IL-6的分泌,產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。分泌的TNF-α和IL-6進一步激活JNK信號通路加重機體胰島素抵抗程度[24,29]。因此,抑制肝臟中IKKβ/ NF-κB通路有利于降低炎癥反應(yīng),改善胰島素抵抗。本研究中,連續(xù)和間歇有氧運動均可不同程度抑制IKKβ和NF-κB的磷酸化蛋白的表達,表明這兩種形式的有氧運動可以抑制肝臟IKKβ/NF-κB炎癥通路,并且間歇有氧運動抑制效果更為顯著。
綜上所述,高脂高果糖飲食可導(dǎo)致實驗小鼠體重增加、血糖升高、胰島素水平升高,出現(xiàn)明顯的胰島素抵抗。同時,肝臟IKKβ/ NF-κB炎癥通路被激活,體內(nèi)促炎因子分泌顯著增加,抗炎癥因子分泌顯著下降 ,引起機體的炎癥反應(yīng)。通過連續(xù)和間歇有氧運動干預(yù),可在一定程度上抑制IKKβ/ NF-κB炎癥通路的轉(zhuǎn)導(dǎo),調(diào)節(jié)炎癥因子分泌,從而改善機體胰島素抵抗及炎癥反應(yīng),并且間歇有氧運動干預(yù)效果比連續(xù)有氧運動更顯著。
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Aerobic Exercise Improving In fl ammatory by Inhibiting Hepatic IKKβ/NF-κB Signaling Pathway in Insulin Resistance Mice
DU Jie
Objective:The aim of this study was to investigate the anti-in fl ammatory e ff ects of continuous and interval aerobic exercise and the corresponding hepatic signaling pathways IKKβ/ NF-κB in insulin resistant mice. Methods:The insulin resistant mice model was established by feeding with high-fat and -fructose diet. Male C57BL/6 mice were randomly divided into four groups with 10 mice each:normal control group (NC),high-fat and –fructose diet (HC),high-fat and–fructose diet/continuous aerobic exercise (HE) and high-fat and–fructose diet/interval aerobic exercise (HI).HE and HI group were subjected to 8-weeks continuous and intermittent aerobic exercise training,5 days per week. After experiments,the mice were sacri fi ced after 10 h fasting. The ELISA kits were used to measure the contents of serum glucose,F(xiàn)INS,TNF-α,F(xiàn)FA,IL-6,IL-10,CRP and APN.Western blotting was performed to detect the expression of IKKβ and NF-κB. Results:1) After the continuous and interval aerobic exercise training,the body weight and the levels of FBG and FINS signi fi cantly reduced (P<0.05),in the meantime,impaired glucose tolerance (AUC,P<0.05) was signi fi cantly improved as well as insulin resistance (HOMA-IR,P<0.05),which is accompanied with the enhanced sensitivity to insulin (QUICKI,P<0.05);2) The serum proin fl ammatory factors TNF-α,F(xiàn)FA,IL-6,CRP levels were significantly decreased (P<0.05),and serum anti-flammatory factors IL-10,APN levels were significantly increased (P<0.05);3) The phosphorylation of IKKβ and NF-κB in the liver of insulin-resistant mice were significantly reduced (P<0.05);4) The interval aerobic exercise group had a better e ff ect on the improvement of insulin resistance and in fl ammation than continuous aerobic exercise group. Conclusion:Both continuous and interval aerobic exercise can significantly improve the hyperglycemia and insulin resistance,inhibit thesecretion of pro-inflammatory cytokines,and increase the secretion of anti-inflammatory factors by inhibiting hepatic IKKβ/NF-κB signaling pathway in insulin resistant mice. Moreover,interval aerobic exercise has a better e ff ect.
continuous aerobic exercise;interval aerobic exercise;insulin resistance;in fl ammatory;IKKβ/NF-κB
1002-9826(2017)06-0101-07
10. 16470/j. csst. 201706013
G804.7
A
2016-12-09;
2017-09-06
教育部人文社會科學(xué)基金資助項目(16YJC890006)。
杜杰,男,講師,博士,主要研究方向為運動生化與營養(yǎng)、民族傳統(tǒng)體育學(xué),E-mail:sdwushu@sxu.edu.cn。
山西大學(xué) 體育學(xué)院,山西 太原 030006 Shanxi University, Taiyuan 030006,China.