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研究目的:本研究利用棕榈酸(Palmitate,PA)孵育C2C12肌管建立胰岛素抵抗细胞模型,在电刺激模拟神经冲动下,通过对电压、刺激频率、刺激时间的调节,刺激肌管产生收缩,避免了其它器官、组织和细胞的影响,观察收缩对胰岛素抵抗C2C12肌管糖转运能力的影响,为运动治疗骨骼肌细胞胰岛素抵抗提供一定的实验依据。 研究方法:以小鼠骨骼肌肌母细胞(C2C12)为研究对象,将细胞放置在37℃,5% CO2+95%空气,饱和湿度的恒温培养箱中培养。当细胞生长至皿底95%时,换分化培养基。将分化5天的肌管饥饿12h(换1%BSA的低糖无血清培养液)后,分为0组,0.25组,0.5组,0.75组,1.0组,0+INS组,0.25+INS组,0.5+INS组,0.75+INS组,1.0+INS组,0组和0+INS组换2%BSA无酚红高糖DMEM,剩余组换PA梯度浓度培养液(浓度与组名相对应,分别为0.25,0.5,0.75,1.0 mmol/L),0+INS组,0.25+INS组,0.5+INS组,0.75+INS组,1.0+INS组在PA孵育结束前30min加入100nmol/L的胰岛素孵育。16h后检测各组细胞培养液中葡萄糖剩余量,利用油红O染色,确定肌管内的脂质积累,MTT法检测PA浓度对肌管活性的影响,确定PA孵育的安全剂量。细胞培养液葡萄糖剩余量显著高于对照组,胰岛素刺激的糖吸收不明显,肌管内有明显脂质积累表明PA诱导的C2C12细胞胰岛素抵抗模型建立成功。模型建立后,将分化5天的C2C12肌管饥饿12h后分为对照组(C组)、电刺激组(ES组)、棕榈酸组(PA组)、棕榈酸+电刺激组(PA+ES组)。C组和ES组换2%BSA无酚红高糖DMEM,PA组和PA+ES组换浓度0.5 mmol/LPA培养液,4组同时孵育16h,孵育完后吸出废液,换电刺激液(4ml),以15V,30ms,2Hz的强度电刺激ES组和PA+ES组60min,同时收样,测定细胞培养液葡萄糖剩余量、GLUT4细胞膜蛋白量、总蛋白量和AMPK-α2mRNA表达量。 研究结果:(1)0.5 mmol/L PA溶液孵育分化5天的肌管16h后,细胞培养液葡萄糖剩余量明显高于C组(P<0.01),MTT显示此浓度对肌管活性没有显著性影响(P>0.05)。加入胰岛素孵育后,培养液葡萄糖剩余量与没有加入胰岛素的组相比没有显著性差异(P>0.05),说明由于PA的作用,肌管已对胰岛素产生耐受。(2) PA组培养液葡萄糖剩余量明显高于C组(p<0.05),ES组培养液葡萄糖剩余量明显低于C组(P<0.05),PA+ES组培养液葡萄糖剩余量略高于C组,与PA组相比明显下降(P<0.05)。各组细胞培养液LDH活性均无显著性差异(P>0.05)。(3)与C组相比,PA组AMPK-α2基因表达显著下降(P<0.05),ES组明显升高(P<0.05),60min电刺激后,PA+ES组AMPK-α2基因表达较PA组明显提高(P<0.05)。(4) PA组肌管细胞膜GLUT4蛋白量与C组相比低29.14%(P<0.01),总蛋白量比C组低25.42%(P<0.01)。ES组细胞膜蛋白量比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PA组相比,PA+ES组肌管细胞膜GLUT4蛋白量高22.62%(P<0.01),总蛋白量有所增高,但无显著变化(P>0.05)。 结论:(1)0.5mmol/L的PA溶液孵育分化5天的C2C12肌管16h,可以导致胰岛素抵抗的发生。(2)强度为15V,30ms,2Hz的电刺激作用于分化5天的C2C12肌管60min引起的收缩可以提高骨骼肌细胞对葡萄糖的吸收,适合做运动对肌管糖转运能力影响的研究。(3)电刺激PA诱导的胰岛素抵抗C2C12肌管60min,可以提高其AMPK-α2基因的表达,从而促进GLUT4的表达和转位,改善胰岛素抵抗的状态。为电刺激引起的收缩改善PA诱导的胰岛素抵抗的机制研究提供了新的细胞模型。