GLUT4在调控骨骼肌葡萄糖转运中的作用研究进展

葡萄糖作为运动骨骼肌收缩的重要能量来源,对机体代谢稳态的维持具有重要作用。葡萄糖通过葡萄糖转运蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)易化扩散进入骨骼肌细胞进而实现葡萄糖的转运和摄取。在运动、胰岛素和AICAR(5-Aminoimidazole-4-carboxamide-1-β-D-ribofuranoside)等作用下,GLUT4能够从骨骼肌细胞内储存库转位到细胞膜和T管上。尽管目前很多研究证实了运动、胰岛素以及AICAR等因素都能够调节骨骼肌细胞的GLUT4转位,为进一步了解骨骼肌葡萄糖转运和摄取的分子机制提供了理论基础,然而当前关于调控GLUT4转位的机制还尚未有定论。因而本文通过综述目前国内外对于不同因素下GLUT4介导骨骼肌葡萄糖摄取的调控机制研究,分析GLUT4在运动调控骨骼肌葡萄糖转运过程中的作用,以期为揭示运动防治代谢性疾病的机制研究提供理论依据。     

TBC1D1/4在有氧运动促进骨骼肌细胞葡萄糖转运中的作用

TBC1D1(Tre-2/BUB2/cdc1 domain family 1)和TBC1D4(又名Akt Substrate of 160 k Da,AS160)均为骨骼肌细胞内的GTP酶激活蛋白(Rab-GTPase activating proteins,Rab-GAP),参与骨骼肌细胞葡萄糖转运蛋白4(GLUT4)在细胞内的转位过程,调节骨骼肌细胞葡萄糖转运。最新研究表明,TBC1D1和TBC1D4在有氧运动促进骨骼肌细胞葡萄糖转运过程中发挥重要作用,骨骼肌细胞胰岛素信号通路活性下降引起GLUT4转位异常、导致骨骼肌细胞葡萄糖转运能力下降。有氧运动能够显著改善机体能量代谢水平,已被广泛应用于临床肥胖、胰岛素抵抗、2型糖尿病等代谢性疾病的治疗。本文综述TBC1D1和TBC1D4在有氧运动促进骨骼肌细胞葡萄糖转运中的作用,以期为运动防治代谢性疾病的机制研究提供理论依据。     

Sestrin2在运动防治骨骼肌萎缩中的作用研究进展

骨骼肌约占人体重量的40%,是人体内重要的运动和代谢器官,对于维持机体正常生命活动至关重要。长期卧床、骨骼肌去神经支配、营养不良、增龄等因素均会导致骨骼肌萎缩的发生。运动干预作为一种经济、有效的肌萎缩防治手段,目前已广泛应用于临床骨骼肌萎缩的治疗,但其机制尚未完全明了。研究发现,应激诱导蛋白Sestrins介导了运动调节机体代谢以延缓衰老的进程,且有氧运动显著增加骨骼肌Sestrin2的表达。本文总结近些年来国内外有关Sestrin2在运动防治骨骼肌萎缩中的作用研究进展,分析Sestrin2介导运动改善骨骼肌萎缩的可能机制,以期为运动干预防治肌萎缩提供新的理论依据。     

游离脂肪酸可抑制大鼠骨骼肌对葡萄糖的摄取和利用

目的：观察游离脂肪酸对大鼠骨骼肌葡萄糖转运蛋白4（GLUT4）基因及蛋白表达的影响。方法：分离、培养新生Sprague-Dawley大鼠骨骼肌细胞,分别与软脂酸（0．25mmol/L)或油酸（0．125mmol/L)孵育12、24、36h,提取蛋白后用Western印迹法检测葡萄糖转运蛋白4（GTUT4）的蛋白水平;用斑点和印迹杂交法检测骨骼肌细胞内GLUT4 RNA含量的变化。结果：经软脂酸和油酸孵育12、24、36h后骨骼肌细胞GLUT4的蛋白和RNA水平均显著降低（P＜0．05）。结论：游离脂肪酸可抑制葡萄糖转运蛋白4的基因及蛋白表达。     

缺氧和肾上腺素对骨骼肌葡萄糖转运的影响

目的:研究缺氧和肾上腺素对胰岛素和收缩诱导的骨骼肌葡萄糖转运速率的影响和作用机理。方法:利用同位素双标法,测定缺氧和肾上腺素存在条件下,胰岛素或肌肉收缩引起大鼠离体比目鱼肌2 -脱氧葡萄糖(2 -DG)和3-甲基葡萄糖(3-MG)转运的速率。结果及结论:(1)在缺氧和胰岛素联合刺激下,肌肉2 -DG转运速率部分叠加,而3-MG则没有,表明葡萄糖转运速率增加是磷酸化加速而非跨膜转运加快所致。(2 )缺氧和收缩双重刺激导致比目鱼肌葡萄糖转运速率出现部分叠加作用,提示收缩和缺氧调节葡萄糖转运的机制可能因肌纤维不同而有所不同。(3)药理性大剂量肾上腺素引起静态肌肉葡萄糖转运速率下降,可能与骨骼肌血管壁α-肾上腺素能受体和β-肾上腺素能受体同时兴奋有关。(4)大剂量肾上腺素可抑制胰岛素或收缩诱导的2-DG和3-MG转运,表明当胰岛素或收缩存在时,肾上腺素可在跨膜和磷酸化两个位点影响葡萄糖的转运摄取。     

胰岛素增强犬在体缺血心肌细胞GLUT4移位与葡萄糖摄取的研究

为观察胰岛素对犬在体缺血心肌葡萄糖转运子4（GLUT4）移位和葡萄糖摄取的作用,用自动分析仪测定生理代谢参数,用免疫印迹和免疫荧光法检测GLUT4。结果发现,胰岛素使缺血心肌细胞质膜GLUT4明显增加,同时伴葡萄糖摄取增多,缺血区冠状动－静脉葡萄糖浓度相差近4倍。提示心肌缺血时,应用胰岛素有助于增加心肌葡萄糖的摄取和利用。     

运动与骨骼肌单羧酸转运蛋白1和4研究进展

单羧酸转运蛋白1和4(MCT1和MCT4)是骨骼肌主要的乳酸转运体。运动时肌肉产生大量乳酸,可诱导骨骼肌MCT1/MCT4表达以促进乳酸的跨膜转运和氧化利用,其中MCT1对运动的敏感性较高,而MCT4更易受高强度运动训练的影响。不同运动方案对MCT1/MCT4表达的影响有所不同。研究表明,运动可在转录水平上调控骨骼肌MCT1/MCT4的表达。运动与骨骼肌乳酸转运体MCT1/MCT4的研究有助于更好地了解运动与骨骼肌代谢的关系,为提高运动员运动能力,减少骨骼肌乳酸堆积提供新思路和研究作用靶点。     

不同浓度肌酸对骨骼肌收缩能力和葡萄糖跨膜转运速率的影响

目的 :研究不同浓度特别是高浓度肌酸在离体条件下对骨骼肌收缩能力以及对葡萄糖跨膜转运进入骨骼肌细胞速率的影响。方法 :对在不同肌酸浓度孵育液中的大鼠比目鱼肌进行最大强直等长收缩刺激 ,分析收缩力输出量时间变化曲线和收缩力总量 ,并用同位素双标法测定肌肉收缩后葡萄糖跨膜转运速率。结果 :大剂量肌酸浓度条件下骨骼肌收缩力明显下降 (P <0 0 5 ) ,并存在剂量———反应的负相关关系 (P <0 0 5 )。当肌酸浓度在正常范围内时 ,骨骼肌收缩力保持在较高水平。在各种肌酸浓度下葡萄糖转运速率改变不明显 (P >0 0 5 )。结论 :离体条件下高浓度肌酸对骨骼肌收缩能力造成不利影响 ,提示运动员应适量补充肌酸 ,不可大量或超量使用 ,以免对运动能力造成负面影响。骨骼肌收缩后葡萄糖跨膜转运的速率不受肌酸的影响     

运动促进大鼠骨骼肌细胞葡萄糖运载体4的转位

目的 :研究运动对SD大鼠骨骼肌细胞葡萄糖运载体 4 (GLUT4 )转位机制的影响。方法 :将SD大鼠随机分为 2组 :对照组和运动组。运动组大鼠进行 6周游泳训练。以Western印迹法对 2组大鼠骨骼肌细胞内膜和外膜的GLUT4含量进行检测 ,同时实验前后检测大鼠血清胰岛素和血糖浓度。结果 :运动组大鼠经过 6周游泳训练 ,与对照组大鼠相比 ,骨骼肌细胞内膜GLUT4含量增加 16 0 % (P <0 0 1) ,细胞外膜GLUT4含量增加 71 9% (P <0 0 1)。结论 :运动可促进骨骼肌细胞内膜GLUT4向细胞外膜转位 ,从而提高肌细胞对葡萄糖的摄取和利用。     

急性递增负荷跑台运动对小鼠腓肠肌自噬和葡萄糖转运功能的影响

目的:观察急性递增负荷跑台运动对腓肠肌自噬和葡萄糖转运功能的影响,探讨运动激活自噬对骨骼肌葡萄糖转运功能的作用.方法:健康雄性4周龄ICR小鼠适应性喂养3天,然后随机分为安静对照组(Con组,n=6只)和急性递增负荷跑台运动组(n=24只).急性递增负荷跑台运动组小鼠运动力竭后根据恢复时间再分为运动后即刻组(0h组,n...     

Sestrin2/3在有氧运动改善骨骼肌胰岛素抵抗中的作用研究进展

<正>机体组织细胞对胰岛素敏感性降低引发组织糖摄取和利用效率下降,即临床常见的胰岛素抵抗(insulinresistance,IR)。许多代谢相关疾病如肥胖、2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)、血脂代谢紊乱等患者均存在不同程度的IR。有氧运动因其具有促进机体能量代谢、改善细胞胰岛素信号敏感性等特点,目前已成为临床防治代谢性相关疾病的重要干预手段之一。     

运动诱导骨骼肌葡萄糖摄取的细胞内机制

运动时,钙离子(由PKC介导)的前馈调节和细胞内代谢变化的反馈调节(由AMPK介导)是骨骼肌葡萄糖摄取的细胞内机制,一氧化氮、糖原和缺氧可能也参与其中.在恢复期,胰岛素敏感性提高似乎与胰岛素信号增强无关,而依赖于糖原水平.肌糖原含量是骨骼肌葡萄糖摄取的重要调节因素,它既能影响胰岛素信号瀑布,也能影响收缩介导的或AICAR诱导的AMPK活化,还影响糖原合成酶的亚细胞定位和活性.骨骼肌葡萄糖代谢的运动适应与MAPK信号瀑布有关.     

钠依赖二羧酸转运蛋白3和葡萄糖对肾小管上皮细胞琥珀酸转运的影响

目的　探讨钠离子依赖的二羧酸转运蛋白 3(NaDC3)对细胞能量代谢的作用以及NaDC3不同表达和不同葡萄糖浓度对肾小管上皮细胞琥珀酸转运的影响。方法　应用Westernblot明确正义转染、反义转染、空质粒转染 (pcDNA3)及未转染的人近曲肾小管上皮细胞 (HKC)中细胞hNaDC3蛋白表达的差异 ,用毛细管电泳技术测定不同时间点或同一时间不同葡萄糖浓度时细胞摄取缓冲液中琥珀酸的量。结果　正义转染细胞hNaDC3蛋白表达增强 ,约是未转染HKC细胞的 1 5倍 ,缓冲液中琥珀酸含量下降较快 ,琥珀酸摄取增快。反义转染细胞hNaDC3蛋白表达下降 ,约是未转染HKC细胞的 2 / 3,但两者缓冲液中琥珀酸含量下降差异无统计学意义 (P >0 0 5 )。空质粒转染对hNaDC3蛋白表达和琥珀酸摄取无明显影响。随葡萄糖浓度增加 ,缓冲液中琥珀酸含量下降增快。结论　hNaDC3蛋白过表达可加速三羧酸循环中间代谢产物的转运 ,葡萄糖对hNaDC3底物的转运有促进作用     

心肌细胞葡萄糖转运蛋白4的转运调控及与心肌活力关系的研究进展

葡萄糖是心肌能量代谢的主要底物之一,在心肌缺血时是心肌的主要能量来源。葡萄糖通过细胞膜进入细胞内是心肌细胞葡萄糖代谢的第一步,也是心肌细胞利用葡萄糖的主要限速步骤。葡萄糖是依靠细胞膜上的葡萄糖转运蛋白（GLUTs）而进入细胞内的,GLUT4是心肌细胞主要的葡萄糖转运载体。GLUT4的质和量对心肌葡萄糖的跨膜转运起着决定性作用。因此,明确心肌葡萄糖转运及心肌细胞GLUT4的基因表达调控机制、转位调控机制、内在活性调控机制,对临床诊断心肌能量代谢性疾病具有重要意义。该文对近年来有关心肌葡萄糖转运及GLUT4调控方面的研究进行综述。     

mTOR复合物在有氧运动改善小鼠骨骼肌糖代谢过程中的作用北大核心CSCD

目的:探讨运动及饮食对小鼠骨骼肌mTOR复合物及胰岛素信号通路蛋白活性的影响,分析高脂状态下运动在改善高脂饮食诱导的小鼠胰岛素抵抗过程中的作用机制,以便为运动改善机体代谢稳态提供新的理论依据。方法:随机将50只C57BL/6小鼠分为正常饮食组(C组,n=10)及高脂饮食组(n=40),分别给予正常及高脂饲料喂养6周,随后再根据口服糖耐量(OGTT)和空腹胰岛素检测结果取高脂饮食组中25只成模小鼠随机分为高脂安静组(H组,n=10)和高脂运动组(HE组,n=15)。H组和HE组继续喂以高脂饲料,同时HE组小鼠施以8周、强度为75%VO2max有氧跑台运动干预(12 m/min、60 min/天、5次/周)。8周后麻醉处死、取材,Western Blot检测小鼠比目鱼肌胰岛素信号通路相关蛋白表达,免疫共沉淀法分别检测比目鱼肌和腓肠肌Raptor-mTOR及Rictor-mTOR结合情况。结果:(1)在以氧化型肌纤维为主的比目鱼肌纤维,与C组相比,H组p Akt-T308(P<0.05),pIRS1-S307(P<0.001)位点的表达显著降低,而pS6K1-T389(P<0.05)显著增高,Raptor-mTOR结合量明显增加(P<0.05),而Rictor-mTOR结合量明显降低(P<0.05);与H组小鼠对比发现,HE组p Akt-S473(P<0.05)、pAkt-T308(P<0.05)、pAMPKα-T172(P<0.05)、pIRS1-S307(P<0.001)均显著增加,而p S6K1-T389表达、Raptor-mTOR结合量均显著降低(P<0.05),Rictor-mTOR结合量则显著增加(P<0.05)。(2)在小鼠腓肠肌纤维,与C组相比,H组Raptor-mTOR结合量显著增加(P<0.05),而Rictor-mTOR结合量虽有增加趋势,但无统计学显著意义(P>0.05);与H组对比,HE组Raptor-mTOR显著降低(P<0.05),Rictor-mTOR虽有降低趋势,但无显著意义(P>0.05)。结论:8周有氧跑台运动干预可有效逆转C57BL/6小鼠由高脂饮食诱导的代谢稳态失衡,其机制可能是通过抑制比目鱼肌纤维Akt/mTORC1信号,激活Akt/mTORC2信号通路实现的。     

急性运动对骨骼肌肌浆网钙转运功能的影响

肌浆网（ＳＲ）在调节骨骼肌收缩一舒张过程中发挥重要作用。我们在本研究中采用持续运动方式观察急性运动对ＳＲ钙转运能力的影响，发现运动后股四头肌ＳＲＣａ２＋－Ｍｇｚ＋－ＡＴＰａｓｅ水解活性下降１８．３１％（Ｐ＜０．０１），ＳＲＣａ２＋－ＡＴＰａｓｅ水解活性下降１８．４７％（Ｐ＜０．０１）；ＳＲＣａ２＋转运能力明显下降，表现为ＳＲＣａ２＋初始摄取率和ＳＲＣａ２＋最大转运能力分别下降５７．７９％（Ｐ＜０．０１）和５５．９８％（Ｐ＜０．０１）。本研究结果提示急性运动后ＳＲＣａ２＋摄取功能下降可能与运动性骨骼肌疲劳密切相关。     

过度训练对大鼠骨骼肌糖原含量、AMPK活性及肌膜GLUT4的影响

目的:观察过度训练后大鼠骨骼肌糖原含量、AMPK活性和肌膜GLUT4蛋白含量的变化,探讨过度训练与骨骼肌葡萄糖代谢之间的联系。方法:27只SD大鼠随机分为安静对照组(A组),大强度运动组(B组)和过度训练组(C组)。B、C组进行9周大强度耐力训练,其中B组每天训练60分钟,C组每天训练120分钟,每周训练6天。9周后分别测定各组大鼠腓肠肌糖原、AMPK活性和肌膜GLUT4含量。结果:与A组比较,B组肌膜GLUT4升高,AMPK活性显著提高,肌糖原含量有上升趋势;C组肌膜GLUT4明显低于B组,AMPK活性受到抑制,但肌糖原含量正常。结论:过度训练状态下,大鼠肌肉AMPK活性降低,GLUT4蛋白向肌膜转位受抑,可能影响肌膜葡萄糖的转运。本实验结果不支持过度训练的糖原耗竭学说。     

运动训练和补充肌酸增强大鼠骨骼肌葡萄糖转运能力

目的 :探讨运动训练和营养补剂对骨骼肌糖代谢能力的影响。方法 :以成年雄性SD大鼠为研究对象 ,采用正交设计法安排实验 ,研究耐力游泳训练、间歇高强度训练、肌酸、谷氨酰胺四因素对大鼠安静状态下或耗竭运动后恢复期骨骼肌葡萄糖转运能力的影响 ,实验为期 2周。结果 :糖原耗竭运动后 1小时 ,间歇高强度训练大鼠骨骼肌葡萄糖转运显著增高 (P <0 0 5 ) ;耗竭运动后6～ 2 4小时 ,耐力训练大鼠骨骼肌葡萄糖转运呈持续增强的趋势 ;补充肌酸或谷氨酰胺对耗竭运动后恢复期大鼠骨骼肌葡萄糖转运未见明显影响 ,但耐力训练或补肌酸均能使安静状态下胰岛素刺激的葡萄糖转运显著增强 (P <0 0 5 )。结论 :( 1)耐力训练和间歇高强度训练均能增强大鼠骨骼肌葡萄糖转运能力。 ( 2 )补充肌酸或谷氨酰胺对大鼠骨骼肌葡萄糖转运无影响。 ( 3)耐力训练和补肌酸可增强胰岛素敏感性 ,使胰岛素刺激的肌肉葡萄糖转运增加     

mTORC2在运动调节机体骨骼肌糖代谢中的作用研究进展

运动可通过调节骨骼肌代谢,从而调节机体能量稳态。哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)作为机体组织细胞重要的能量感受器,在调控机体代谢过程中发挥重要作用,其中mTOR复合物2(mTORC2)对糖、脂代谢过程产生重要影响,且有氧运动可促进骨骼肌mTORC2的表达。本文主要总结mTORC2在运动调节骨骼肌葡萄糖代谢中作用的研究进展,分析其潜在作用机制,为揭示运动防治代谢性疾病的机制提供理论参考。     

运动与骨骼肌脂肪酸转运膜蛋白研究进展

与脂肪酸转运和氧化相关的脂肪酸转运膜蛋白主要包括两类——脂肪酸结合蛋白(fattyacid binding protein,FABP)和脂肪酸转运蛋白(fatty acid transport protein,FATP)。近年来对其进行了很多研究,FABP中关于脂肪酸转位酶(fatty translocase/cluster of differentiation 36,FAT/CD36)的研究较多,FAT/CD36与膜脂肪酸结合蛋白(plasma membrane fatty acid binding protein,FABPpm)均可通过腺苷酸一磷酸激活蛋白激酶(adenine monophosphate protein kinase,AMPK)和肌肉收缩激活从而引起转位,而FATP中研究得较多的主要是FATP-1和FATP-4,二者与运动以及骨骼肌脂肪酸转运均密切相关。