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研究目的:全球糖尿病患者人数逐年增加,同时研究证实糖尿病会增加认知功能障碍的发生风险。运动作为糖尿病防治的“五驾马车”之一,一方面可以调节糖尿病患者的血糖水平,另一方面还可以保护神经元可塑性,改善认知功能。高强度间歇训练(HIIT)作为一种强度大、持续时间短的间歇性运动,因其降糖效果显著,在糖尿病的防治过程中已被广泛推荐。然而,HIIT对糖尿病认知功能的影响及相关机制尚不明确。因此,本研究以2型糖尿病大鼠为实验对象,观察8周HIIT跑台运动对其胰岛素抵抗及空间学习记忆能力的影响,分析可能的机制,为运动改善糖尿病认知功能障碍提供实验依据。研究方法:雄性Wistar大鼠(体重160~180g)适应性喂养一周后,随机分为正常对照组(CG,n=8)和糖尿病造模组(DMG,n=32)。糖尿病模型复制方法:4周高脂饲料喂养配合一次低剂量的链脲佐菌素(30mg/kg)腹腔注射。高脂饲料配方:60%普通饲料、18%蛋黄粉、16%白糖、5%猪油和1%胆酸钠。糖尿病模型复制成功标准:注射链脲佐菌素3天和7天后,空腹血糖均>11.1mmol/L。随后,筛选造模成功的大鼠随机分为糖尿病对照组(DG,n=12)和糖尿病运动干预组(DEG,n=12)。DEG大鼠接受每周5次、每次约60分钟、持续8周的HIIT跑台运动干预,具体方案为:热身5~10min,85%~90%VO2max强度运动7min(25m/min),紧接着50%~60%VO2max强度运动3min(15m/min),循环进行4次高低强度间歇训练,最后放松5~10min。干预期间,每周监测大鼠的体重和空腹血糖(FBG)。干预结束后采用Morris水迷宫检测各组大鼠空间学习和记忆能力。随后收集各组大鼠的血清和海马组织样品,采用酶法检测血清甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)的水平;采用酶联免疫吸附法检测血清胰岛素和胰岛素样生长因子1(IGF-1)的水平;依据FBG和胰岛素数据计算胰岛素抵抗指数(HOMA-IR)及β细胞功能指数(HOMA-β);采用HE染色观察海马CA1区神经元形态结构;采用免疫组织化学染色观察海马CA1区β淀粉样蛋白(Aβ)的沉积;采用Western Blot方法检测海马组织胰岛素受体(IR)、胰岛素样生长因子-1受体(IGF-1R)、胰岛素受体底物1(IRS-1)及307丝氨酸位点磷酸化(p-IRS-1)和胰岛素受体底物2(IRS-2)及731丝氨酸位点磷酸化(p-IRS-2)蛋白的表达水平。最后,水迷宫数据采用重复测量方差分析,其余各组数据采用单因素方差分析。P<0.05表示差异具有显著性,P<0.01表示差异具有极显著性。研究结果:(1)与CG组大鼠相比,DG组大鼠血清FBG、TG、TC、LDL和HOMA-IR水平升高,胰岛素、IGF-1、HDL和HOMA-β水平降低(P<0.01或P<0.05)。而HIIT运动干预后,与DG组大鼠相比,DEG组大鼠血清FBG、TG、TC、LDL和HOMA-IR水平下降,胰岛素、IGF-1、HDL和HOMA-β水平升高(P<0.01或P<0.05)。(2)与CG组大鼠相比,DG组大鼠在Morris水迷宫空间探索实验中穿越目标平台次数、目标象限停留时间和在目标象限活动距离比值下降(P<0.01)。而HIIT运动后,与DG组大鼠相比,DEG组大鼠穿越目标平台次数、目标象限停留时间和在目标象限活动距离比值上升(P<0.01或P<0.05)。但Morris水迷宫定位航行实验中各组大鼠逃避潜伏期无显著性差异(P>0.05)(3)与CG组大鼠相比,DG组大鼠海马CA1区HE染色结果显示神经元排列松散,出现间隙,细胞核固缩且染色加深。而HIIT运动干预后,与DG组大鼠相比,DEG组大鼠海马CA1区神经元的结构变化,使其排列整齐,并且胞核清晰、胞质丰富,细胞形态结构趋于正常。(4)与CG组大鼠相比,DG组大鼠海马组织中p-IRS-1和p-IRS-2表达上调,IGF-1R表达下调,Aβ沉积(P<0.01),但IR表达无显著变化(P>0.05)。而HIIT运动干预后,与DG组大鼠相比,DEG组大鼠海马组织p-IRS-1和p-IRS-2表达下调,IGF-1R表达上调(P<0.01),但Aβ沉积与IR表达无显著性变化(P>0.05)。研究结论:(1)8周HIIT运动干预可以降低2型糖尿病大鼠血糖血脂水平,改善胰岛素抵抗。(2)8周HIIT运动干预可以改善2型糖尿病大鼠受损的空间记忆功能,其潜在机制可能与海马胰岛素受体信号通路中p-IRS-1和p-IRS-2表达下调,中枢胰岛素抵抗缓解以及受损的海马神经元结构改善有关。