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目的: 利用慢性低氧高二氧化碳大鼠模型,模拟人体慢性阻塞性肺疾病(Chronicobstructive pulmonary disease,COPD)的病理生理特点,观察该模型骨骼肌中糖代谢相关酶及相关蛋白的表达变化,探讨电刺激对慢性低氧高二氧化碳大鼠骨骼肌AMPK/p38/GLUT-4糖代谢通路的可能影响。 方法: 本实验利用慢性低氧高二氧化碳的动物模型,将成年SPF级雄性SD大鼠24只按照随机数字表随机分成3组:正常对照组(NC)、低氧高二氧化碳组(HH)、低氧高二氧化碳+电刺激组(HE),每组8只。除正常对照组外,其余两组大鼠置于低氧高二氧化碳造模舱中(舱内O2浓度维持在9.0%~11.0%,CO2浓度维持在5.0%~6.0%),每天8h,每周7天,共4周,其余时间与正常对照组处于同一室内(室温20~24℃,相对湿度50%~70%),对照组生活在正常大气环境中,饲养条件3组相同。每天造模后HE组大鼠给予腓肠肌电刺激,HH组及NC组予以捆绑假刺激。造模结束后大鼠空腹尾静脉取血,后麻醉固定,取腓肠肌组织分装保存。(1)血糖值测定;(2)分光光度法,检测大鼠骨骼肌组织LD含量,PFK、CS及LDH的活性;(3)荧光染色,半定量大鼠骨骼肌细胞膜上GLUT-4的表达;(4)蛋白质免疫印迹法(Western blot,WB)检测AMPK、P-AMPK、p38、P-p38、GLUT-4蛋白的表达。 结果: (1)各组大鼠空腹血糖值变化 与NC组相比,HH组血糖明显升高,差异有统计学意义(P<0.01);HE组与HH组相比明显降低,差异有统计学意义(P<0.01)。 (2)腓肠肌组织LD含量,PFK、CS及LDH的活性 HH组大鼠腓肠肌LD含量与NC组相比稍升高(P>0.05),差异无统计学意义;HE组与HH组相比LD含量亦无明显差别(P>0.05);CS与LDH活性HH组相比NC组有明显降低,差异有统计学意义(P<0.01),HE组与HH组相比活性升高,差异有统计学意义;PFK活性HH组与NC组及HH组与HE组大鼠相比均无明显差别,差异无统计学意义(P>0.05)。 (3)腓肠肌组织肌纤维膜上GLUT-4的表达 免疫荧光结果显示,与NC组相比,HH组大鼠骨骼肌肌纤维排列明显紊乱,GLUT-4在肌纤维膜上的表达有明显减低;与HH组相比,HE组骨骼肌形态结构较规则,GLUT-4在肌纤维膜上的的表达明显升高。 (4)腓肠肌组织中AMPK、P-AMPK、p38、P-p38、GLUT-4蛋白的表达 HH组大鼠与NC组相比骨骼肌中P-AMPK、P-p38、GLUT-4蛋白的表达均明显降低,组间比较差异有统计学意义(P<0.01);HE组与HH组相比上述蛋白表达明显增加,差异有统计学意义(P<0.01);三组大鼠骨骼肌中AMPK、p38表达无明显差别,数值差异无统计学意义(P>0.05)。 结论: (1)慢性低O2高CO2可引起大鼠骨骼肌糖代谢向酵解方向转变; (2)AMPK通过调节GLUT-4的表达及其向肌纤维膜的转导参与了慢性低O2高CO2大鼠骨骼肌糖代谢改变的过程; (3)电刺激可能通过AMPK信号通路改善了大鼠骨骼肌GLUT-4在肌细胞膜的表达及转导,增加糖的摄取及利用,改善糖代谢,增加能量产生。