運動與胰島素抵抗

鄒德明

1 胰島素抵抗

胰島素抵抗是指胰島素作用的靶器官對胰島素作用的敏感性下降，即正常劑量的胰島素產生低于正常生物學效應的一種狀態。是一定量的胰島素產生的生物學效應低于預計水平。1999年世界衛生組織（WHO）確定代謝綜合征中的胰島素抵抗標準是由高胰島素葡萄糖鉗夾技術測定的葡萄糖利用率低于當地人群下1/4位點。在國內流行病學或臨床研究時，胰島素抵抗程度可應用HOMA—IR進行估測，可用所研究特定人群的上4分位數作為胰島素抵抗的分割點[1]。

胰島素抵抗評估標準

近半個世紀以來，國內外學者依據葡萄糖與胰島素相互作用的原則，相繼提出了各種在體測定或估測胰島素敏感性的方法，大致可分為精確測定法及簡易估測法兩大類。精確 測定體內胰島素敏感性的方法有：高胰島素正葡萄糖鉗夾技 術、擴展葡萄糖鉗夾技術、微小模型和靜脈胰島素耐量試驗、 短時胰島素耐量試驗。其中高胰島素正葡萄糖鉗夾技術是評價機體胰島素對葡萄糖作用的“金標準”。我們應用擴展葡萄糖鉗夾技術的研究結果顯示[2]：

（1）正常體重=正常 糖耐量個體的葡萄糖利用率（即葡萄糖消失率，rd）測定值為4.0～10.4mg`kg-1`min-1其下限值為4.93mg`kg-1min-1，可以將低于該值者判斷為胰島素抵抗。

（2）超重和（或）肥胖者較正常體重者，胰島素介導的葡萄糖利用率降低，主要表現為糖原合成障礙，并伴有胰島素抑制脂質氧化及血FFA水平的作用減弱。

局部體脂中，以腹內脂肪增加對胰島素抵抗的影響最顯著。簡易估測法有：與空腹血糖、胰島素有關的指數包括：空腹胰島素水平、穩態評估法（HOMA）得出的胰島素抵抗指數（HOMA_IR）、空腹血糖與胰島素乘積的倒數（IAI）；與口服葡萄糖耐量試驗（OGTT）相 關的指數包括，總體胰島素敏感性指數（ISI）和胰島素曲線下面積等，其中以HOMA 及 IAI與鉗夾技術測定的精確胰島素敏感指數相關性最好。

2 運動對胰島素抵抗的影響

2.1 間歇低氧運動對胰島素的影響

間歇低氧運動可以有效降低胰島素抵抗機體脂肪含量而增加肌肉比重，說明間歇低氧運動干預可促使胰島素抵抗機體成分向正常化發展。間歇低氧運動可以有效降低胰島素抵抗機體血脂TC、TG 和LDL-C及提高HDL-C水平，提示間歇低氧運動干預可改善胰島素抵抗機體血脂代謝。

2.2 運動對胰島素抵抗大鼠骨骼肌IRS-1與Tyr磷酸化及氧化應激的影響

運動增強胰島素抵抗大鼠胰島素敏感度主要是通過降低骨骼肌氧化應激程度，進而增加IRS-1酪氨酸磷酸化水平實現的。降低胰島素抵抗大鼠骨骼肌內氧化應激程度，提高IRS-1 酪氨酸磷酸化水平及IRS-1的表達可能是運動改善 胰島素抵抗的重要途徑之一。這可能與運動通過提高骨骼肌細胞抗氧化酶表達降低氧化應激程度，進而激活胰島素信號轉導途徑中的關鍵蛋白表達有關。而在這個過程中，IRS-1酪氨酸磷酸化水平的增加對胰島素敏感度的提高可能更重要一些。

2.3 運動對胰島素抵抗大鼠瘦素及其受體表達的影響

IR模型大鼠血清瘦素明顯 升高，瘦素受體蛋白和mRNA表達下降，并與IRI相關。有研究顯示，瘦素可直接作用于胰島細胞瘦素受體，抑制胰島素的分泌，從而減少脂肪合成，促進脂肪分解[3]；瘦素受體表達下降，盡管循環中瘦素水平高，但效應減低，形成所謂瘦素抵抗[4]。組織瘦素受體表達減弱是造成IR的主要原因。二甲雙胍和運動均能降低血清瘦素水平，上調組織中瘦素受體表達。與二甲雙胍組比較，運動上調瘦素受體作用似更強。運動組FPG、FINS及IRI水平與二甲雙胍組比較無顯著性差異，提示還存在改善IR的其他機制，需要進一步研究。 綜上所述，IR大鼠存在明顯的高瘦素血癥與瘦素受體表達下調，并與IR密切相關。運動可以降低胰島素大鼠血清瘦素和上調組織瘦素受體的表達，緩解瘦 素抵抗，這可能是運動改善IR的機制之一。

2.4 長期有氧運動對胰島素抵抗大鼠心肌GLUT4含量的影響

經典胰島素信號轉導通道是指胰島素通過與靶細胞表面特定的受體結合從而引起受體僅、B亞單位酪氨酸殘基發生磷酸化，使胰島素受體激活，再磷酸化細胞內許多特定的信號蛋白。在其中蛋白激酶B（AKT）有著重要的作用[5]。當 AKT-l激活后，直接或間接抑制了心肌的FFA代謝，從而加強了心肌細胞葡萄糖代謝，當發生IR時，代謝各徑路均受到抑制，因此AKT-l磷酸化也被抑制，導致循環FFA增加，心肌細胞膜GLUT4降調，使心肌對葡萄糖利用出現障礙，對心肌的脂毒性相應增加。久而久之，心肌容易受損發生形態與功能改變。此外，長期有氧耐力運動改善心肌的胰島素敏感性可能與改善心肌細胞的葡萄糖氧化供能有關，研究顯示， GLUT4在心肌細胞膜上的表達量決定了細胞的葡萄 糖氧化速率。而脂肪酸作為能量來源不如葡萄糖有效，已有研究表明將能量底物的來源由脂肪酸代謝為主轉化為以葡萄糖代謝為主可能更有益于心臟。這可能是長期有氧運動通過改善心肌細胞的能量代謝從而改善機體IR狀態的原因之一。

長期的有氧運動可以明顯降低血液中葡萄糖的濃度，是因為刺激了葡萄糖轉運體GLUT-4蛋白的超常表達和增加GluT-4的轉換和轉運速度。

Hei3rikser等研究發現，持續的有氧運動可提高葡萄糖轉運體GluT-4的基因轉率水平、mRNA表達及GluT-4蛋白，并可以提高胰島素抵抗患者骨骼肌中GluT一4的活性。

2.5 抗阻動對胰島素受體后P13K/Akt/GSK-3信號傳導通路的影響

Saengsirisuwan等對肥胖Zucker鼠進行60min/d跑臺訓練[6]，連續15d，發現比目魚肌的P13K活性顯著增加。Eliete和Arias報道，長期耐力訓練的大鼠，發現P13K磷酸化水平明顯升高。說明有規律的長期運動可改善胰島素在骨骼肌細胞中的作用，提高P13K的活性和磷酸化水平。Frqbsig等通過人體實驗，急性運動后4h，經胰島素處理骨骼肌吸收葡萄糖增加80%，P13K活性明顯高于運動前。Chis等研究也發現，3h大強度運動可以有效增加肝臟細胞細胞質內P13K的活性[7]。說明單次大強度運動對P13K的活性也有一定的影響。曹師承在研究中發現，長期游泳大鼠可以增加骨骼肌對胰島素的敏感性，在比較不同運動強度和取材時間P13K磷酸化和蛋白表達中發現，相同運動強度運動lh后24h取材組P13K磷酸化水平高于lh運動48h取材組，得出結論如強度相同取材時間越短P13K蛋白含量越高。說明取材時間距離末次運動時間越近，P13K蛋白表達含量變化越明顯[8]。關于運動對于P13K-p85的影響，有研究報道稱，運動干預可提高胰島素的敏感性，增強P13K的功能，但卻不影響骨骼肌P13K-p85和其他亞單位基團的蛋白表達。

參考文獻

[1] 賈偉平，陳蕾，項坤三，等擴展高胰島素正葡萄糖鉗夾技術的建立中華內分泌代謝雜志，2001，17 268-271.

[2] 李旭武，翁錫全，林文弢.間歇低氧運動對胰島素抵抗大鼠體成分及血脂指標的影響[J].廣州體育學院學報，2014，04：93-96.

[3]胡瑞萍，昊毅，胡永善.運動對大鼠骨骼肌胰島素信號轉導蛋白表達和活性的影響[J].中國康復醫學雜志，2005，20（6）：409411.

[4]王志國，楊曄.胰島素抵抗與高血壓研究進展[J].中華老年心腦血管病雜志，2006 07：495-496.

[5]Yokota T，Kinugawa s，Himbayashi K，et a1. 0xidativestress in skeletal muscle impairs mitochondrial respirationand limits exercise capacity in type 2 diabetic mice[J].AmJ Physiol Heart Circ Physiol，20D9，297（3）：1069一1077.

[6]許國喜，沈飛.運動對胰島素抵抗大鼠骨骼肌IRS-1與Tyr磷酸化及氧化應激的影響[J].西安體育學院學報，2012，01：89-93.

[7]寧采亭，蔡穎，劉遂心，謝康玲，張文亮，劉元.運動對胰島素抵抗大鼠瘦素及其受體表達的影響[J].中國康復理論與實踐，2013，01：46-49.

[8] Leroy P， Dessolin S， Villageois P， et al. Expression of ob gene in adipose cell. Regulation by insulin [J]. Biol Chem， 1996， 271： 2365-2368.