本文選題：不同方式運動 + Ⅱ型糖尿病��； 參考：《華東師范大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：骨作為機(jī)體內(nèi)的重要器官組織,其在機(jī)體內(nèi)具有保護(hù)內(nèi)部器官、運動、造血、貯存礦物質(zhì)等重要生物學(xué)作用。而11型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus, T2DM)患病后胰島素分泌減少和胰島素抵抗導(dǎo)致的高血糖,使得骨吸收代謝超過骨形成代謝,骨量和骨密度降低,導(dǎo)致骨質(zhì)疏松甚至骨折的發(fā)生。而適宜運動訓(xùn)練作為調(diào)控骨代謝的有效方式,研究證實其可顯著促進(jìn)骨形成并抑制骨吸收代謝。但目前有關(guān)運動調(diào)控T2DM骨代謝的研究主要集中在骨表型上,其分子生物學(xué)機(jī)制尚不清晰。而G蛋白偶聯(lián)受體48(G protein coupled-receptor 48, GPR48)作為一膜上七次跨膜受體,其在骨組織代謝中起著重要調(diào)控作用。而作為與GPR48具有密切調(diào)控關(guān)系的TGF-β/BMPs和OPG/RANKL/RANK分子軸及其下游CN/NFAT信號通路是調(diào)控骨形成和骨吸收代謝的重要信號通路,而目前生物學(xué)和體育領(lǐng)域內(nèi)有關(guān)GPR48通過以上兩信號通路調(diào)控T2DM骨代謝的相關(guān)研究還鮮有報道并且有關(guān)不同方式運動通過調(diào)控GPR48、TGF-β/BMPs、OPG/RANKL/RANK和CN/NFAT信號通路,進(jìn)而影響T2DM骨代謝的相關(guān)研究亦未見報道。本課題將對T2DM對小鼠骨代謝的影響及其生物學(xué)機(jī)制以及不同方式運動對T2DM小鼠骨代謝的影響及其生物學(xué)機(jī)制進(jìn)行較為系統(tǒng)的研究。目的：探究T2DM對小鼠骨組織表型的影響并從骨形成代謝和骨吸收代謝兩方面對T2DM影響小鼠骨代謝的分子生物學(xué)機(jī)制進(jìn)行研究；探究不同方式運動對T2DM小鼠骨組織表型的影響并從骨形成代謝和骨吸收代謝兩方面對不同方式運動影響T2DM小鼠骨代謝的分子生物學(xué)機(jī)制進(jìn)行研究。本研究希望能為運動防治T2DM骨質(zhì)疏松以及T2DM骨質(zhì)疏松藥物研發(fā)提供一定的理論基礎(chǔ)和藥物靶點。方法：利用高脂膳食并注射鏈脲佐菌素(STZ)法進(jìn)行T2DM小鼠造模,并利用游泳(50min/天,6天/周,共8周)和下坡跑(0.8Km/h,50min/次,坡度-9度,6天/周,共8周)對T2DM小鼠進(jìn)行8周運動訓(xùn)練。結(jié)束后,利用電子稱對T2DM小鼠體重進(jìn)行測量；利用游標(biāo)卡尺和電子稱對T2DM小鼠股骨和脛骨的骨形態(tài)和濕重進(jìn)行測量；利用Micro CT軟件對左側(cè)小鼠股骨遠(yuǎn)端進(jìn)行掃描；利用ALP染液、TRAP染液和茜素紅染液對小鼠顱骨分別進(jìn)行染色；利用石蠟包埋、HE、TRAP和茜素紅染色對小鼠右側(cè)股骨切片進(jìn)行染色；取小鼠BMSCs并利用細(xì)胞原代培養(yǎng)誘導(dǎo)其向OB分化,并利用茜素紅、ALP和Von Kossa染液對OB進(jìn)行染色；取小鼠BMSCs并利用細(xì)胞原代培養(yǎng)誘導(dǎo)其向脂肪細(xì)胞分化并利用油紅O染液進(jìn)行染色；取小鼠BMM并利用細(xì)胞原代培養(yǎng)誘導(dǎo)其向OC分化,并利用TRAP染液進(jìn)行染色；利用RT-PCR技術(shù)對小鼠骨、OB和OC中的相關(guān)細(xì)胞因子mRNA表達(dá)進(jìn)行檢測；利用West-blotting技術(shù)對小鼠骨中相關(guān)蛋白表達(dá)進(jìn)行檢測；利用ELISA去對小鼠血清中IP3和Ca2+濃度進(jìn)行檢測。結(jié)果：第一章(1)與ZC組相比,TC組體重(P0.01)、脛骨濕重(P0.01)、脛骨遠(yuǎn)端冠狀面寬度(P0.05)、脛骨近端冠狀面寬度(P0.05)、股骨濕重(P0.05)、股骨長度(P0.05)、股骨遠(yuǎn)端矢狀而寬度(P0.05)、股骨遠(yuǎn)端冠狀面寬度(P0.01)、股骨松質(zhì)骨BMD(P0.01)、BV(P0.01)、BV/TV(P0.01)、BS(P0.05)、IS(P0.05)、BS/TV (P0.01)、Tb.Th (P0.01)、Tb.N(P0.01)、BS/BV (P0.01)、Tb.Sp(P0.05)、皮質(zhì)骨BMD(P0.01)、IS (P0.05)、BS/BV(P0.05)、Tb.Th (P0.05)、Van Gieson和HE染色結(jié)果均出現(xiàn)顯著性下降。(2)與ZC組相比,TC組顱骨茜素紅和ALP染色顯著下降,GPR48(P0.01)、TGF-β1(P0.01)、Smad2(P0.05)、Smad3(P0.05)、Smad4(P0.01)、BMP-2(P0.01). BMP-9(P 0.01)、Smad1(P0.05)、Smad5(P0.01)、OC(P0.05)、Osx(P0.01)、Runx2(P0.05)、 OCN(P0.05)、BSP(P0.05)、ALP(P0.01)、Coll(P0.05)和OPN(P0.05)的mRNA表達(dá)和GPR48(P0.05)、Smad5 (P0.05)、p-Smad8 (P0.05)、p-Smad2 (P0.01)、 p-Smad3(P0.05)、OPN(P0.05)、p-Smadl(P0.01)、Smad4(P0.05)和Coll(P0.01)的蛋白表達(dá)均顯著下降,OB的茜素紅、ALP和Von Kossa染色結(jié)果顯著下降,脂肪細(xì)胞顯著增多,OB中GPR48(P0.05)、ALP(P0.05)、Runx2(P0.05)、Osx(P0.01)、DMP1(P0.05)和SOST(P0.05)的mRNA顯著下降。(3)與ZC組相比,TC組股骨和顱骨TRAP染色顯著增強(qiáng)、分化產(chǎn)生的OC顯著增多、OC中GPR48(P0.05)、TRAP(P0.05)和NFATcl(P0.05)mRNA表達(dá)晁著變化,IP3(P0.05)和Ca2+(P0.05)濃度顯著升高,GPR48(P0.01)、OPG(P0.01)、RANKL(P0.05)、 RANK(P0.01)、TRAF6 (P0.01)、CN (P0.01)、Src-3 (P0.01)、PLC(P0.01)、 NFATc2(P0.01)、NFATcl(P0.05)、TRAP(P0.01)、C-fos(P0.01)、AP-1 (P0.05)、 CTSK(P0.01)和PU.1(P0.05)的mRNA表達(dá)均出現(xiàn)顯著變化,RANKL (P0.05). RANK(P0.01)、C-fos(P0.05)、C-Src(P0.01)和TRAF6(P0.01)的蛋白表達(dá)亦均出現(xiàn)顯著變化。第二章(1)與TC組相比,TS組體重(P0.01)、股骨濕重(P0.01)和HE染色骨小梁數(shù)量均出現(xiàn)顯著變化,TD組體重(P0.01)、脛骨濕重(P0.05)、脛骨長度(P0.05)、脛骨中間矢狀軸寬度(P0.01)、股骨濕重(P0.01)、股骨遠(yuǎn)端矢狀軸寬度(P0.01)、股骨遠(yuǎn)端冠狀軸寬度(P0.01)和股骨中間狀軸寬度(P0.05)均出現(xiàn)顯著變化,股骨皮質(zhì)骨BV/V(P0.05)、BS/BV(P0.05)、Tb.Th(P0.05)和松質(zhì)骨BMD(P0.01)、BV(P0.05)、 BV/V(P0.01)、 BS(P0.05)、IS (P0.05)、BS/BV(P0.01)、BS/TV(P0.01)、 Tb.Th(P0.05)、Tb.N(P0.01)均出現(xiàn)顯著增多,Van Gieson和HE染色結(jié)果顯示,骨小梁數(shù)量顯著增多。與TS組相比,TD組股骨遠(yuǎn)端矢狀軸寬度(P0.05)、松質(zhì)骨BS/TV(P0.05)、Van Gieson和HE染色結(jié)果顯示,骨小梁數(shù)量顯著增多。(2)與TC組相比,TS組茜素紅和ALP結(jié)果顯著增強(qiáng),GPR48(P0.01)、TGF-β1(P 0.05)、BMP-9(P0.01).Smad5(P0.05)、OC(P0.05)、Osx(P0.01)、OCN(P0.01)、 ALP(P0.05)和Coll(P0.01)的mRNA表達(dá)與GPR48(P0.05)、p-Smad1(P0.05)、 Smad5(P0.05)、p-Smad8(P0.05)、p-Smad2(P0.05)、p-Smad3(P0.05)和OPN(P0.05)的蛋白表達(dá)以及OB中GPR48(P0.05)、Osx(P0.01)、ALP(P0.01)和DMP1(P0.05)的mRNA表達(dá)均顯著上調(diào),OB茜素紅、ALP和Von KOSSa染色結(jié)果顯著增強(qiáng),脂肪細(xì)胞顯著減少。TD組茜素紅和ALP結(jié)果顯著增強(qiáng),骨中GPR48(P0.01)、 TGF-β1(P0.05)、Smad2(P0.05)、BMP-2(P0.05)、BMP-9(P0.01)、Smad1(P0.05)、 Smad5(P0.01)、OC(P0.01)、Osx(P0.01)、Runx2(P0.01)、OCN(P0.01)、ALP(P 0.01)、Coll(P0.01)、OPN(P0.05)和OB中GPR48(P0.05)、Osx(P0.01)、ALP(P0.05)和DMP1(P0.05)的mRNA表達(dá)均顯著上調(diào),骨中GPR48(P0.01)、Smad1(P 0.05)、p-Smad1(P0.01)、Smad5(P0.01)、p-Slnad8(P0.01)、p-Smad2(P0.05)、 p-Smad3(P0.05)、Smad4(P0.05)和Coll(P0.01)的蛋白表達(dá)均顯著上調(diào),OB茜素紅、ALP和Von Kossa染色結(jié)果顯著增強(qiáng),脂肪細(xì)胞顯著減少。與TS組相比,TD組ALP染色顯著增強(qiáng),骨中Smad2(P0.05)、BMP-4(P0.05)、Smad8(P0.05)、OC(P 0.01)、Osx(P0.05)、ALP(P0.05)、Coll(P0.01)和OB中ALP(P0.05)的mRNA表達(dá)均顯著上調(diào),骨中p-Smad1(P0.05)、p-Smad8(P0.05)、p-Smad2(P0.05)、 p-Smad3(P0.05)、Smad4(P0.05)和Coll(P0.05)的蛋白表達(dá)均顯著上調(diào),OB的ALP和Von Kossa染色結(jié)果顯著升高,脂肪細(xì)胞顯著減少。(3)與TC組相比,TS組股骨和顱骨TRAP染色顯著下降,OC數(shù)量減少,OC中GPR48(P0.01)和骨中GPR48(P0.01)、OPG(P0.01)、RANKL(P0.05)、TRAF6(P0.05)、 CN(P0.05)、PLC(P0.01)、NFATc2(P0.05)、TRAP(P0.01)、C-fos (P0.05)、 CTSK(P0.05)和PU.1(P0.05)的mRNA表達(dá)均顯著變化、Ca2+(P0.05)濃度顯著下降,骨中RANKL(P0.05)、C-fos(P0.05)和C-Src(P0.01)蛋白顯著下調(diào)；TD組股骨和顱骨TRAP染色顯著下降,OC數(shù)量減少,OC中GPR48(P0.05)、TRAP(P 0.05)、NFATcl(P0.05)、c-Src(P0.05)和骨中GPR48(P0.01)、OPG(P0.01)、RANKL(P0.01)、RANK (P0.01)、TRAF6(P0.01)、CN(P0.05)、Src-3 (P0.01)、PLC (P0.01)、NFATc2(P0.05)、NFATcl(P0.05)、TRAP(P0.01)、C-fos(P0.05)、 AP-1(P0.05)、CTSK(P0.01)和PU.1(P0.05)的mRNA表達(dá)均顯著變化,IP3(P0.05)和Ca2+(P0.05)濃度均顯著下降,骨中GPR48(P0.01)、RANKL(P0.01)、C-fos(P0.01)、C-Src(P0.01)、RANK(P0.01)和TRAF6(P0.01)蛋白表達(dá)出現(xiàn)顯著變化。與TS組相比,TD組股骨和顱骨TRAP染色顯著下降,OC數(shù)量減少,OC中GPR48 (P0.05)和骨中OPG (P0.05)、TRAF6 (P0.05)、Src-3 (P0.05)、PLC (P0.01)、 TRAP (P0.05)、C-fos(P0.05)、CTSK(P0.05)和PU.1(P0.05)mRNA均顯著變化,1P3(P0.05)和Ca2+(P0.05)濃度均顯著下降；骨中GPR48 (P0.05). RANK(P0.01)和TRAF6 (P0.01)蛋白表達(dá)顯著變化。結(jié)論：第一章：(1)T2DM小鼠骨微細(xì)結(jié)構(gòu)和骨量顯著降低,導(dǎo)致骨質(zhì)疏松的發(fā)生；(2)表達(dá)下調(diào)的GPR48通過抑制TGF-β/BMPs信號通路進(jìn)而抑制成骨細(xì)胞分化及其成骨能力并促進(jìn)脂肪細(xì)胞分化,降低T2DM小鼠骨形成能力；(3)表達(dá)下調(diào)的GPR48通過激活OPG/RANKL/RANK及其下游CN/NFAT信號通路,進(jìn)而促進(jìn)T2DM小鼠破骨細(xì)胞分化,增強(qiáng)T2DM小鼠的骨吸收能力。第二章：(1)下坡跑可顯著提高T2DM小鼠骨微細(xì)結(jié)構(gòu)和骨量并改善骨質(zhì)疏松情況,且其作用效果優(yōu)于游泳運動；(2)下坡跑通過上調(diào)GPR48和TGF-p/BMPs信號通路從而促進(jìn)T2DM小鼠OB分化和成骨能力并抑制脂肪細(xì)胞分化,提高骨形成代謝,且其作用效果優(yōu)于游泳運動；(3)下坡跑通過上調(diào)GPR48進(jìn)而抑制OPG/RANKL/RANK及其下游CN/NFAT信號通路抑制T2DM小鼠OC分化及骨吸收功能,抑制骨吸收代謝,且其作用效果優(yōu)于游泳運動。本研究為防治T2DM骨質(zhì)疏松或骨折的發(fā)生提供一定的理論依據(jù),為T2DM藥物的開發(fā)提供新的藥物靶點。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R87
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本文編號：1835725