敲除MSTN基因可上调骨骼肌胰岛素信号通路并减轻2型糖尿病小鼠胰岛素抵抗

目的:探究肌肉生长抑制素(myostatin,MSTN)基因敲除对2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)小鼠胰岛素抵抗及骨骼肌胰岛素信号通路的影响。方法:将12只野生型(wild type,WT)、12只杂合型(MSTN+/-)和12只纯合型(MSTN-/-)雄性小鼠随机各分为2组,每组6只,分别为WT组、MSTN+/-组、MSTN-/-组、WT+DM组、MSTN+/-+DM组和MSTN-/-+DM组,前3组小鼠给予普通饮食,后3组小鼠给予高脂饮食及小剂量链脲佐菌素注射,构建T2DM模型。造模后检测小鼠抓力、转棒力竭时间;测定小鼠体质量、体长、腹围、腓肠肌质量、白色脂肪质量并计算腓肠肌比重、白色脂肪比重,测定空腹血糖(fasting blood glucose,FPG)、空腹血清胰岛素(fasting serum insulin,FIns)水平并计算胰岛素敏感指数(insulin sensitivity index,ISI)、稳态模型胰岛素抵抗指数(homeostasis mod-el assessment-insulin resistance index,HOMA-IR);进行葡萄糖耐量实验(glucose tolerance test,GTT)和胰岛素耐量实验(insulin tolerance test,ITT)并测定曲线下面积(area under curve,AUC);HE染色分析腓肠肌细胞形态及横截面积;Western blot法测定胰岛素受体(insulin receptor,InsR)、葡萄糖转运体4(glucose transporter 4,GLUT4)水平及胰岛素受体底物1(insulin receptor substrate 1,IRS1)、磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3 kinase,PI3K)、蛋白激酶B(protein kinase B,Akt)和糖原合成酶激酶3β(glycogen synthetase kinase 3β,GSK3β)的蛋白及磷酸化水平。结果:造模后,与WT组比较,WT+DM组小鼠体质量、腹围、腓肠肌比重、抓力、转棒力竭时间、FIns水平、ISI及腓肠肌细胞横截面积均降低(P<0.05),白色脂肪比重、FPG水平、HOMA-IR、GTT-AUC、ITT-AUC均升高(P<0.05),InsR和GLUT4蛋白水平及IRS1、PI3K、Akt和GSK3β磷酸化水平均降低(P<0.05)。与WT组比较,造模后的MSTN-/-组小鼠体质量、体长、腹围、腓肠肌比重、抓力、ITT-AUC、腓肠肌细胞横截面积增大(P<0.05),GTT-AUC减小(P<0.05),GLUT4蛋白水平及PI3K和Akt、GSK3β磷酸化水平升高(P<0.05)。与WT+DM组比较,MSTN-/-+DM组体质量、体长、腹围、腓肠肌比重、抓力、ISI、腓肠肌细胞横截面积增大(P<0.05),白色脂肪比重、HOMA-IR、GTT-AUC和ITTAUC减小(P<0.05),InsR、GLUT4蛋白水平及IRS1、PI3K、Akt、GSK3β磷酸化水平升高(P<0.05)。结论:抑制MSTN表达可引起肌量、肌力增加以及肌细胞肥大,上调胰岛素信号通路相关分子表达,减轻胰岛素抵抗,可在一定程度上拮抗T2DM对小鼠肌量、肌力及胰岛素信号通路的负性影响,改善糖耐量及胰岛素抵抗。