高原环境对肝脏糖异生的影响及调节机制(2)

　　1. 2. 5 血糖测定 使用自动生化分析仪（ 德国罗氏）检测。

　　1. 3 统计学方法 采用 SPSS17. 0 软件进行统计学分析。采用 One - Way ANOVA 方差分析进行多组间比较，进一步两两比较采用 Tukey 检验。P < 0. 05 为差异有统计学意义。

　　2 结果

　　2. 1 高原暴露大鼠肝脏 G6Pase mRNA 和蛋白表达水平变化 与 C 组比较，大鼠肝组织中 G6Pase 的mRNA 表达水平在 H1、H3 和 H7 组显着增高（ q 值分别为6.52、9.13、4.88,P 值均 <0.05） ,H15 和 H30 组无明显变化（ q 值分别为0.229、0.997,P 值均 >0.05） ,G6Pase蛋白表达水平具有相同的趋势，H1、H3 和 H7 组显着增高（ q 值分别为 9.75、13.5、9.41,P 值均 <0.01） ; H15 和H30 组无明显变化（ q 值分别为 1. 93、0. 371,P 值均 >0. 05） （ 图 1a,b） .

　　2. 2 高原暴露大鼠肝糖原含量和血糖变化 与 C 组比较，H1、H3、H7 组大鼠肝糖原含量明显增多（ q 值分别为 7. 11、33. 3、35. 9,P 值均 < 0. 001） ,而 H15、H30组无明显变化（ q 值分别为 4. 13、0. 352,P 值均 >0. 05） （ 图 2a） .与 C 组比较，各高原暴露组大鼠血糖水平差异均无统计学意义（ q 值分别为 0.40、1.88、3. 03、0. 84、0. 05,P 值均 >0. 05） （ 图 2b） .

　　2. 3 高原暴露大鼠肝脏 FoxO1 的 mRNA 及蛋白表达与 C 组比较，H3、H7、H15 及 H30 组大鼠肝组织FoxO1 的 mRNA 表达水平明显降低，H15 组最低（ H3: q= 6. 38,P < 0. 01; H7: q = 9. 24,P < 0. 001; H15: q =10. 3,P < 0. 001; H30: q = 5. 04,P < 0. 05） ,H30 组较H15组显着增加（ q = 5. 21,P < 0. 05） ; FoxO1蛋白表达水平趋势相同（ q 值分别为 9. 43、12. 50、14. 30、8. 95,P 值均 < 0. 001） ,与 H15 组比较，H30 组蛋白表达水平显着增高（ q =5. 38,P <0. 01） （ 图 3a,b） .

　　3 讨论

　　充足的葡萄糖供给和糖原储备是机体顺利完成高原习服的保证[3,5],因此血糖、糖异生和糖原代谢三者的平衡在高原习服中具有重大意义。G6Pase 是糖异生的关键酶，FoxO1 和 AMPK 是调节肝脏糖异生途径的重要调节因子，活化的 FoxO1 通过与 G6Pase 的基因启动子结合而激活 G6Pase 转录，促进糖异生过程； 活化的 AMPK 则通过降低 FoxO1 和 G6Pase 表达而抑制肝脏糖异生[6 -10].另外，肝糖原含量增高可以抑制 AMPK 活性，而活化的 AMPK 可以抑制糖原合成[11 -16].Vats[17]和 Liu 等[18]发现高原急性暴露大鼠的肝糖原含量明显升高。但是，有关急、慢性高原暴露对肝脏糖异生的影响及机制的研究在国内外少有报道。

　　本研究提示在海拔 4300 m 高原习服过程中，大鼠肝脏糖异生和肝糖原的合成在急性暴露期非常活跃，并且持续时间较长，至少 7 d,慢性暴露期糖异生、糖原合成降至平原对照组水平； 血糖水平保持平衡不变。这说明机体在高原暴露急性期通过活跃的糖异生和糖原合成维持机体血糖稳定，从而保障急性低压低氧暴露时的能量平衡，随着习服时间的延长，机体对能量的需求也逐渐恢复，糖异生及糖原代谢也恢复至平原对照组水平。本研究结果结合作者前期研究表明，作者认为高原环境下机体仍以葡萄糖作为主要供能物质。综上所述，海拔 4300 m 高原习服中（ 1） 葡萄糖的利用和合成始终处于一个动态平衡的状态；（ 2） 高原急性暴露期肝糖异生产生的葡萄糖除了动态维持血糖水平外，大部分还是转化为肝糖原储存起来以备机体利用； （3） 碳水化合物是高原习服中主要的供能物质。所以，对于高原习服不顺利或者因为急性高原暴露引起的高原病，可能存在能量代谢的失衡，根据病情提供外源性的葡萄糖补给可能有利于患者的恢复。

　　此外，还有些不一致的研究结果，例如，有学者发现急性高原暴露期（ 海拔 6000 m） 肝糖原减少[19],血糖增高[17],慢性缺氧（ 海拔 6800 m） 条件下血糖降低[20].Benso 等[21]组织 9 名男性登山者在海拔 5200 m适应 7 周，发现慢性习服期间血糖下降。本实验结果与上述研究结果不同，考虑可能与实验设计及实验条件不同有关。

　　在本实验中，FoxO1 的表达水平在急性高原暴露期逐渐降低，在慢性暴露期则有逐渐升高的趋势。此因子的表达趋势与作者前期研究中 AMPK[4]的表达趋势相似。作者推测急性暴露期肝糖原的增高抑制了 AMPK 的活性，进一步使得 G6Pase 的表达增高，糖异生作用加强，肝脏葡萄糖生成增加。有意思的是，FoxO1 在高原急性暴露期中的表达降低，但其下游靶蛋白 G6Pase 的表达却高于平原对照组。综合分析，可能是 FoxO1 和 AMPK 共同作用于 G6Pase 的结果，二者的作用相互拮抗，它们的"合力"最终决定了G6Pase 的水平，而 AMPK 和 FoxO1 何者占主导地位，可能与机体对葡萄糖的需求有关，可能还有其他的信号通路调节 AMPK 和 FoxO1 的表达，最终决定它们靶基因 G6Pase 的表达水平。这种拮抗作用既有利于保持糖异生过程的稳定，同时有利于高原环境下节约能源降低氧耗，可能也是高原习服的机制之一。结合本研究和前期研究[4]发现，急性高原暴露期 AMPK 对G6Pase 的促进作用强于 FoxO1 对其的抑制作用，从而使得 G6Pase 的表达增加，糖异生增强； 在慢性高原暴露期，FoxO1 和 AMPK 水平仍低于对照组，但两者都有逐渐升高的趋势，而血糖、肝糖原却没有明显变化。

　　可见，建立一个更长时间的动物模型，进一步研究 FoxO1 和 AMPK 在慢性高原暴露的变化及机制，以及两者对糖代谢的调节机制是极其必要的。