长期耐力训练和抗阻训练对原代人类骨骼肌干细胞中胰岛素作用的影响

《Physiological Reports》：Effects of habitual endurance and resistance exercise on insulin action in primary human skeletal muscle stem cells

肌肉干细胞中耐力与抗阻训练对胰岛素作用的效应及脂肪酸诱导的抵抗研究。两种训练模式在胰岛素刺激的糖原合成、葡萄糖氧化及Akt/AS160磷酸化方面无显著差异，均无法抵消脂肪酸处理的胰岛素抵抗。但运动组肌干细胞基础胰岛素作用增强。表明运动改善胰岛素敏感性，但无模式特异性保护机制。

　　本研究探讨了长期进行耐力训练和抗阻训练对人类骨骼肌干细胞（HSkMCs）中胰岛素作用的影响，以及这些训练是否能够提供对脂肪酸诱导的胰岛素抵抗的保护作用。研究对象包括习惯性进行耐力训练者、抗阻训练者和久坐不动的对照组，每组人数为8至9人。研究的主要目的是通过检测胰岛素刺激下的糖原合成、葡萄糖氧化以及胰岛素信号传导（如Akt和AS160的磷酸化）来评估不同运动模式对胰岛素作用的潜在影响。此外，还通过脂肪酸处理来模拟胰岛素抵抗，以评估运动训练是否能提供一定的保护。

在实验设计中，研究者首先从受试者的股四头肌中获取肌肉活检样本，并通过酶解和细胞分离技术获得HSkMCs。这些细胞随后在体外进行培养，以模拟人体内的生理环境。在细胞培养过程中，研究人员使用了特定的培养基和细胞培养条件，确保实验结果的可靠性和可重复性。实验中，HSkMCs被分为不同组别，分别接受胰岛素刺激或脂肪酸处理，并测量其对胰岛素的反应情况。

研究结果显示，在基础状态和胰岛素刺激下，耐力训练组和抗阻训练组的HSkMCs在糖原合成、葡萄糖氧化以及Akt和AS160的磷酸化方面没有显著差异。这一发现表明，无论是耐力训练还是抗阻训练，其对HSkMCs的胰岛素作用并无明显影响。然而，当将耐力训练和抗阻训练组的数据合并后，与久坐不动的对照组相比，HSkMCs表现出更高的胰岛素刺激下的糖原合成速率。这说明，尽管两种训练方式在HSkMCs的胰岛素信号传导上没有差异，但长期的运动训练仍能提高肌肉对胰岛素的敏感性。

在脂肪酸处理的实验中，无论是耐力训练组还是抗阻训练组，其HSkMCs在胰岛素刺激下的糖原合成和葡萄糖氧化均受到抑制，且没有显示出与久坐对照组相比的差异。这表明，尽管长期的运动训练能够改善胰岛素敏感性，但并不能提供对脂肪酸诱导的胰岛素抵抗的内在保护。因此，研究结果提示，虽然耐力和抗阻训练都能提升肌肉对胰岛素的反应，但在面对脂肪酸等代谢挑战时，其保护作用可能有限。

从更广泛的角度来看，运动训练对胰岛素作用的影响可能受到多种因素的调节，包括个体的运动习惯、训练强度和持续时间、以及所测量的胰岛素作用指标。例如，一些研究表明，耐力训练和抗阻训练对胰岛素敏感性的改善可能体现在不同的生理指标上，如空腹胰岛素水平、HOMA-IR（胰岛素抵抗指数）和急性胰岛素反应等。然而，这些指标在不同的研究中可能表现出不同的结果，这可能是由于实验设计、受试人群的差异以及所采用的检测方法不同所致。

研究还指出，HSkMCs在体外实验中能够反映人体骨骼肌的胰岛素作用情况，但其特性仍然受到供体个体的影响。这意味着，HSkMCs虽然能够提供重要的机制性见解，但它们不能完全代表整个身体的代谢状态。因此，在解释研究结果时，需要考虑到这些细胞在体外环境下的局限性，以及它们如何与体内复杂的代谢过程相互作用。

此外，研究还强调了长期运动训练的重要性。尽管短期的运动干预可能对胰岛素敏感性产生一定的改善效果，但为了观察到更显著的细胞层面的变化，可能需要更长时间的运动刺激。研究中使用的HSkMCs来自长期进行耐力和抗阻训练的个体，其运动量远超美国运动医学会（ACSM）推荐的每周150分钟中等强度有氧运动的标准。这种长期的运动训练可能在某些方面对细胞代谢产生更深远的影响，但研究并未发现其在胰岛素信号传导或脂肪酸诱导的胰岛素抵抗中表现出显著的差异。

值得注意的是，尽管脂肪酸处理导致了胰岛素敏感性的下降，但研究者并未发现耐力训练和抗阻训练在这一方面存在显著的保护作用。这可能与脂肪酸对胰岛素信号通路的影响机制有关，也可能与HSkMCs在体外环境下的反应特性有关。研究中提到，脂肪酸处理可能影响糖原合成和葡萄糖氧化，但这些变化并不一定与胰岛素信号传导的改变直接相关。因此，未来的研究可能需要进一步探讨脂肪酸对细胞代谢的其他潜在机制，例如脂肪酸氧化和储存过程。

研究的局限性包括样本量较小，尤其是耐力训练和抗阻训练组的样本数量仅为5到6人，这可能限制了研究结果的统计效力。此外，研究并未对受试者的饮食进行严格控制，这可能对实验结果产生一定的干扰。尽管所有受试者均为健康个体，但不同个体的营养摄入情况可能会影响胰岛素作用和脂肪酸代谢。因此，未来的研究可以考虑引入更严格的饮食控制措施，以更准确地评估运动训练对胰岛素敏感性的长期影响。

综上所述，本研究揭示了耐力训练和抗阻训练在改善HSkMCs胰岛素作用方面的相似性，同时也指出，长期运动训练虽然能够提升肌肉对胰岛素的敏感性，但其对脂肪酸诱导的胰岛素抵抗的保护作用并不明显。这一发现对于理解不同运动模式对胰岛素敏感性的潜在影响具有重要意义，并为进一步研究运动与代谢之间的关系提供了新的视角。未来的研究可以结合更广泛的实验设计和更严格的控制条件，以深入探讨运动训练对胰岛素作用的长期影响及其潜在的分子机制。