Перечень условных обозначений 3
Введение 5
1 Обзор литературы 8
1.1 Представление о сахарном диабете 8
1.2 Инсулинорезистентность 9
1.3 Механизм поглощения глюкозы 11
1.4 Основной и молекулярный циркадный цикл 22
1.5 Виды моделирования инсулинорезистентности 25
2 Методы исследования 37
2.1 Объект исследования 37
2.2 Дизайн эксперимента 37
2.3 Методы исследования 38
3 Результаты исследования и их обсуждение 45
3.1 Содержание clock в клеточной культуре с2с12 в физиологических
условиях и при инсулинорезистентности 45
3.2 Зависимость пластической функции 0-актина в физиологических
условиях 48
3.3 Содержание белка 0-актин при воздействии физической нагрузки в
нормальной и экспериментальной средах 50
Заключение 52
Список использованной литературы 53
Актуальность темы исследования
Метаболические нарушения, такие как диабет 2 типа и инсулинорезистентность, представляют собой одну из наиболее острых проблем здравоохранения в современном мире [16]. Эти заболевания приводят к серьезным осложнениям, включая сердечно-сосудистые заболевания, повреждение почек, нервной системы и других органов, что значительно ухудшает качество жизни и увеличивает смертность среди пациентов [1]. В условиях глобального увеличения числа людей с ожирением и малоподвижным образом жизни проблема усвоения инсулина становится все более актуальной.
Понимание молекулярных механизмов, лежащих в основе адаптации мышечных клеток к физической активности при нарушениях инсулиновой чувствительности, является ключевым для разработки эффективных лечебных и профилактических стратегий [2]. Клеточная культура C2C12, представляющая собой модель мышечных клеток, позволяет изучать эти процессы на клеточном уровне с высокой точностью и воспроизводимостью [14]. Исследование, направленное на выяснение того, как физическая активность влияет на пластическую функцию этих клеток, может раскрыть новые подходы к улучшению метаболического здоровья.
Учитывая важность суточных колебаний в усвоении инсулина и их влияние на метаболические процессы, исследование, фокусирующееся на временной динамике этих изменений в ответ на физическую активность, может предоставить ценные данные для оптимизации режимов тренировок и физических нагрузок. Это, в свою очередь, может привести к созданию более эффективных программ физической активности для людей с метаболическими нарушениями.
Результаты данного исследования могут способствовать развитию персонализированных подходов в медицине, где физическая активность используется как терапевтический инструмент для управления и улучшения инсулиновой чувствительности у различных групп пациентов.
Степень разработанности темы
Исследования, посвященные воздействию физической активности на метаболизм и функцию мышечных клеток, включая C2C12, проводились на протяжении длительного времени. Множество работ рассматривают эффекты различных типов тренировок и физических нагрузок на адаптацию клеток к измененным условиям. Также известно о влиянии физической активности на инсулиновую чувствительность мышц и тканей в целом [121].
Однако, несмотря на обширность исследований в области воздействия физической активности на метаболизм, относительно небольшое количество работ фокусируется именно на взаимосвязи между физической активностью, метаболизмом и усвоением инсулина в клетках C2C12, особенно с учетом суточных колебаний в усвоении инсулина. Это создает пространство для дальнейших исследований, направленных на разъяснение молекулярных механизмов, лежащих в основе этой взаимосвязи, а также определение оптимальных режимов физической активности для улучшения метаболического здоровья при нарушениях усвоения инсулина.
Гипотеза исследования заключается в том, что пластическая функция клетки при воздействии электростимуляции (модель физической нагрузки) зависит от циркадных ритмов.
Объект исследования: клеточная линия миобластов C2C12.
Предмет исследования: пластическая функция клетки под воздействием физической нагрузки.
Цель исследования: изучение влияния времени суток на пластическую функцию миоцитов при физических нагрузках в условиях формирования инсулинорезистентности.
Задачи:
1. Изучить суточную периодику клеточной культуры C2C12 на примере белка Clock.
2. Выявить зависимость пластической функции клеточной культуры C2C12 от суточных периодов в физиологических условиях и при формировании инсулинорезистентности.
3. Исследовать содержание в миоцитах в-актина при воздействии физической нагрузки в условиях формирования инсулинорезистентности и в условиях, моделирующих физиологические.
Методы:
1. Анализ литературы по теме исследования.
2. Моделирование инсулинорезистентности клеточной культуры.
3. Метод Вестерн-Блот.
4. Статистическая обработка данных.
Научная новизна диссертации состоит в том, что впервые проведено исследование пластической функции миоцитов C2C12 на примере содержания белка 0-актина в зависимости от циркадных ритмов клеток при воздействии электростимуляции в условиях формирования инсулинорезистентности.
Теоретическая и практическая значимость исследования
Исследование помогает понять, как физическая активность влияет на мышечные клетки при инсулинорезистентности. Результаты могут лечь в основу практических рекомендаций о наилучшем времени для физических нагрузок в зависимости от поставленных целей.
Структура работы в соответствии с поставленными задачами состоит из введения, 3-х основных разделов и списка использованной литературы. Общий объем работы - 74 страниц. Список источников содержит 165 наименований
В данном исследовании решалась одна из задач, способная определить наиболее эффективное время тренировок при инсулинорезистентности, в течение дня.
Изучались теоретические данные о циркадных ритмах как всего организма, так и на клеточных структурах. Также изучались методы моделирования инсулинорезистентности на животных моделях, где основной моделью была выбрана модель на клеточных культурах миобластов C2C12. В работу включалась информация о процессах внутриклеточного поглощения глюкозы.
Проведение исследования, сопровождалось культивированием клеток. В ходе реализации данного исследования удалось выявить воздействие физической нагрузки на адаптационные возможности клеточных культур в течение циркадного ритма.
Подведя итоги, можно предположить, что более эффективное время для профилактики преддиабета в клеточной структуре будет на этапе утомления, в связи с большой концентрацией структурного белка 0-актин.
Благодаря данному исследованию получилось сделать выводы на ранее, поставленные задачи:
1. Выявлено, что содержание белка Clock, который контролирует суточную периодику клетки, имеет минимальное значение в 12 часов для обеих групп и максимальные показатели в 30 часов для контрольной и 36 часов для экспериментальной.
2. В состоянии покоя содержание белка 0-актина в контрольной группе достоверно выше в 12 часов по сравнению с 30 часами. В эксеприментальной группе в 36 часов, содержание 0-актина достоверно выше по сравнению с контрольной группой в 30 часов.
3. Электростимуляция вызывала увеличение содержания 0-актина в обеих группах в 12 часов, а также в контрольной группе в 30 часов.
