运动通过GPR48及其他信号通路对T2DM骨代谢的调控作用
T2DM患者由于机体内高血糖和胰岛素分泌减少，从而导致骨代谢紊乱（骨形成代谢降低，骨吸收代谢作用增强），使得骨量减少和骨密度降低，导致骨质疏松。在影响T2DM骨代谢的众多因素中包括信号通路、细胞因子及激素（胰岛素、生长激素等）等。而G蛋白偶联受体是一类与G蛋白结合的7次跨膜的受体，能识别和传递细胞外的各种信号刺激，调节机体内细胞对激素的应激和神经递质的传递。G蛋白偶联受体在很多的生物学过程如细胞内外的信号转导、人体视觉器官发育等中起着重要的调控作用。而GPR48为G蛋白偶联受体家族重要成员之一，其在精子形成、阿尔茨海默病及骨组织代谢等生理学过程中均扮演着重要的角色。那么，T2DM患者的骨量减少和骨密度降低是否与GPR48表达下调存在着密切的关系呢？目前，国内外还未见相关报道。既往研究发现，当敲除小鼠GPR48后，其骨形成代谢显著下降，患T2DM后骨形成代谢也会受到显著抑制而骨吸收代谢出现显著上调，骨量和骨密度出现显著下降。由此推测，GPR48在T2DM影响骨组织代谢中可能存在着重要的调控作用。当患T2DM后随着机体内血糖浓度的升高和胰岛素浓度的降低，膜上受体GPR48作用于骨形成或骨吸收代谢的相关信号通路，影响成骨细胞和破骨细胞分化及功能，进而影响骨量和骨密度。运动训练作为一种重要的干预手段，在调控T2DM骨代谢中的生物学作用已被证实，适量的运动训练可显著抑制T2DM对骨组织新陈代谢造成的影响，使得骨量和骨密度增殖，降低T2DM患者相关骨疾病的发生。目前，虽然有关运动调控T2DM骨代谢的相关研究已有报道，但相关研究仍较少，运动调控T2DM骨代谢的分子生物学机制还不深入，尚有很多的不清楚地方值得我们去探索。据推测，GPR48可能在T2DM的骨组织代谢中也起着重要的作用，由此可见GPR48可能在运动调控T2DM骨代谢的过程中起重要的生物学作用。本研究在对T2DM小鼠进行运动干预后，利用相关实验技术对骨组织中GPR48的表达进行检测，还对GPR48下游的相关信号通路或者细胞因子进行检测，以探讨GPR48在运动调控T2DM骨形成和骨吸收代谢中的作用及分子生物学机制，为运动预防和治疗T2DM骨组织疾病的发生提供一定的理论基础和最佳运动方式。
综上，患T2DM后由于高血糖和胰岛素浓度降低导致机体内骨形成代谢下降而骨吸收代谢显著升高，导致骨量和骨密度显著降低。然而GPR48为近几年研究发现的一个调控骨组织代谢的重要膜上7次跨膜蛋白，GPR48基因在骨组织新陈代谢过程中扮演着重要角色。外部刺激通过GPR48可直接或间接地与某些信号通路（如TGF-β／BMP和OPG／RANKL／RANK分子轴及下游CN／NFAT信号通路等）或相关细胞因子相互作用，从而发挥其调控成骨细胞／破骨细胞分化和功能并改善T2DM骨组织代谢的重要作用。运动训练作为一种经济有效的防治T2DM发生和发展的重要手段，研究发现其在防治T2DM骨量和骨密度减少及骨质疏松上也扮演着重要的角色。下坡跑是一种离心运动方式，在运动过程中骨组织不仅受到较大的肌肉牵拉力，并且还受到较大的地面反作用力，较大的力学刺激使得骨形成代谢大于骨吸收代谢，导致骨量和骨密度显著升高。游泳运动是一种典型的有氧运动，有关游泳运动能否促进骨量增加尚存在争议。有的研究发现游泳运动可促进骨量增加，而有的研究却发现其不能促进骨量增加。虽然目前在国内外体育领域内，研究运动训练作用于T2DM患者体或动物骨代谢的相关研究已有报道，但是研究运动训练影响T2DM骨代谢的分子生物学机制相关研究尚未见报道。有关GPR48、TGF-β／BMP信号通路、OPG／RANKL／RANK分子轴和CN／NFAT信号通路调控骨代谢的相关研究均已证实了它们在骨代谢中的重要调控作用，而有关它们之间相互作用进而调控T2DM骨代谢的相关研究尚鲜有报道。在国内外的体育领域内，有关运动训练通过GPR48进而影响TGF-β／BMPs信号通路和OPG／RANKL／RANK分子轴及其下游CN／NFAT信号通路来调控T2DM骨形成代谢和骨吸收代谢的相关研究尚未见报道。目前，体育领域内尚有较多问题需要解决，如GPR48是否通过影响哪些信号通路或细胞因子进而调控T2DM骨组织代谢的？不同方式运动对T2DM骨具有什么样的影响？除已知的TGF-β／BMPs和OPG／RANKL／RANK分子轴及其下游CN／NFAT信号通路与GPR48结合调控骨代谢外，运动训练还可通过哪些细胞转录因子或信号通路与GPR48相互作用来调控T2DM骨代谢？如果以上这些问题在以后的研究中能被解决，那么，将对了解运动训练调控T2DM骨代谢的分子生物学作用机制，以及运动训练如何防治T2DM骨质疏松甚至骨折的发生具有重要的意义。本研究利用不同方式的运动对T2DM小鼠进行干预，利用实时聚合酶链反应（RT-PCR）、蛋白质印迹法（Western blotting）、酶联免疫吸附测定（ELISA）、细胞原代培养等多种检测方法对T2DM对小鼠骨代谢的影响和分子机制、以及不同运动方法对T2DM小鼠骨代谢的影响及其相关生物学机制进行深入探讨，希望能为运动调控T2DM骨代谢提供新的理论基础，并为以后T2DM治疗提供新的药物治疗靶点。
参考文献
［1］陈祥和，李世昌，孙朋，等.下坡跑对生长期去卵巢小鼠骨BMP-2、Smad1／5和Runx2表达的影响［J］.中国运动医学杂志，2013（07）：609-614.
［2］王燕.2型糖尿病骨质疏松症的基础与临床研究［D］.石家庄：河北医科大学，2011.
［3］吴海清，梁玉，王世忠，等.罗格列酮对OLETF鼠股骨病理变化及OBBcl-x L表达的影响［J］.天津医科大学学报，2011（01）：17-20.
［4］许娟.高糖对RANKL诱导的破骨细胞分化及ATP6vOd2、DC-STAMP表达水平的影响［D］.济南：山东大学，2014.
［5］张丽萍.糖尿病大鼠肾脏RAGE的表达及其与足细胞损伤的相关的研究［D］.济南：山东大学，2005.
［6］赵剑.有氧运动对2型糖尿病大鼠骨密度和骨生物力学指标的影响［D］.上海：上海体育学院，2010.
［7］ABDELMAGID S M，BELCHER J Y，MOUSSA F M，et al.Mutation in osteoactivin decreases bone formation in vivo and osteoblast differentiation in vitro［J］.Am J Pathol，2014，184（3）：697-713.
［8］BELLO M，SOUSA M C，NETO G，et al.The effect of a long-term，communitybased exercise program on bone mineral density in postmenopausal women with prediabetes and type 2 diabetes［J］.J Hum Kinet，2014，43：43-48.
［9］EHNERT S，FREUDE T，IHLE C，et al.Factors circulating in the blood of type 2 diabetes mellitus patients affect osteoblast maturation-description of a novel in vitro model［J］.Exp Cell Res，2015，332（2）：247-258.
［10］FERRON M，HINOI E，KARSENTY G，et al.Osteocalcin differentially regulates beta cell and adipocyte gene expression and affects the development of metabolic diseases in wild-type mice［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2008，105（13）：5266-5270.
［11］FERRON M，HINOI E，KARSENTY G，et al.Osteocalcin differentially regulates beta cell and adipocyte gene expression and affects the development of metabolic diseases in wild-type mice［J］.Proc Natl Acad Sci U S A，2008，105（13）：5266-5270.
［12］FERRON M，WEI J，YOSHIZAWA T，et al.Insulin signaling in osteoblasts integrates bone remodeling and energy metabolism［J］.Cell，2010，142（2）：296-308.
［13］FRAJACOMO F T，FALCAI M J，FERNANDES C R，et al.Biomechanical adaptations of mice cortical bone submitted to three different exercise modalities［J］.Acta Ortop Bras，2013，21（6）：328-332.(https://www.daowen.com)
［14］GHIRALDINI B，CONTE A，CASARIN R C，et al.Influence of glycemic control on peri-implant bone healing：12-month outcomes of local release of bone-related factors and implant stabilization in type 2 diabetics［J］.Clin Implant Dent Relat Res，2015.
［15］HINTON P S，NIGH P，THYFAULT J.Effectiveness of resistance training or jumping-exercise to increase bone mineral density in men with low bone mass：A 12-month randomized，clinical trial［J］.Bone，2015，79：203-212.
［16］ISAKSSON H，TOLVANEN V，FINNILA M A，et al.Physical exercise improves properties of bone and its collagen network in growing and maturing mice［J］.Calcif Tissue Int，2009，85（3）：247-256.
［17］ISHIDA K，HAUDENSCHILD D R.Interactions between FGF21 and BMP-2 in osteogenesis［J］.Biochem Biophys Res Commun，2013，432（4）：677-682.
［18］KAJIMURA D，HINOI E，FERRON M，et al.Genetic determination of the cellular basis of the sympathetic regulation of bone mass accrual［J］.J Exp Med，2011，208（4）：841-851.
［19］KANAZAWA I，YAMAGUCHI T，YAMAUCHI M，et al.Serum undercarboxylated osteocalcin was inversely associated with plasma glucose level and fat mass in type 2 diabetes mellitus［J］.Osteoporos Int，2011，22（1）：187-194.
［20］KEMMLER W，ENGELKE K，VON STENGEL S.Long-Term exercise and bone mineral density changes in postmenopausal women-Are there periods of reduced effectiveness？［J］.J Bone Miner Res，2016，31（1）：215-222.
［21］LEE N K，SOWA H，HINOI E，et al.Endocrine regulation of energy metabolism by the skeleton［J］.Cell，2007，130（3）：456-469.
［22］MANI A，RADHAKRISHNAN J，WANG H，et al.LRP6 mutation in a family with early coronary disease and metabolic risk factors［J］.Science，2007，315（5816）：1278-1282.
［23］NG M C.Genetics of type 2 diabetes in African Americans［J］.Curr Diab Rep，2015，15（10）：651.
［24］NYBO M，PREIL S R，JUHL H F，et al.Rosiglitazone decreases plasma levels of osteoprotegerin in a randomized clinical trial with type 2 diabetes patients［J］.Basic Clin Pharmacol Toxicol，2011，109（6）：481-485.
［25］OKAMOTO M，UDAGAWA N，UEHARA S，et al.Noncanonical Wnt5a enhances Wnt／beta-catenin signaling during osteoblastogenesis［J］.Sci Rep，2014，4：4493.
［26］SANGADALA S，YOSHIOKA K，ENYO Y，et al.Characterization of a unique motif in LIM mineralization protein-1 that interacts with jun activation-domain-binding protein 1［J］.Mol Cell Biochem，2014，385（1-2）：145-157.
［27］THONGCHOTE K，SVASTI S，TEERAPORNPUNTAKIT J，et al.Running exercise alleviates trabecular bone loss and osteopenia in hemizygous beta-globin knockout thalassemic mice［J］.Am J Physiol Endocrinol Metab，2014，306（12）：E1406-E1417.
［28］WANG J，CHEN T Y，QIN S，et al.Inhibitory effect of metformin on bone metastasis of cancer via OPG／RANKL／RANK system［J］.Med Hypotheses，2013，81（5）：805-806.