骨骼肌作为机体代谢活动的主要组织,具有多种生理功能,其中骨骼肌肌纤维类型对肌肉功能和肉品质至关重要。骨骼肌肌纤维类型主要包括慢肌纤维和快肌纤维。慢肌纤维的占比与肌内脂肪含量呈正相关,可有效改善肉品嫩度。越来越多的研究发现,很多自然来源的小分子可参与骨骼肌发育,调节骨骼肌肌纤维的形成,在生理或病理上影响骨骼肌功能。本研究旨在通过体内和体外实验,研究番茄红素对骨骼肌肌纤维转化的影响,以及在骨骼肌脂肪沉积、能量代谢和氧化应激中的作用。体外实验以C2C12肌细胞为模型,番茄红素处理浓度为10μM;体内实验以C57/BL6小鼠构建模型,分为四组:(1)标准饮食组(10%kcal,ND,n=8)、(2)标准饮食含0.33%w/w番茄红素组(ND+Lyc,n=8)、(3)高脂饮食组(45%kcal,HFD,n=8)、(4)高脂饮食含0.33%w/w番茄红素组(HFD+Lyc,n=8)。本研究结果显示:番茄红素可参与骨骼肌肌纤维的重塑,促进快肌纤维向慢肌纤维的转化。主要体现在增强慢肌纤维的蛋白表达水平和相关调控基因m RNA表达水平,上调C2C12肌细胞中SDH酶活性和肌肉组织中MDH酶活性;同时降低快肌纤维的蛋白表达水平和相关基因m RNA表达水平,下调C2C12肌细胞和肌肉组织中LDH和PK酶活性,并减少乳酸产生。其次,番茄红素促进骨骼肌肌内甘油三酯的沉积,上调肌内脂肪合成调控基因的m RNA表达水平,下调脂肪分解调控基因的m RNA表达水平。此外,在高脂诱导的骨骼肌脂代谢紊乱和氧化应激中,番茄红素可改善高脂饮食引起的血脂异常,降低过氧化物的产生,增强骨骼肌抗氧化酶活性。最后,从能量代谢的角度发现番茄红素可增强C2C12肌细胞线粒体生物合成能力,主要体现在番茄红素显著增加C2C12肌细胞有氧代谢过程中氧消耗量和ATP产量,且显著降低细胞的糖酵解潜力。本研究结果表明,番茄红素可增强线粒体呼吸能力,推测其可通过有氧氧化影响肌纤维类型,促进慢肌纤维的形成,进而影响肉品质。综上,这为进一步探究番茄红素在骨骼肌代谢中的潜在有益作用的分子机制提供科学理论依据。