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目的:探讨6周不同负荷运动训练对小鼠骨骼肌线粒体融合机能和能量代谢的影响及其相关性,从分子水平来阐述骨骼肌对于运动的适应性及线粒体融合机能与能量代谢的变化程度,针对性提供更优的运动方案,为减少机体损伤及疾病治疗提供建议。方法:将C57BL/6J健康雄性小鼠随机分为4组,安静对照组(C组,8只),低负荷运动组(L组,8只),中等负荷运动组(M组,8只),大负荷运动组(H组,8只)。训练组小鼠适应1周后随即进行跑台运动训练,建立低负荷、中等负荷、大负荷跑台运动训练模型。训练方案为:5天/周,1次/天,共6周。第一周L、M、H组分别以3 m/min、10 m/min、18 m/min的速度跑30 min。第二周、第三周、第四周,跑台速度每周增加2 m/min,但L组和M组时间每周延长10 min,而H组每周延长20 min,第五周和第六周保持第四周的速度和时间。L、M、H组的最终速度和时间分别为:9 m/min跑60 min、16 m/min跑60 min、24 m/min跑90 min。最后一次训练结束24 h后,处死小鼠,取股四头肌和腓肠肌组织样本。HE染色观察细胞形态变化,生化法检测能量代谢指标的变化,Western-blot方法检测线粒体融合等相关蛋白的表达水平。结果:(1)小鼠6周不同负荷运动后,与C组比较,M组和H组股四头肌线粒体ATP含量显著升高(p<0.05),细胞色素C氧化酶活性各运动训练组虽都有上升趋势但并无显著性变化(p>0.05)。H组线粒体ATP合成酶活性显著性提高(p<0.05),中低负荷运动组ATP合成酶活性虽有提升但并无显著变化(p>0.05)。各运动训练组柠檬酸合成酶活性都显著性降低(p<0.01),且L组也显著低于M组和H组(p<0.05)。(2)小鼠骨骼肌线粒体融合蛋白中,与C组比较,各组OPA1表达并无明显变化(p>0.05);L、M、H组小鼠骨骼肌MFN1蛋白表达均显著提高(p<0.05);MFN2水平仅M组和H组显著性升高(p<0.05),且同时显著高于L组(p<0.05)。线粒体分裂蛋白中,L组和M组DRP1蛋白表达水平显著高于C组(p<0.05)。H组MFF蛋白表达显著高于C组(p<0.05),L组和M组有升高但与C组比并无显著性差异(p>0.05)。对于线粒体生物合成蛋白PGC-1a和TFAM的蛋白表达含量,三组运训练组均有不同程度的升高,均以M组提升较为显著,有十分显著性差异(p<0.01)。与C组比较,M组COX IV蛋白表达显著升高(p<0.01),且H组也显著降低于M组(p<0.05)。CYC蛋白表达也是M组升高和H组降低,有非常显著性差异(p<0.01)。(3)小鼠骨骼肌线粒体能量代谢酶活性和线粒体相关蛋白表达比较中,发现ATP含量与MFN1呈高度正相关(p<0.05)。细胞色素C氧化酶活性和ATP合成酶活性与各蛋白指标之间均无显著相关性(p>0.05)。CS活性与MFN1、DRP1、COX IV、TFAM呈中度负相关(p<0.01)和PGC-1a高度负相关(p<0.01)。结论:(1)中等负荷运动能极大提高线粒体能量代谢水平,高负荷运动对骨骼肌细胞能量代谢水平也有显著积极影响,而低负荷运动训练则无太大改变。(2)中等负荷运动能提高线粒体融合和生物合成能力,高负荷运动训练提高线粒体分裂水平更显著。(3)骨骼肌能量代谢相关指标与线粒体融合蛋白表达无明显相关性。