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研究目的:骨骼肌作为人体最丰富的组织,除自主运动外,在维持机体健康中承担着重要作用。然而,创伤、衰老、疾病或长时间卧床休息以及代谢紊乱等,通常会导致肌肉快速萎缩。与此同时,肌肉质量下降诱发多病,身体功能减弱,并对生活质量产生实质性的负面影响。近来研究发现,骨骼肌萎缩通常伴随细胞自噬功能紊乱与细胞凋亡增加,细胞自噬和细胞凋亡两者之间受到严格调控,在维持肌肉质量方面扮演着重要作用。其中,有氧运动作为一项便捷、经济和易于接受的有效干预手段可改善骨骼肌萎缩的发生和发展,其调控肌肉质量的主要机制还未被全完阐释清楚。为此,我们选择骨骼肌细胞自噬关键基因（Atg7）特异性敲除小鼠,进行为期12周的有氧运动干预,从而论证在细胞自噬基因缺陷条件下有氧运动对骨骼肌质量维持的作用与机制,以期运动预防或减缓骨骼肌萎缩方面提供靶向干预策略。研究方法:实验采用Cre-loxP基因敲除技术构建Atg7骨骼肌特异性敲除小鼠模型,选择4月龄Atg7纯合对照组小鼠(Atg7f/f)和Atg7骨骼肌特异性敲除小鼠(Atg7-/-)各16只,随机分为两组:安静组(Atg7f/f-NE、Atg7-/--NE)与有氧运动组(Atg7f/f-AE、Atg7-/--AE)。有氧运动组小鼠采用跑台运动:速度:14 m/min,每次训练50 min,跑台坡度为10°;每周5次。干预周期为期12周;干预结束后,休息24 h,进行体重称量、肌肉功能和运动能力测试后再处死,收集左右后肢腓肠肌用于计算腓肠肌/体重（Gastrocnemius muscle weight/body weight,GMW/BW）比值以间接评估骨骼肌萎缩;其余部分采用HE、TUNEL与SDH染色来观察骨骼肌组织病理学改变;采用PCR技术鉴定基因和Western blot检测泛素-蛋白酶体系统、细胞自噬、细胞凋亡、以及线粒体生物发生等相关蛋白的表达。研究结果:1.有氧运动加剧骨骼肌Atg7特异性敲除小鼠腓肠肌萎缩:与Atg7f/f-NE组相比,Atg7f/f-AE组小鼠GMW/BW比值显著增加（p＜0.05）;相反,与Atg7f/f-NE组相比,Atg7-/--NE组小鼠GMW/BW比值则明显下降;其中,与Atg7-/--NE组相比,Atg7-/--AE组小鼠GMW/BW比值呈现出显著下降（p＜0.05）;与Atg7f/f-NE相比,Atg7-/--NE的GMW/BW比值显著降低（p＜0.05）;与Atg7f/f-AE相比,Atg7-/--AE的GMW/BW比值也表现出显著降低（p＜0.001）。2.行为学结果:2.1有氧运动降低骨骼肌Atg7特异性敲除小鼠抓力与翻转能力:与Atg7f/f-NE组相比,Atg7f/f-AE组小鼠翻转能力呈现上升趋势,但无显著性差异;与Atg7f/f-NE组相比,Atg7-/--NE组小鼠翻转能力无显著性差异,重量测试结果显著下降（p＜0.01）;与Atg7f/f-NE组相比,Atg7-/--NE组小鼠两种实验测试结果显著降低（p＜0.01）;与Atg7-/--NE组相比,Atg7-/--AE组小鼠测试结果显著下降（p＜0.01;p＜0.05）。2.2有氧运动降低骨骼肌Atg7特异性敲除小鼠运动能力:与Atg7f/f-NE相比,Atg7f/f-AE组小鼠有氧力竭时间呈现显著差异（p＜0.05）;与Atg7f/f-NE组相比,Atg7-/--NE组力竭时间无显著性差异但呈下降趋势;与Atg7f/f-AE组相比,Atg7-/--AE组小鼠有氧力竭时间呈现显著差异（p＜0.001）;与Atg7-/--NE组相比,Atg7-/--AE组小鼠力竭时间无显著差异但呈现下降趋势。3.组织病理学改变:3.1 HE染色结果:与Atg7f/f-NE组相比,Atg7f/f-AE组小鼠腓肠肌纤维横截面的明显增加（p＜0.05）,且形态整齐紧密;与Atg7f/f-NE组相比,Atg7-/--NE组小鼠腓肠肌纤维横截面积显著减少（p＜0.01）;与Atg7f/f-AE组相比,Atg7-/--AE组小鼠骨骼肌横截面积降低更为显著（p＜0.001）,骨骼肌细胞核内移现象显著增多;与Atg7-/--NE组相比,Atg7-/--AE组小鼠腓肠肌横截面积显著性减少（p＜0.001）。3.2 SDH染色结果:与Atg7f/f-NE组相比,Atg7f/f-AE组小鼠腓肠肌SDH活性显著增加（p＜0.05）;与Atg7f/f-NE组相比,Atg7-/--NE组小鼠SDH活性显著降低（p＜0.01）;与Atg7f/f-AE组相比,Atg7-/--AE组小鼠,SDH活性下降显著（p＜0.01）;而与Atg7-/--NE相比,Atg7-/--AE组小鼠SDH活性呈现下降趋势。4.TUNEL染色结果:与Atg7f/f-NE组相比,Atg7f/f-AE组小鼠腓肠肌细胞凋亡呈下降趋势;Atg7-/--AE与Atg7-/--NE两组腓肠肌肌纤维细胞凋亡水平显著上升（p＜0.05）;与Atg7f/f-NE组相比,Atg7-/--NE组小鼠细胞凋亡显著增多（p＜0.001）;与Atg7f/f-AE组相比,Atg7-/--AE组小鼠细胞凋亡显著增多（p＜0.001）;与Atg7-/--NE组相比,Atg7-/--AE组小鼠骨骼肌凋亡水平显著增加（p＜0.05）。5.Western blot实验结果:1)有氧运动抑制骨骼肌Atg7特异性敲除小鼠细胞自噬相关蛋白表达:与Atg7f/f-NE组相比,Atg7f/f-AE组小鼠骨骼肌中Atg7表达和LC3-II/LC3-I比值显著增加（p＜0.01;p＜0.001）,p62表达下降（p＜0.05）;与Atg7f/f-NE组相比,Atg7-/--NE组小鼠Atg7和LC3-II/LC3-I表达显著降低（p＜0.001;p＜0.001）,p62表达显著上升（p＜0.01）;与Atg7-/--NE相比,Atg7-/--AE组Atg7和LC3-II/LC3-I表达显著减少（p＜0.05;p＜0.05）。2)有氧运动增加骨骼肌Atg7特异性敲除小鼠凋亡相关蛋白表达:与Atg7f/f-NE组相比,Atg7f/f-AE组中Bax表达显著降低（p＜0.01）,而Bcl-2表达呈现上升趋势;与Atg7f/f-NE组相比,Atg7-/--NE组小鼠Bax表达显著升高（p＜0.001）,Bcl-2表达呈现下降趋势;与Atg7f/f-AE组相比,Atg7-/--AE组小鼠Bax表达显著上升（p＜0.001）,Bcl-2表达显著下降（p＜0.01）;与Atg7-/--NE组相比,Atg7-/--AE组小鼠Bax表达显著增加（p＜0.001）,Bcl-2表达显著下降（p＜0.01）。3)有氧运动加剧骨骼肌Atg7特异性敲除小鼠泛素化-蛋白酶体系统相关蛋白表达:与Atg7f/f-NE组相比,Atg7f/f-AE组中Atrogin-1表达显著降低（p＜0.01）,Mu RF1表达呈现下降趋势;与Atg7f/f-NE组相比,Atg7-/--NE组小鼠Mu RF1、Atrogin-1表达显著性升高（p＜0.001;p＜0.05）;与Atg7f/f-AE组相比,Atg7-/--AE组小鼠Mu RF1、Atrogin-1表达显著上升（p＜0.01;p＜0.001）;与Atg7-/--NE组相比,Atg7-/--AE组小鼠发现Mu RF1、Atrogin-1表达显著上升（p＜0.01;p＜0.001）。4)有氧运动抑制骨骼肌Atg7特异性敲除小鼠线粒体生物发生相关蛋白表达:与Atg7f/f-NE组相比,Atg7f/f-AE组中PGC-1α表达显著增加（p＜0.01）,COXⅣ表达呈现上升趋势;与Atg7f/f-NE组相比,Atg7-/--NE组小鼠表现COXⅣ表达显著降低（p＜0.001）,PGC-1α表达呈现下降趋势;与Atg7f/f-AE组相比,Atg7-/--AE组小鼠中PGC-1α、COXⅣ表达下降极为显著（p＜0.001;p＜0.001）;而与Atg7-/--NE相比,Atg7-/--AE组小鼠PGC-1α表达显著减少（p＜0.05）,COXⅣ的表达呈现下降趋势。结论:有氧运动促进细胞自噬功能正常小鼠腓肠肌横截面积、腓肠肌湿重比增加,从而促进骨骼肌质量和运动能力的提高。而有氧运动导致骨骼肌Atg7特异性敲除小鼠骨骼肌降解,从而降低腓肠肌纤维横截面积和有氧能力,进而影响运动能力导致骨骼肌萎缩。细胞自噬功能正常小鼠进行有氧运动可激活骨骼肌细胞自噬、抑制细胞亡;而骨骼肌特异性自噬基因Atg7敲除条件下,进行有氧运动则加剧细胞凋亡激增,降低线粒体生物发生,导致泛素-蛋白体系统过度激活。综上所述,有氧运动在骨骼肌自噬基因Atg7缺失条件下无法响应运动干预带来的有益效益,一定程度还会影响骨骼肌质量和运动能力。