研究目的:废用性肌萎缩会降低病人的生活质量,增加其死亡的风险。抗阻运动可以对骨骼肌提供一定程度的保护作用,减轻肌肉萎缩程度,但抗阻运动促进肌萎缩修复的机制仍未明晰。因此,本研究建立废用性肌萎缩大鼠模型,通过抗阻运动进行干预,观察萎缩后和运动干预对骨骼肌组织中蛋白质降解系统的影响,并探讨其相应的分子机制或信号调控通路。研究方法:本实验选取雄性SD大鼠40只,适应性喂养一周后,随机选取20只进行尾部悬吊。悬吊方法如下:将大鼠尾部悬吊在笼子上方,后腿脱离地面,前腿着地,身体与水平面成30-45°,大鼠能够360°旋转,自由进食和饮水。悬吊时间为两周,期间严格检查悬垂情况,依大鼠啃咬、淤血等固定不适的情况随时对悬吊大鼠进行调整。悬吊两周后,解除固定,随机选取悬吊组(HS)和正常对照组(C1)各6只处死,迅速分离大鼠两侧腓肠肌和比目鱼肌,置于液氮中。3天恢复性休息后,随机选取悬吊组大鼠7只,不给予干预,设置为自然休息组(HS+R)。悬吊组剩余7只大鼠进行为期2天、每天15分钟的适应性跑步。随即进行抗阻训练,方案:跑台坡度35°,跑速15 m/min,每次跑30 s,间歇30 s,每组4次,组间间歇3 min,训练3组为一个循环,每天训练2个循环,隔天训练1次,共训练8周,为悬吊后运动干预组(HS+E)。训练后48小时,正常对照组(C2)、悬吊后自然休息组(HS+R)和悬吊后运动组(HS+E)各取7只取材,迅速分离大鼠两侧腓肠肌和比目鱼肌,置于液氮中。通过测定肌肉湿重/体重比来判定肌肉萎缩程度。采用组织学、免疫印迹和RT-PCR等实验方法,对比观察了肌纤维的横截面积、评估细胞自噬相关蛋白的变化,研究废用性肌萎缩发生的分子机制及抗阻运动的干预作用。研究结果:(1)与CI组相比,HS组腓肠肌质量/体重显著下降,HS组比目鱼肌质量/体重与对照组相比差异更大,有显著性意义;对照组腓肠肌和比目鱼肌纤维横截面积形态规则,细胞核分布正常,胞质染色均匀。HS组腓肠肌和比目鱼肌纤维横截面积较对照组缩小,肌纤维的横切面上形态大小不一,细胞边界模糊,肌束间结缔组织增生;悬吊2周后,HS组腓肠肌和比目鱼肌肌纤维横截面积均比对照组明显降低;与C1-G组相比,HS-G组骨骼肌中Drp1表达显著上升,MFN2表达显著下降;与C1-S组比较,HS-S组Mfn2表达下降。与C1-G组相比,HS-G组骨骼肌中Parkin和Bnip3表达显著上升。与C1-S组比较,HS-S组Parkin1表达显著增加;悬吊2周后,比目鱼肌和腓肠肌组织中Bcl-2表达下降,Bax和Caspase3表达上升,差异具有显著性意义;与正常对照组相比,废用性肌萎缩大鼠骨骼肌组织中Beclin1和Atg7的表达显著升高,具有统计学意义。废用性肌萎缩大鼠骨骼肌组织中p62的表达较正常组显著下降,且LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的比值明显高于正常组,两组间差异均具有统计学意义。(2)悬吊后运动组与悬吊后休息组相比,比目鱼肌湿重/体重显著性上升;HS+E与HS+R组相比,其肌组织受损程度减轻;HS+E组与HS+R组相比,腓肠肌组织肌纤维横截面积有一定的上升趋势;比目鱼肌肌纤维横截面积(计数100根肌纤维)各组间均具有显著性差异,HS+E与HS+R组相比明显上升;与悬吊后自然休息组相比,悬吊后运动组大鼠比目鱼肌组织中Pink1,Parkin和Bnip3的表达均下降,Atg7,Beclin1和LC3Ⅱ/LC3Ⅰ的表达下降,p62的表达显著性上升,Bcl-2表达上升,Bax的表达下降,Caspase3的表达有下降趋势,但无统计学意义,Mu RF1表达下降,Atrogin-1的变化无统计学意义,P-AMPK/AMPK和Fox O3a的表达显著性下降;与对照组比较,悬吊后自然休息组可见线粒体大小、形态改变,出现肿胀、嵴断裂、基质密度减低,线粒体空泡化,可见被双层膜或多层膜结构包裹的线粒体结构,同时可见比目鱼肌中自噬小体增加。与悬吊后自然休息组相比,运动后自然休息组大鼠骨骼肌线粒体受损状态有所好转。研究结论:制动性的悬吊可以引起大鼠骨骼肌发生明显的肌萎缩,主要原因可能是由于激活了AMPK/Fox O3a信号通路,导致蛋白质降解系统的激活,造成骨骼肌质量的丢失。然而,抗阻运动抑制FoxO3a及其下游靶标的表达,使蛋白质降解系统活性下降,从而促进废用性肌萎缩的恢复。