摘要目的:观察一次大负荷运动对大鼠骨骼肌线粒体超微结构、功能和分裂的影响,分析运动后不同时相下线粒体分裂蛋白磷酸化位点及其上游激酶磷酸化表达变化,探讨一次大负荷运动对大鼠骨骼肌线粒体分裂的影响及可能机制.方法:48只成年雄性Sprague-Dawley大鼠,随机分为安静对照组(C组,n=8)和运动组(E组,n=40).其中,E组按时相点划分为0 h、12 h、24 h、48 h、72 h等5组,均在跑台上进行持续性下坡跑,跑台坡度为-16°,速度为16 m/min,运动时间为90 min,于运动后相应时相分批取材,分离比目鱼肌并提取线粒体.使用透射电镜观察大鼠比目鱼肌线粒体超微结构并进行线粒体数量和形态计量学分析,使用免疫荧光双标技术检测比目鱼肌动力相关蛋白1(dynamin-related protein 1,Drp1)与细胞色素C氧化酶亚基Ⅳ(cytochrome c oxidease subunit Ⅳ,COXⅣ)的共定位及量,应用Western blot方法检测比目鱼肌Drp1Ser616、Drp1Ser637、细胞外调节蛋白激酶 Thr202/Tyr204(extracellular regulated protein kinaseThr202/Tyr204,ERKThr202/Tyr204)和蛋白激酶AThr197(protein kinase AThr197,PKAThr197)的磷酸化表达及线粒体泛醌氧化还原酶亚基B8(NADH:ubiquinone oxidoreductase subunit B8,NDUFB8)和泛醇-细胞色素C还原酶核心蛋白2(ubiquinol-cytochrome C reductase core protein 2,UQCRC2)的蛋白表达.另取24只大鼠随机分为DMSO组(Control+DMSO,CD组)、U0126组(Control+U0126,CU组)、运动+DMSO组(Exercise+DMSO,ED组)、运动+U0126组(Exercise+U0126,EU组),每组6只,在急性大负荷运动前20 min给予一次性腹腔注射DMSO或ERK抑制剂U0126,采用Western blot方法检测比目鱼肌ERKThr202/Tyr204、Drp1Ser616磷酸化表达.结果:(1)一次大负荷运动后0 h至48h比目鱼肌线粒体均出现肿胀,变圆、线粒体分布不匀等超微结构异常变化,其中以运动后12h至24h线粒体损伤最为严重;运动后12h比目鱼肌线粒体NDUFB8和UQCRC2蛋白表达显著低于C组水平(P<0.05).(2)一次大负荷运动后骨骼肌Drp1与COXⅣ的共定位的量在运动后12h至24h较C组与E0组水平显著升高(P<0.01);骨骼肌细胞内线粒体面积、周长、纵横比、费雷特直径在运动后12h至24h显著低于其他时相水平(P<0.05);线粒体数量在运动后24 h明显高于其他时相水平(P<0.01).(3)一次大负荷运动后24h骨骼肌ERKThr202/Tyr204、PKAThr197及Drp1Ser616磷酸化表达均显著升高(P<0.01),且运动后48h至72 h Drp1Ser637磷酸化表达明显降低(P<0.01),然而运动前施加U0126处理可明显下调ERKThr202/Tyr204及Drp1Ser616磷酸化表达.结论:一次大负荷运动后骨骼肌线粒体结构紊乱、功能受损,引起线粒体分裂增加,可能通过裂解受损线粒体以维持骨骼肌细胞稳态,其促进骨骼肌修复机制可能与Drp1Ser616和Drp1Ser637的磷酸化分别正向和负向调控Drp1活性有关,其中活化的ERKThr202/Tyr204介导Drp1Ser616的磷酸化激活,而PKAThr197并不是介导Drp1Ser637磷酸化失活的上游激酶.