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研究目的：骨骼肌占人体体重的40%以上,在机体维持代谢平衡过程中发挥着重要作用。骨骼肌组织具有高度的可塑性,在其生长发育过程中,许多重要基因的程序性表达导致了骨骼肌细胞特异基因的表达,这些特异表达的基因之间形成了复杂的信号转导通路和网络结构,进而调控骨骼肌生长发育。目前研究已表明,高度保守的哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号转导通路在骨骼肌生长发育过程中发挥了关键的作用。众所周知,规律的有氧运动不仅可以增强体质、改善肺功能、降低心脑血管疾病发病率,而且可以促进骨骼肌肥大。流行病学研究显示,父母的营养状况、生育年龄及其所处的环境因素包括接触毒物、内分泌干扰物以及食物、药品等均可影响子代的生长发育。研究显示,孕妇进行适宜的运动训练,不仅可以防止孕期体重过度增加、减少妊娠期疾病,而且可以影响子代的出生体重及体重指数。与运动干预母系F0对子代生长发育影响的深入研究相比,关于有氧运动干预父系F0是否会对其子代体重及骨骼肌产生影响的研究尚未见报道。本实验对父系C57BL/6小鼠进行6周有氧跑台运动干预,通过对比运动干预子代小鼠与正常饮食安静组子代小鼠的体重、骨骼肌湿重及抓力的差异,并采用分子生物学技术探讨对子代小鼠骨骼肌湿重产生影响的机制。试图揭示规律有氧运动不仅对参与运动者本身的健康有益,而且会影响子代骨骼肌生长发育。研究方法：(1)实验用C57BL/6小鼠的繁殖和选择：同窝C57BL/6雄性小鼠(F0)自出生21天断乳后随机分为运动组(E)和安静组(C)。同窝雌性小鼠以正常小鼠饲料安静喂养以备交配使用,6周后与各组雄性小鼠1：1交配,次日晨起检查雌鼠外阴处精栓,当发现精栓后将雄鼠移出,孕鼠单独喂养至分娩。其中,运动组的F1代雄性小鼠命名为EM,运动组的F1代雌性小鼠命名为EF；安静组的F1代雄性小鼠命名为CM,安静组的F1代雌性小鼠命名为CF；(2)运动方案：E组进行为期6周、75%V02max强度的跑台训练,5天/周,1次/天,60min/次；(3)F1代小鼠的抓力：F1代小鼠自出生21天断乳后,称量并记录小鼠体重,之后采用抓力测定仪进行抓力测试；(4)F1代小鼠骨骼肌细胞横截面积：F1代小鼠禁食14-16小时,称量并记录小鼠体重,经腹膜下注射水合氯醛溶液麻醉后,立即分离小鼠的股四头肌组织,经10%中性福尔马林固定,1周后依次经不同浓度梯度酒精脱水、二甲苯透明、浸蜡、包埋,制成石蜡切片。H&E染色石蜡切片,镜下观察股四头肌细胞的大小并采用Image J软件计算其横截面积；(5)采用Real-time PCR法检测F1代小鼠股四头肌组织PI3K, Akt, mTOR, S6K1以及4E-BP1mRNA的表达水平；(6)采用Western blot法检测F1代小鼠股四头肌组织PI3K, Akt, mTOR以及S6K1总蛋白的表达水平；(7)采用Western blot法检测F1代小鼠股四头肌组织Akt,mTOR, S6K1以及4E-BP1磷酸化蛋白的表达水平。研究结果：(1)F1代小鼠表型(体重、股四头肌湿重及股四头肌湿重／体重)实验结果：与CM组小鼠相比,EM组小鼠体重、股四头肌湿重及股四头肌湿重／体重比值分别增加12.76%,23.50%及9.73%,均有显著性差异(P<0.05)；而EF组小鼠与CF组相比,未见明显差异；(2)F1代小鼠抓力测试结果：为了标准化,采用抓力／体重比值作为评定标准。结果经统计学软件分析,与CM组小鼠相比较,EM组小鼠抓力／体重比值增加21.50%(P<0.05)；同样,EF组小鼠与CF组相比,亦未见明显差异；因此,以下实验主要对CM组和EM组小鼠进行检测；(3)F1代雄性小鼠股四头肌细胞的横截面积：H&E染色结果经Image J软件分析显示,EM组小鼠与CM组小鼠相比,股四头肌细胞的横截面积增加30.26%(P<0.05)；EM组大肌细胞所占比例显著高于CM组,而小肌细胞所占比例显著低于CM组(P<0.05)；(4)F1代雄性小鼠股四头肌组织PI3K, Akt, mTOR,S6K1以及4E-BP1mRNA的表达水平：EM组小鼠股四头肌PI3K,Akt,mTOR, S6K1以及4E-BP1mRNA的表达较CM组分别增加16.87%,10.96%,22.48%,83.12%和73.26%,但只有S6K1和4E-BP1mRNA的表达增加具有统计学意义(P<0.05)；(5)F1代雄性小鼠股四头肌组织PI3K, Akt, mTOR以及S6K1总蛋白的表达水平：EM组小鼠股四头肌PI3K, Akt, mTOR以及S6K1总蛋白表达水平与CM组相比有增加趋势,但没有统计学意义(P>0.05)；(6)F1代雄性小鼠股四头肌组织Akt, mTOR, S6K1以及4E-BP1磷酸化蛋白的表达水平：EM组小鼠股四头肌pAkt, pmTOR, pS6K1以及p4E-BP1蛋白的表达水平显著高于CM组,分别增加14.63%,14.83%,92.74%和74.11%(P<0.05),其中pS6K1和p4E-BP1蛋白的表达增加较为显著。研究结论：(1)6周有氧跑台运动干预父系小鼠可引起雄性子代小鼠的体重、股四头肌湿重以及股四头肌细胞的横截面积均明显高于正常饮食安静组的雄性子代小鼠；而对雌性子代小鼠未见明显影响；(2)6周有氧跑台运动干预父系小鼠导致雄性子代小鼠的抓力明显高于正常饮食安静组雄性子代小鼠的抓力；而对雌性子代小鼠未见明显影响；(3)6周有氧跑台运动干预父系小鼠后,其雄性子代小鼠骨髂肌组织mTOR信号通路的活性明显高于正常饮食安静组的雄性子代小鼠,提示,父系6周有氧跑台运动促进其雄性子代小鼠骨骼肌增生的机制可能与子代雄性小鼠骨骼肌组织mTOR信号通路活性增强密切相关。