研究目的:适宜强度的运动可对骨骼肌带来正面效应,而过度训练或力竭性大负荷运动则会对骨骼肌产生负面影响,影响骨骼肌机能。骨骼肌是机体代谢旺盛的器官之一,其中线粒体在骨骼肌功能的发挥中具有重要地位。在进行剧烈运动过程中,线粒体活动加强,机体产生大量自由基,而线粒体呼吸链与氧自由基产生部位较近,易受攻击引起损伤,从而影响线粒体功能。信号转导和转录激活因子STAT3是肿瘤细胞中的关键调节因子,其丝氨酸727磷酸化定位于心肌、骨骼肌等细胞的线粒体内,与线粒体呼吸链活性及功能的完整性有关,并且其激活受机体活性氧水平的影响,在运动过程中可对线粒体的功能发挥保护作用。本实验拟通过观察一次大负荷运动后不同时相下大鼠骨骼肌中STAT3蛋白表达及转位变化,探讨p-STAT3^ser727在大负荷运动后骨骼肌线粒体中发挥的作用,为研究延迟性肌肉酸痛的发生与恢复提供实验理论依据。研究方法:48只成年雄性Sprague-Dawley大鼠随机分为安静对照组（C,n=8）和运动组（E,n=48）.其中,按照取材时间点的不同又将E组分为运动后即刻、6小时、12小时、24小时、48小时和72小时,共6组,每组各8只。E组大鼠在正式实验前进行为期3天的跑台适应性训练,具体方案为:第一天跑台坡度0°,速度16米/分,运动时间5分钟;第二天跑台坡度0°,速度16米/分,运动时间10分钟;第三天休息。适应性训练3天后开始正式实验。运动方案参照Armstrong离心运动模型,大鼠在动物跑台上进行持续性下坡跑,跑台坡度为-16°,速度为16米/分,运动时间为90分钟。使用透射电镜观察骨骼肌线粒体超微结构的变化,采用碧云天过氧化氢检测试剂盒检测线粒体过氧化氢含量的变化,Western Blotting检测骨骼肌中p-STAT3 ser727蛋白表达水平,并通过免疫荧光双染检测大鼠比目鱼肌p-STAT3 ser727与线粒体的共定位情况。研究结果:1)电镜结果显示,安静对照组大鼠骨骼肌线粒体均匀分布在Z线两侧,肌膜下存在少量聚集现象,线粒体形态完整、嵴结构清晰,多呈卵圆形或棒状;大负荷运动后即刻骨骼肌线粒体在肌膜下开始大量积聚,线粒体开始变大,发生肿胀,嵴结构开始模糊;运动后6小时线粒体的肌膜下聚集现象更加明显,线粒体持续变大,形态不完整,呈长条状,嵴结构模糊;运动后12小时线粒体分布更加不均,进一步肿胀、变圆,呈长粗条状或点状,部分线粒体嵴消失,此时线粒体损伤最为严重;运动后24小时,肌膜下线粒体数量开始减少,形态逐渐恢复,消失的嵴结构开始出现;运动后48小时,部分线粒体形状恢复,呈细长杆状或椭圆形,线粒体损伤减轻;运动后72小时线粒体形态基本恢复到正常水平。一次性大负荷运动可引起骨骼肌线粒体形态结构的改变,且在运动后12小时线粒体损伤最严重。2)大鼠比目鱼肌线粒体H₂O₂检测结果显示,安静状态下线粒体H₂O₂含量较低,在运动后即刻开始升高,运动后6小时H₂O₂水平继续升高,至运动后12小时达最高,随后开始下降,并持续降低至运动后72小时,但此时仍高于安静对照组。一次性大负荷运动后骨骼肌线粒体H₂O₂水平呈先升高后下降的趋势,且在运动后12小时水平最高。3)Western Blotting结果显示,安静状态下骨骼肌中p-STAT3 ser727蛋白水平较低,并且与安静对照组相比,大负荷运动后即刻骨骼肌p-STAT3 ser727蛋白水平升高,随后在运动后6小时蛋白水平降低并持续至运动后12小时,运动后48小时蛋白表达升高,随后逐渐降低,至运动后72小时基本恢复安静水平。一次性大负荷运动后骨骼肌p-STAT3 ser727蛋白表达呈先升高后降低,随后继续升高最后逐渐下降至安静水平,p-STAT3^ser727的这种变化可能与线粒体H₂O₂水平有关,即p-STAT3 ser727水平与H₂O₂浓度可能存在剂量依赖性。4)激光共聚焦显微镜扫描结果显示(p-STAT3^ser727阳性表达呈绿色荧光,线粒体、Cyp D阳性表达呈红色荧光,p-STAT3^ser727分别和线粒体发生共定位呈黄色),安静对照组中p-STAT3^ser727表达极少,且与线粒体、Cyp D未发生明显的共定位;运动组在大负荷运动后即刻开始至72小时,p-STAT3^ser727和线粒体以及Cyp D均出现不同程度的共定位情况:在运动后即刻黄色荧光增多,运动后6小时、12小时下降,而在运动后24小时又明显增多,在此之后的运动后48小时和72小时黄色荧光出现持续下降的趋势。一次性大负荷运动可能通过影响线粒体中p-STAT3 ser727的表达影响线粒体功能的完整性。研究结论:一次性大负荷运动可明显升高骨骼肌线粒体H₂O₂含量,提高骨骼肌中p-STAT3^ser727的蛋白表达水平,并促进p-STAT3^ser727向线粒体的转位。提示大负荷运动可能通过生成H₂O₂影响p-STAT3^ser727向线粒体的转位,线粒体中的p-STAT3^ser727蛋白可能通过与线粒体膜结构相关蛋白相互作用从而调节线粒体功能及结构的完整性。后续研究可通过检测胞浆与线粒体中p-STAT3^ser727蛋白表达水平以及线粒体功能相关蛋白的变化及其相互作用进一步研究大负荷运动后p-STAT3^ser727调节线粒体功能的机制。