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研究背景:近年研究发现,G蛋白偶联受体81（GPR81/HCAR1）是一种广泛表达于机体组织和细胞并具有多种生理功能的羟基羧酸受体,乳酸是其目前已知生理条件下的唯一内源性配体。高强度运动能够促使骨骼肌细胞释放大量乳酸,提高机体微环境中乳酸的浓度。此外,运动也能提高骨量和骨密度,但是具体分子机制尚不完全清楚。骨量和骨密度的变化主要由破骨细胞介导的骨吸收和成骨细胞介导的骨形成决定。GPR81是否参与了运动调控破骨细胞的分化和功能,最终引起骨量和骨密度的变化尚不清楚。本研究通过运用高强度（高于乳酸阈强度）和低强度（低于乳酸阈强度）的运动干预手段,分析GPR81在运动调控破骨细胞分化和功能进而调控骨吸收中的作用和机制。研究目的:通过对C57BL/6小鼠进行高、低强度的运动干预,分析GPR81在运动调控破骨细胞分化和功能进而调控骨吸收中的作用,揭示GPR81在运动调控骨量变化的一个重要分子机制,以期为治疗骨质疏松症等骨代谢疾病的靶标研制和开发提供新的方法。研究方法:（1）运动干预方式:将42只8周龄C57BL/6小鼠随机分到对照组（Ctrl组）,低强度运动组（Low intensity,LI组,18m/min）和高强度运动组（High intensity,HI组,12m/min）,每组14只。对照组安静饲养,不施加运动干预。运动组小鼠第1周为适应性跑台训练,从第2周起开始正常训练,每天跑台运动时间均为60min,每周周一至周六训练6天,周日休息1天,正常训练持续11周。（2）股骨形态计量学指标检测:采用Micro-CT扫描股骨,取生长板下100帧图像进行三维立体影像重构及相关参数分析（包括BV/TV、BMD、Tb.N、Tb.Th等指标）。（3）破骨细胞分化水平的检测:将BMMs接种到96孔板上,密度是8000个每孔。依次加入M-CSF和RANKL至培养基中对破骨细胞进行诱导分化培养。5天后对其TRAP染色。在显微镜下观察细胞形态并拍照。（4）Real-time PCR:利用Trizol抽提法提取破骨细胞的RNA,逆转录为c DNA,用实时荧光定量PCR仪（Thermo Fisher Scientific）测试分析。（5）血乳酸浓度的检测:采用酶联免疫吸附测定法,检测运动后即刻小鼠血清乳酸浓度;（6）WESTM全自动蛋白分析:使用中性RIPA对破骨细胞进行裂解,并收集裂解后的总蛋白,检测破骨细胞分化过程及信号通路中目的蛋白的相对表达水平。研究结果:（1）与Ctrl组相比,两组小鼠的体重增长趋势较为缓慢,HI组的体重增长最小。此外,与Ctrl组（3.56±0.57mmol/L）相比,运动后HI组（7.41±0.47mmol/L）的血乳酸浓度显著增高（p＜0.01）,LI组（4.21±0.70mmol/L）不存在显著性差异。与LI组相比,运动后HI组血乳酸浓度显著高于LI组（p＜0.05）。（2）与Ctrl组相比,HI组小鼠松质骨BV/TV、BMD、Tb.N、Tb.Th等指标显著增加（p＜0.01）,LI组不存在显著性差异;与LI组相比,HI组小鼠松质骨BV/TV、BMD、Tb.N、Tb.Th等指标均高于LI组（p＜0.01）。三组皮质骨BV/TV、BMD、Tb.N、Tb.Th等指标不存在显著性差异。（3）与Ctrl组和LI组相比,HI组小鼠破骨细胞体积显著减小,多核细胞数目明显减少。此外,与Ctrl组相比,HI组小鼠破骨细胞中的V-ATPased、TRAP、NFATC1和CTR的m RNA表达水平显著降低（p＜0.01）,c-Fos的m RNA水平和TRAP蛋白水平显著降低（p＜0.05）;与LI组相比,HI组小鼠破骨细胞中的V-ATPased、TRAP和NFATC1的m RNA水平显著低于LI组（p＜0.01）,c-Fos的m RNA水平和TRAP蛋白水平显著低于LI组（p＜0.05）。（4）与Ctrl组相比,HI组小鼠破骨细胞中GPR81的m RNA水平显著升高（p＜0.01）,GPR81、β-arrestin2的蛋白水平显著升高（p＜0.05）,NF-κB的蛋白水平显著下降,LI组均无显著性差异;与LI组相比,HI组小鼠破骨细胞中GPR81的m RNA表达水平显著高于LI组（p＜0.01）,GPR81、β-arrestin2的蛋白水平显著高于LI组,NF-κB的蛋白水平显著低于LI组（p＜0.05）。研究结论:（1）运动能够有效控制生长期小鼠体重的增长,高强度运动效果更好。高强度运动干预能够显著提高小鼠的血乳酸浓度。（2）高强度运动干预能够增加小鼠松质骨骨量和骨密度等指标,而低强度运动不能增加小鼠松质骨骨量和骨密度,两种强度的运动均不能改变皮质骨的骨量和骨密度。（3）高强度运动能够通过抑制BMMs向破骨细胞分化的进程,促进骨量和骨密度的增加,而低强度运动不能影响破骨细胞的分化进程。（4）高强度运动能够提高机体血乳酸浓度,进而激活破骨细胞膜上的受体GPR81,通过胞内下游β-arrestin2/NF-κB信号抑制破骨细胞分化,降低骨吸收功能,最终促进骨量和骨密度的增加。