研究目的:线粒体是公认的有氧产生高能磷酸盐的细胞器,在细胞代谢中起着核心作用,特别是在高代谢强度的组织中,因此它们的功能与运动性能、心血管、代谢和神经退行性疾病的关系也变得十分密切。骨骼肌线粒体生物发生的增加已被认为是控制肥胖、2型糖尿病和代谢综合征的一种有十分具有吸引力的策略。淫羊藿苷(Icariin,以下简称ICA)是淫羊藿总黄酮中的重要活性物质之一,已被报道通过抗氧化、抗炎和调节脂质作用来治疗多种心血管疾病,预防饮食引起的肥胖和胰岛素抵抗。此前对于ICA的研究发现其能够激活AMPK/PGC-1α信号通路,提示ICA可能具有调节能量代谢,促进线粒体生物发生的作用。已有研究表明,白藜芦醇、柑橘素、姜黄素、虾青素等天然黄酮、多酚类化合物能够显著提升小鼠耐力,刺激线粒体生物发生,而目前仍没有关于ICA对运动耐力及骨骼肌线粒体生物发生的影响的相关研究。此研究着力于探究一种天然化合物ICA对C57BL/6J小鼠骨骼肌线粒体生物发生产生的影响及其可能机制,验证其作为”运动模拟剂”的动物实验依据,对于预防与治疗肌肉疾病、糖尿病和肥胖等疾病可能具有重要意义。研究方法:30只8周龄C57BL/6J雄性小鼠适应性饲养一周,提供充足的水和食物,保证其随意进食。环境温度控制在22±2℃,湿度控制在40%-60%,保持正常的昼夜节律(8:00-20:00为光周期,20:00-8:00为暗周期)。适应性饲养一周后,将30只小鼠随机分为对照组(CON,n=10),ICA低剂量灌胃Tamoxifen使用方法组(ICA25,n=10),ICA高剂bacteriophage genetics量灌胃组(ICA50,n=10),低剂量与高剂量给药浓度分别为25mg/kg、50mg/kg,ICA溶于0.5%羧甲基纤维素钠溶液中,使用8号灌胃针于每日20:00灌胃,连续灌胃8周,对照组小鼠灌胃等体积0.5%羧甲基纤维素钠溶液。所有小鼠饲喂维持级饲料,每日观察小鼠健康情况,于每周一测量小鼠体重、进食量。干预8周后,对小鼠进行四肢悬挂时间、四肢抓力以及跑台耐力测试。用抓力计测量三次小鼠的最大肌肉力量,并使用平均最大力量进行数据分析;以鼠笼的金属网盖作为测试工具,笼盖的位置高于柔软的垫层25厘米,以防止小鼠在跌落时受到伤害,同时阻止小鼠自主跳下笼盖。将小鼠放置于网格上,待四肢抓牢后反转网格,使小鼠悬挂并启动计时,小鼠跌落后停止计时。对于过早Compound 3跌落网格、自主跳下网格的小鼠,立即放回网格。所有小鼠测试3次,测试间隔时间24小时,取最大悬挂时间做进一步分析。使用小动物跑台测试小鼠运动耐力,耐力测试前三天进行适应性运动:第一天在静止的跑台上适应15分钟,第二天以5m/min速度步行15分钟,第三天以10m/min的速度跑10分钟。耐力测试使用0.15mA电流刺激迫使小鼠跑步。慢速跑测试程序为:5m/min跑1分钟,8m/min跑5分钟,随后速度每分钟增加1m/min,直到最大速度21m/mim直到力竭。小鼠在电网上耐受5s不能回到跑台上判定为力竭。小鼠解剖后使用锋利手术刀将部分腓肠肌与比目鱼肌切下1mm3大小组织块,立即放置于盛放预冷电镜固定液的EP管中,经锇酸后固定、样本脱水、浸透与包埋、醋酸铅釉染色、铜网固定后上机拍摄。提取小鼠骨骼肌总RNA并反转录c DNA,使用RT-PCR技术检测小鼠骨骼肌(腓肠肌、比目鱼肌)线粒体生物生成相关标志物基因表达。实验数据通过SPSS 26统计软件进行分析,采用方差分析(ANOVA)检测组间差异,Tukey检验用于多重比较,当p <0.05认为差异具有显著意义。研究结果:(1)8周灌胃干预后,三组小鼠体重与摄食量无显著差异。(2)8周灌胃干预后,三组小鼠抓力无显著差异,ICA25和ICA50组小鼠四肢悬挂时间显著高与CON组(P<0.05),而ICA25与ICA50组无显著差异。(3)8周灌胃干预后,ICA50组小鼠在一次性力竭跑台实验中力竭时间与运动距离显著高于CON组(P<0.05),ICA25组小鼠力竭时间高于CON组,但不显著。(4)透射电镜结果显示,小鼠经过8周灌胃干预后,CON组小鼠骨骼肌细胞排列整齐,闰盘连接紧密,Z线、明暗带完整且清晰;ICA干预组可见线粒体增生、体积增大,线粒体发生聚集与融合,选择性自噬活性增强。(5)8周灌胃干预后RT-PCR结果显示,ICA干预组小鼠腓肠肌中,线粒体酶相关基因Cyt c、ATP5A1、CS、SDH、线粒体复合物Ⅰ(NUO)、线粒体复合物II(SUO(NDUFA9))、COX2、COX4表达显著上调(P<0.05),线粒体生物发生相关基因PGC1a、AMPK、ERRa、TFAM在ICA25和ICA50组表达显著提升(P<0.05)。ICA50组小鼠比目鱼肌NRF-1、SC、SDH基因表达较CON组显著提高(P<0.05)。研究结论:8周ICA干预可显著提升小鼠四肢悬挂时间及跑台运动耐力,使小鼠骨骼肌线粒体生物发生上调,与线粒体生物发生的相关基因PGC1a、AMPK、ERRa、TFAM等mRNA表达显著提升,线粒体酶相关基因Cyt c、ATP5A1、CS、SDH、NUO等mRNA表达显著提高。小鼠骨骼肌线粒体形态与体积增大,数目增多,线粒体活性增强。综上,ICA具有增强耐力及抗疲劳活性,能够通过刺激线粒体生物发生提升运动耐力,对于预防与治疗肌肉疾病、糖尿病和肥胖等疾病具有潜在价值。