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研究目的延迟性肌肉损伤通常能够引起延迟性肌肉酸痛,主要表现为肌肉僵硬,压痛和活动时疼痛,从而影响训练及赛事进程。研究表明,延迟性肌肉损伤与修复皆与炎症相关,且GCN2在调节炎症中发挥重要作用,对于寻找骨骼肌损伤的有效治疗方法具有重要意义。本实验通过一次性急性下坡跑运动建立延迟性肌肉损伤模型,并通过GCN2敲除来探讨GCN2在延迟性肌肉损伤与修复中的作用及调节机制,为训练中预防损伤,促进延迟性肌肉损伤修复提供理论依据。研究方法8周龄雄性野生型(WT)小鼠和GCN2基因敲除(KO)小鼠进行一次性急性下坡跑运动来建立延迟性肌肉损伤模型。根据安静对照,运动后48小时取材和运动后120小时取材,将WT小鼠随机分为C0组、C48组、C120组,GCN2 KO小鼠随机分为G0组、G48组、G120组。通过血常规检测分析小鼠下坡跑运动引起的血液指标变化。观察股四头肌HE染色分析组织形态学。运用改良后的阿姆斯特朗肌肉损伤标准来评定肌肉损伤程度。血常规检测指标主要包括:中性粒细胞绝对值与百分比,淋巴细胞绝对值与百分比,单核细胞绝对值与百分比,嗜酸性粒细胞绝对值与百分比,嗜碱性粒细胞绝对值与百分比,白细胞数。Western blot主要检测一次性急性下坡跑及GCN2敲除引起的GCN2信号通路及炎症因子的变化。研究结果(1)各组小鼠肌肉损伤程度评定结果1)C0组与G0组相比无统计学差异;2)运动后48小时,C48组、G48组损伤程度(%injured)分别较C0组、G0组相比显著升高(P<0.05),其中G48组显著低于C48组小鼠(P<0.05);3)运动后120小时,C120组、G120组损伤程度(%injured)分别较C0组、G0组显著上升(P<0.05),且G120组显著低于C120组小鼠(P<0.05)。(2)各组小鼠血常规检测结果同基因型小鼠间比较:1)WT小鼠:与C0组相比,C48组小鼠血液中NEUT#、NEUT%、BASO#、BASO%显著升高(P<0.05),C120 组小鼠血液中 BASO#,BASO%显著升高(P<0.05);2)GCN2 KO小鼠:与G0组相比,G48组小鼠血液中 NEUT#、NEUT%显著上升(P<0.05),G120 组小鼠 NEUT#、BASO%显著上升(P<0.05);与G48组小鼠相比,G120组小鼠NEUT%显著下降(P<0.05)。不同基因型小鼠间比较:1)与C0组小鼠相比,G0小鼠NEUT#显著降低(P<0.05);2)与 C48 组小鼠相比,G48 组小鼠 NEUT#、LYMPH#、BASO#、WBC显著下降(P<0.05);3)与C120组小鼠相比,G120组小鼠BASO#存在显著降低(P<0.05)。(3)一次性急性下坡跑运动引起小鼠促炎及抗炎因子改变WT小鼠:与C0组小鼠相比,C48组小鼠NF-κB(-62%)、IL-10(-22%)、IL-12(-19%)表达水平显著下降(P<0.05);与C48组小鼠相比,C120组小鼠 IL-6(-22%)表达水平显著下降(P<0.05),NF-κB(+104%)、IL-10(+28%)、IL-12(+14%)表达水平显著升高(P<0.05)。GCN2 KO 小鼠:与 G0 组小鼠相比,G48 组小鼠 IL-6(-18%)、NF-κB(-63%)表达水平显著降低(P<0.05),G120 组小鼠 IL-10(+462%)、IL-12(+202%)表达水平高倍上调且差异具有统计学意义(P<0.05);与G48组小鼠相比,G120组小鼠IL-6(+32%)、NF-κB(+117%)表达水平显著升高(P<0.05),IL-10(+650%)、IL-12(+282%)表达水平高度上调且差异具有统计学意义(P<0.05)。(4)一次性急性下坡跑运动引起小鼠GCN2/P-eIF2α/ATF4信号通路蛋白表达水平改变WT小鼠:与C48组小鼠相比,C120组小鼠GCN2(-18%)、eIF2α磷酸化(-22%)、ATF4(-10%)表达水平显著降低(P<0.05)。GCN2 KO小鼠:与G0组小鼠相比,G120组小鼠eIF2α磷酸化(-39%)、ATF4(-40%)表达水平被显著抑制(P<0.05);与G48组小鼠相比,G120组小鼠eIF2α磷酸化(-45%)、ATF4(-45%)表达水平被显著下调(P<0.05)。研究结论急性下坡跑可诱导小鼠延迟性肌肉损伤,运动后120小时骨骼肌肌肉损伤可得到修复,并与炎症反应有关。GCN2缺乏通过抑制相关外周血炎性细胞及骨骼肌促炎因子表达,在下坡跑运动诱导的延迟性肌肉损伤中起保护作用。GCN2缺乏可促进抗炎因子表达高度上调,表明GCN2缺乏在延迟性肌肉损伤修复过程中发挥重要作用,或与加速修复有关。