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冷暴露下运动对生长期小鼠骨代谢的影响

摘要

研究目的

环境温度对恒温动物的生长具有较大影响，但其潜在的机制仍然是一个值得

探讨的话题。哺乳动物在寒冷地区的物种肢体长度较温暖地区的更短。骨骼是身

体的支撑框架，四肢生长速率的减缓也意味着骨骼生长变缓，虽然这一说法揭示

了温度对肢体长度的影响规律，但具体机制仍不清楚。低温环境对动物的生长具

有一定的减缓作用，并且适量运动能够促进骨骼的生长，但运动在冷环境下对骨

代谢是否存在介导作用目前缺乏相关研究。本研究通过模拟冷暴露对小鼠进行造

模并进行5周跑台训练干预，研究生长期小鼠在冷暴露下运动对骨代谢的影响，

旨在为寒冷环境下运动员运动训练对骨骼的影响给予一定的实验依据，为教练员

科学指导运动员提高运动耐力和身体素质提供一定的理论支持，从而提高运动员

的运动成绩。

研究方法

64只4周龄C57BL/6雄性小鼠饲养于上海体育大学SPF级动物房，温度控制

在22±2℃，相对湿度40%-70%，12h/12h明暗交替。小鼠自由进食和饮水。小鼠

饲养至5周龄后按体重分层随机分为对照组（CTR组，n=16）、运动组（EX组，

n=16）、冷暴露组（Cold组，n=16）、冷暴露+运动组（Cold+EX组，n=16）。

CTR组和EX组室温饲养，Cold组和Cold+EX组低温（4-8℃）饲养。EX组和Cold+EX

组小鼠进行为期5周的跑台运动干预。第一周作为适应运动阶段，分别以

12m/min、15m/min、18m/min的速度跑步，持续时间分别为20min、30min、40min，

坡度为0°。随后以18m/min的速度进行4周的运动，持续时间为50min，坡度

为5°。小鼠每周六称量体重并记录，运动干预结束次日测量体成分。小鼠处死

前8天和前1天皮下注射calcein进行骨荧光标记（7.5μl/g）。取材前收集小鼠

血液上清，提取各部位脂肪组织样本和骨组织样本；采用Micro-CT扫描骨微结

构；骨组织形态计量学检测；HE、TRAP染色观察骨形态学；RT-PCR检测各组

小鼠胫骨内基因的表达水平；免疫荧光检测小鼠股骨内蛋白表达量；酶联免疫法

检测各组小鼠血液中骨代谢生化标志物含量。

研究结果

1.基础数据变化：小鼠开始运动一周后，EX组较CTR组出现显著下降（P＜

0.05），从小鼠7周龄开始，Cold组小鼠体重较CTR组、Cold+EX组小鼠较EX组

小鼠，体重显著下降（P＜0.05）。EX组小鼠体内脂肪含量显著低于CTR组（P

＜0.01），Cold组显著高于EX组（P＜0.05）。EX组小鼠体内瘦体重含量显著低

于Cold+EX组（P＜0.05）。EX组小鼠的性腺脂肪重量显著高于Cold+EX组（P＜

0.05）；CTR组小鼠的ScWAT重量显著高于Cold组（P＜0.05），EX组小鼠的显

著高于Cold+EX组（P＜0.01）；EX组小鼠的BAT重量显著高于Cold+EX组（P＜

0.01）。

2.基础代谢变化：小鼠的摄氧量和耗氧量，无论在暗周期还是明周期，EX

组显著低于CTR组（P＜0.05），Cold+EX组显著低于Cold组（P＜0.01）。在暗

周期Cold+EX组呼吸交换率显著低于Cold组（P＜0.05）。在明暗周期，EX组小

鼠平均热量均显著低于CTR组（P＜0.05），Cold+EX组均显著低于Cold组（P＜

0.01）。胰岛素耐量测试中第30、60分钟，CTR组血糖显著高于EX组和Cold组

（P＜0.05），EX组显著高于Cold+EX组（P＜0.01），第90分钟CTR组血糖显

著高于EX组（P＜0.05），计算胰岛素耐量AUC得出EX组显著高于Cold+EX组

冷暴露下运动对生长期小鼠骨代谢的影响

（P＜0.01）。

3.骨微结构变化：EX组小鼠BV/TV显著高于CTR组、Cold+EX组，Cold组显

著低于CTR组（P＜0.001）。EX组小鼠Tb.N显著高于CTR组，Cold组显著低

于CTR组（P＜0.01），Cold+EX组显著低于EX组（P＜0.001）。EX组小鼠Tb.Th

高于CTR组（P＜0.05）。Cold