鳶尾素在運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大腦功能中的調(diào)節(jié)機(jī)制研究進(jìn)展

揚(yáng)州大學(xué)體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)系，江蘇 揚(yáng)州 225127

運(yùn)動(dòng)與大腦構(gòu)成一個(gè)相互調(diào)節(jié)和相互影響的復(fù)雜體系，運(yùn)動(dòng)可以改善大腦的微觀結(jié)構(gòu)和功能，而大腦又是調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)，提高心肺功能的運(yùn)動(dòng)方式可以明顯改善衰老導(dǎo)致的記憶和認(rèn)知功能下降[1-3]，良好的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣可以增加大腦灰質(zhì)體積以及提高神經(jīng)元活動(dòng)功能，例如與控制記憶和執(zhí)行動(dòng)作相關(guān)的海馬和額葉灰質(zhì)的改善。運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)記憶功能，還能夠通過改善大腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)提高執(zhí)行動(dòng)作能力[4]。然而，目前還不清楚運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大腦健康的分子機(jī)制。

鳶尾素（irisin）是一種新發(fā)現(xiàn)的肌肉因子，高表達(dá)于肌肉和脂肪組織。運(yùn)動(dòng)是促進(jìn)鳶尾素分泌的主要因素。最近的研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可以增加膜結(jié)合蛋白前體骨骼?、笮屠w連蛋白組件包含蛋 白5（fibronectin type Ⅲ domain-containing protein 5，F(xiàn)NDC5）的表達(dá)，而FNDC5 經(jīng)蛋白水解酶剪切后形成的可分泌多肽片段即為鳶尾素；運(yùn)動(dòng)還可以通過增加腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF） 的表達(dá)[5]影響大腦功能。鑒于FNDC5 是調(diào)節(jié)神經(jīng)組織發(fā)育及微觀結(jié)構(gòu)的重要因子[6]，其與運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，因此鳶尾素可能在調(diào)節(jié)“運(yùn)動(dòng)-大腦功能”中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。本文對(duì)鳶尾素在調(diào)控運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大腦功能中的作用機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述

1 運(yùn)動(dòng)與腦健康

運(yùn)動(dòng)是促進(jìn)大腦功能的重要干預(yù)方式。大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)不僅可以增加神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量和塑造大腦形態(tài)，還可以增強(qiáng)突觸可塑性、延展樹突棘、提高神經(jīng)元興奮性以及調(diào)節(jié)大腦功能等[7-9]。有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦健康和認(rèn)知功能的發(fā)展具有積極的影響。運(yùn)動(dòng)可以降低阿爾茨海默病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，延緩神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者和健康人群的認(rèn)知退化速度，有效地改善壓力、焦慮和抑郁對(duì)大腦造成的不良影響。

1.1 運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦形態(tài)的塑造

運(yùn)動(dòng)能夠調(diào)節(jié)大腦的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)可以調(diào)節(jié)82%的大腦灰質(zhì)，主要表現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)能夠增加大腦皮質(zhì)中灰質(zhì)的數(shù)量和密度，有效地塑造大腦形態(tài)。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過數(shù)月至1 年的有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，大腦不同區(qū)域（前額葉皮質(zhì)、顳葉皮質(zhì)和海馬區(qū)皮質(zhì)）的容量明顯增加[10]。SCHLAFFKE 等[11]報(bào)道，長期運(yùn)動(dòng)者的大腦輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)和運(yùn)動(dòng)前區(qū)含有較多的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)。不同的運(yùn)動(dòng)方式對(duì)大腦結(jié)構(gòu)造成不同的影響。柔道和體操運(yùn)動(dòng)員的額葉、頂葉和顳葉等多個(gè)區(qū)域中，灰質(zhì)含量較高[12-13]；潛水運(yùn)動(dòng)員的灰質(zhì)高密度集中于下丘腦及左中央前回[14]；羽毛球運(yùn)動(dòng)員和登山運(yùn)動(dòng)員的小腦灰質(zhì)密度高于其他類型的運(yùn)動(dòng)員[15]。上述變化主要與大腦中與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的注意力高度集中區(qū)和動(dòng)作控制區(qū)的持續(xù)興奮有關(guān)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，運(yùn)動(dòng)可以改變大腦不同區(qū)域的體積，包括海馬齒狀回區(qū)、海馬角區(qū)、杏仁核、皮質(zhì)、紋狀體和小腦等[16]。運(yùn)動(dòng)還可以改變突觸的可塑性，持續(xù)16 個(gè)月的有氧運(yùn)動(dòng)可以明顯增加大腦皮質(zhì)體積，促進(jìn)樹突延伸[17]；增加大腦海馬齒狀回區(qū)和海馬角區(qū)的樹突長度及復(fù)雜性結(jié)構(gòu)，增加神經(jīng)元樹突棘的密度[18]。

1.2 運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦功能的影響

運(yùn)動(dòng)不僅能夠提高大腦的可塑性，還可以促進(jìn)大腦的生理功能。運(yùn)動(dòng)可以明顯增強(qiáng)海馬齒狀回區(qū)的長時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)（long-time potentiation，LTP）。FARMER 等[19]發(fā) 現(xiàn)，較小的生物電刺激不能增加非運(yùn)動(dòng)組小鼠海馬區(qū)的LTP 效應(yīng)，但可以明顯增加運(yùn)動(dòng)組小鼠的LTP。有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦的記憶和學(xué)習(xí)功能有重要影響，TSENG 等[2]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常參加運(yùn)動(dòng)的老年人擁有更好的視覺空間能力、運(yùn)動(dòng)控制能力和良好的記憶功能。接受運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)鼠表現(xiàn)出良好的學(xué)習(xí)和記憶能力，主要表現(xiàn)在新物體辨別、目標(biāo)替換、走水迷宮、敏捷性、規(guī)避危險(xiǎn)和恐懼條件反射等方面[1]。ERICKSON 等[20]對(duì)120 例老年人開展的研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可以顯著減輕海馬老年化后因容量減少而引發(fā)的癥狀，提高計(jì)算能力、記憶力和空間辨別能力。運(yùn)動(dòng)還可以減少或預(yù)防神經(jīng)系統(tǒng)不良癥狀，包括焦慮、抑郁和腦損傷后應(yīng)激癥狀等[21]。運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦功能的影響與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)，提高認(rèn)知功能最好的運(yùn)動(dòng)方式是中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過小，改善作用不明顯；運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過大，可能引發(fā)應(yīng)激反應(yīng)，降低運(yùn)動(dòng)的效果。

2 鳶尾素概述

BOSTR?M 等[22]最早報(bào)道了一種新的肌肉因子——鳶尾素。運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)FNDC5 的表達(dá)，而FNDC5 是含有209 個(gè)殘基的蛋白質(zhì)分子，其N端有1 個(gè)包含29 個(gè)殘基的信號(hào)序列，中間為鳶尾素的結(jié)構(gòu)域。FNDC5 經(jīng)水解后產(chǎn)生鳶尾素，由112 個(gè)氨基酸殘基組成同源二聚體，其結(jié)構(gòu)高度保守，人與小鼠的同源度為100%[22]。運(yùn)動(dòng)可以直接促進(jìn)神經(jīng)組織表達(dá)FNDC5，通過過氧化物酶體增殖物激活受體γ 輔激活因子1α（peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α，PGC-1α）-FNDC5（鳶尾素）-BDNF 信號(hào)通路影響大腦的微觀結(jié)構(gòu)和功能。運(yùn)動(dòng)時(shí)，鳶尾素被釋放入血，能夠調(diào)節(jié)脂肪棕色化和能量代謝。鳶尾素通過結(jié)合白色脂肪細(xì)胞上的相關(guān)受體，促進(jìn)皮下脂肪中解偶聯(lián)蛋白1（uncoupling protein-1，UCP1）的表達(dá)，使白色脂肪棕色化，增加能量消耗。鳶尾素還可以通過自分泌、旁分泌和內(nèi)分泌途徑調(diào)節(jié)機(jī)體的生理功能。

鳶尾素存在于多種組織中。早期采用蛋白質(zhì)印跡法檢測小鼠和人類血液中的鳶尾素含量[23]，隨后在47種不同的組織和細(xì)胞（例如骨骼肌、心肌、浦肯野細(xì)胞、肝臟和腎臟等）中檢測到鳶尾素的表達(dá)，其在肌肉組織中的表達(dá)水平最高[24]。此外，在人的腦脊液、乳液和唾液中也檢測到鳶尾素[25]。

鳶尾素的分泌受到多種因素的影響，包括運(yùn)動(dòng)、寒冷、饑餓和血糖水平等都會(huì)影響鳶尾素的表達(dá)，而運(yùn)動(dòng)是調(diào)節(jié)體內(nèi)鳶尾素合成與釋放的最重要因素。循環(huán)血中鳶尾素含量的72%來自于肌肉組織，運(yùn)動(dòng)刺激肌肉組織分泌鳶尾素是血液中鳶尾素的最主要來源。

3 鳶尾素在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的生理作用

鳶尾素在人類的小腦、下丘腦和海馬等腦組織中均有較高水平的表達(dá)。應(yīng)用蛋白質(zhì)印跡法，分別在成年大鼠小腦的浦肯野細(xì)胞、下丘腦室旁核和脊髓灰質(zhì)前角中檢測到鳶尾素[26]，在人類腦脊髓液中也檢測到鳶尾素[27]。一些研究對(duì)老年人[28]、年輕運(yùn)動(dòng)員[29]和肥胖人群[27]血液中的鳶尾素水平與腦功能的關(guān)系進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)老年人和年輕運(yùn)動(dòng)員血液中的鳶尾素水平與認(rèn)知功能呈正相關(guān)[28-29]，而肥胖人群血液中的鳶尾素水平與認(rèn)知功能呈負(fù)相關(guān)[27]。由此提示，鳶尾素能夠影響大腦功能。

3.1 鳶尾素在神經(jīng)元發(fā)育中的作用

鳶尾素在神經(jīng)元的形成和發(fā)展中扮演著重要角色，能夠有效地促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的成熟和分化。研究發(fā)現(xiàn)鳶尾素能夠促進(jìn)神經(jīng)元的分化和增殖，在神經(jīng)元前體細(xì)胞和神經(jīng)元分裂期增加大腦中鳶尾素的含量后，神經(jīng)元分化速度加快70%～80%；在拮抗鳶尾素后，神經(jīng)元前體細(xì)胞數(shù)量減少，神經(jīng)元分化速度減慢[30]。FNDC5可以通過細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase，ERK）1/2 信號(hào)通路加快神經(jīng)元的分化[31]。同樣，神經(jīng)細(xì)胞的分化常伴隨鳶尾素含量的增加。有研究報(bào)道，在星形膠質(zhì)細(xì)胞分化時(shí)，鳶尾素的表達(dá)水平明顯增加[32]。

在促進(jìn)神經(jīng)元成熟方面，鳶尾素也發(fā)揮著重要作用。在初級(jí)皮質(zhì)神經(jīng)元和胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，敲除神經(jīng)元前體鳶尾素基因會(huì)破壞神經(jīng)元的成熟進(jìn)程[33]。不僅如此，在小鼠胚胎干細(xì)胞神經(jīng)前體形成過程中，鳶尾素可以增加成熟神經(jīng)元標(biāo)志物、神經(jīng)黏蛋白和BDNF 的表達(dá)，而在未分化的小鼠胚胎干細(xì)胞中未發(fā)現(xiàn)上述效應(yīng)，由此提示鳶尾素可以促進(jìn)神經(jīng)元的成熟和分化[34]。此外，鳶尾素還有助于提高神經(jīng)元的存活率。在初級(jí)皮質(zhì)神經(jīng)元中增加鳶尾素的表達(dá)會(huì)提高神經(jīng)元的存活率，而抑制鳶尾素的表達(dá)會(huì)降低神經(jīng)元的存活率[5]。

3.2 鳶尾素在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的其他作用

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，鳶尾素除了促進(jìn)神經(jīng)元成熟以外，還可以通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控心血管功能和新陳代謝。ZHANG 等[35]采用經(jīng)小鼠尾部靜脈注射鳶尾素以及第三腦室注射鳶尾素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠的血壓顯著升高且心臟功能增強(qiáng)；在高血壓模型大鼠腦室內(nèi)注射鳶尾素可以降低血壓。在另一項(xiàng)研究中，ZHANG 等[36]發(fā)現(xiàn)，鳶尾素注射組大鼠的移動(dòng)總距離、移動(dòng)次數(shù)和移動(dòng)時(shí)間均明顯優(yōu)于鳶尾素拮抗劑注射組。不僅如此，在小鼠腦室內(nèi)注射適量鳶尾素還可顯著增加機(jī)體耗氧量。此外，在小鼠下丘腦內(nèi)注射鳶尾素后，小鼠的攝食量顯著減少，這可能與刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)分泌厭食肽以及抑制多巴胺、去甲腎上腺素和食欲素的分泌有關(guān)[37]。上述研究結(jié)果均提示，鳶尾素可能通過激活交感神經(jīng)系統(tǒng)，增加機(jī)體的代謝活動(dòng)和能量消耗[38]。

有研究發(fā)現(xiàn)，鳶尾素具有神經(jīng)保護(hù)功能，可以提高在氧氣和葡萄糖供應(yīng)不足的條件下培養(yǎng)的PC12 細(xì)胞的存活率。在中腦動(dòng)脈閉塞模型中，鳶尾素能夠降低腦梗死發(fā)生率，減少腦水腫的體積[31]。抑郁癥大鼠模型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在大鼠腦室內(nèi)注射鳶尾素可以改善其抑郁行為[39]。

4 鳶尾素與運(yùn)動(dòng)

肌肉不僅是運(yùn)動(dòng)器官，也是內(nèi)分泌器官。運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌可以分泌數(shù)百種肌肉因子，這些肌肉因子以自分泌和旁分泌方式進(jìn)入血循環(huán)，激活相關(guān)信號(hào)通路以調(diào)控機(jī)體的新陳代謝，促進(jìn)機(jī)體健康[40-41]。鳶尾素是肌肉組織分泌的重要肌肉因子。大量研究發(fā)現(xiàn)，無論是人類還是小鼠，運(yùn)動(dòng)是誘導(dǎo)骨骼肌分泌鳶尾素的重要因素，而且這種分泌依賴于PGC-1α 的表達(dá)。

一次急性運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)鳶尾素的分泌，影響循環(huán)血中鳶尾素的含量。KRAEMER 等[42]對(duì)12例年輕人實(shí)施了一次急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)，以60%最大攝氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）強(qiáng)度完成90 min 跑步運(yùn)動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)男性和女性運(yùn)動(dòng)后血液中的鳶尾素水平分別增加20.4%和24.6%。在另2 項(xiàng)研究中，急性運(yùn)動(dòng)小鼠骨骼肌中PGC-1α mRNA 的表達(dá)水平分別增加6.1 倍和2.1 倍[43-44]，提示運(yùn)動(dòng)促進(jìn)鳶尾素分泌可能依賴于PGC-1α 信號(hào)通路。PANG 等[45]讓小鼠以60%VO2max強(qiáng)度完成1 h 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)小鼠血液中的鳶尾素水平顯著增加，并且在運(yùn)動(dòng)后6 h 達(dá)到峰值（20.71±0.25 ng/mL），運(yùn)動(dòng)后24 h 下降至運(yùn)動(dòng)前水平（15.45±0.27 ng/mL）；同時(shí)，骨骼肌中PGC-1α mRNA 的表達(dá)水平在運(yùn)動(dòng)1 h 后開始升高，并且在高水平上維持6 h，運(yùn)動(dòng)后12 h 降至運(yùn)動(dòng)前水平。上述研究結(jié)果提示，血液中的鳶尾素水平與骨骼肌中PGC-1α mRNA的表達(dá)水平密切相關(guān)。

長期訓(xùn)練也可以影響鳶尾素的分泌。JEDRYCHOWSKI 等[46]發(fā)現(xiàn)，受試者接受12 周的高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練后，其血液中的鳶尾素水平從3.6 ng/mL 上 升 至4.3 ng/mL。NYGAARD等[47]讓受試者接受力量練習(xí)或耐力練習(xí)（每日練習(xí)1 h，連續(xù)練習(xí)6 個(gè)月），結(jié)果顯示力量練習(xí)組和耐力練習(xí)組受試者血液中的鳶尾素水平分別提高23.1%和20.2%，骨骼肌中PGC-1α 的表達(dá)水平分別增加2.5 倍和1.1 倍。KIM 等[48]讓8例糖尿病患者接受12 周的抗阻訓(xùn)練（3 次/周）后，血液中的鳶尾素水平從訓(xùn)練前的1.9 ng/mL上升至2.3 ng/mL。此外，訓(xùn)練持續(xù)時(shí)間對(duì)人體血液中鳶尾素水平的變化也有重要影響。有研究發(fā)現(xiàn)，1 次劇烈運(yùn)動(dòng)可使之前未接受過運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的健康女性血液中的鳶尾素水平增加9.5%；經(jīng)過6 周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，其血液中的鳶尾素水平增加18.1%，此后維持相對(duì)穩(wěn)定[49]。由此提示，在一定時(shí)長內(nèi)，長期訓(xùn)練可能較單次訓(xùn)練對(duì)鳶尾素分泌的影響更為顯著。

大量證據(jù)顯示，運(yùn)動(dòng)與鳶尾素分泌密切相關(guān)。無論是急性運(yùn)動(dòng)還是長期訓(xùn)練，無論是有氧運(yùn)動(dòng)還是抗阻訓(xùn)練，都可以有效地促進(jìn)骨骼肌分泌鳶尾素，增加血液中的鳶尾素含量，并且運(yùn)動(dòng)增加鳶尾素的分泌依賴于骨骼肌中PGC-1α mRNA 的表達(dá)水平。值得注意的是，在研究運(yùn)動(dòng)與鳶尾素的關(guān)系時(shí)，除考慮運(yùn)動(dòng)模式以外，還需要考慮其他多種變量，例如年齡、性別和健康狀況等，最重要的是運(yùn)動(dòng)量和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，不同的運(yùn)動(dòng)方案和不同的采樣時(shí)間點(diǎn)均可能導(dǎo)致研究結(jié)果的差異，這可能是導(dǎo)致部分研究未發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與鳶尾素分泌之間存在關(guān)聯(lián)的原因。

5 PGC-1α-FNDC5-BDNF 通路與運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大腦功能

運(yùn)動(dòng)改善大腦的結(jié)構(gòu)和功能主要是通過促進(jìn)BDNF 的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的，但是運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大腦表達(dá)BDNF 的分子機(jī)制尚不清楚。BDNF 的表達(dá)與FNDC5 密切相關(guān)，無論是肌肉組織還是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中FNDC5 的表達(dá)，均可影響大腦表達(dá)BDNF。因此，鳶尾素在調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)BDNF 的表達(dá)過程中可能存在中樞和外周2 種機(jī)制。

長期的耐力運(yùn)動(dòng)可以明顯促進(jìn)小鼠大腦中BDNF 的表達(dá)、神經(jīng)元的再生能力、樹突棘的數(shù)量以及記憶功能[50]；并且發(fā)現(xiàn)海馬中FNDC5 基因的表達(dá)明顯增加[5]，由于海馬主要與學(xué)習(xí)和記憶功能有關(guān)，因此運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦記憶和學(xué)習(xí)功能的改善作用可能與FNDC5 的表達(dá)增加有關(guān)。WRANN 等[5]報(bào)道，敲除大腦FNDC5 基因后，BDNF 的表達(dá)明顯下降，而上調(diào)FNDC5 的表達(dá)后，BDNF 的表達(dá)明顯上升，并且這一效應(yīng)受到PGC-1α 表達(dá)的影響。LOURENCO 等[51]報(bào)道，阿爾茨海默病小鼠的FNDC5 表達(dá)水平明顯下降，與其記憶功能和神經(jīng)可塑性下降密切相關(guān)；運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)FNDC5 的表達(dá)，改善阿爾茨海默病小鼠的記憶功能和神經(jīng)可塑性，但是敲除FNDC5 基因能夠明顯阻斷小鼠認(rèn)知功能和神經(jīng)可塑性的改善作用。FNDC5 廣泛表達(dá)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，尤其在海馬中可以檢測到FNDC5 的高表達(dá)。神經(jīng)元前體中FNDC5 表達(dá)下調(diào)會(huì)明顯影響神經(jīng)元的發(fā)育成熟[52]，提示FNDC5 是誘導(dǎo)大腦皮質(zhì)神經(jīng)元發(fā)育的重要調(diào)節(jié)機(jī)制。因此，運(yùn)動(dòng)增加大腦中BDNF的表達(dá)以及改善大腦的認(rèn)知功能和神經(jīng)可塑性主要是通過促進(jìn)FNDC5 在大腦中的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。

FNDC5 在肌肉組織中高表達(dá)。運(yùn)動(dòng)通過促進(jìn)肌肉組織表達(dá)FNDC5 而增加血液中的鳶尾素水平。目前尚不清楚鳶尾素是否能夠越過血腦屏障以影響大腦功能和BDNF 的表達(dá)。WRANN 等[5]通過腺病毒轉(zhuǎn)染技術(shù)使肝臟過表達(dá)FNDC5 及增加血液中的鳶尾素水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)能夠誘導(dǎo)海馬中BDNF等神經(jīng)保護(hù)基因的表達(dá)。LOURENCO 等[51]發(fā)現(xiàn)，增加外周FNDC5 的表達(dá)可以改善阿爾茲海默病小鼠的記憶力和神經(jīng)可塑性，由此進(jìn)一步支持外周FNDC5 的表達(dá)能夠改善大腦功能。因此，運(yùn)動(dòng)促進(jìn)BDNF 的表達(dá)以及改善大腦功能也可能是通過增加外周的鳶尾素水平并且越過血腦屏障進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)而發(fā)揮生理作用的。

無論是中樞機(jī)制還是外周機(jī)制，運(yùn)動(dòng)促進(jìn)FNDC5 的表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)BDNF 的表達(dá)，均依賴于PGC-1α 信號(hào)通路。WRANN 等[5]通過腺病毒載體促進(jìn)PGC-1α 在初級(jí)皮質(zhì)神經(jīng)元中的表達(dá)，使FNDC5的表達(dá)量增加4 倍；反之，通過慢病毒介導(dǎo)的小發(fā)夾RNA 敲除PGC-1α 基因，F(xiàn)NDC5 的表達(dá)量降低40%以上，其中骨骼肌和大腦中FNDC5 的表達(dá)量分別降低66%和31%，PGC-1α 與FNDC5 的相關(guān)性與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和成熟存在關(guān)聯(lián)。

6 小 結(jié)

綜上所述，作為一種由運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)分泌的肌肉因子，鳶尾素在機(jī)體的多個(gè)器官和組織中均有表達(dá)，不僅能夠促進(jìn)脂肪棕色化以增加能量代謝，還是一種神經(jīng)調(diào)節(jié)因子，通過PGC-1α-FNDC5（鳶尾素）-BDNF 通路介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大腦的學(xué)習(xí)和記憶功能及改善神經(jīng)可塑性，在“運(yùn)動(dòng)/肌肉-大腦”體系中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。