低氧訓(xùn)練對(duì)肥胖大鼠大腦皮質(zhì)腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子及酪氨酸激酶受體B的調(diào)節(jié)作用

沈鈺琳 路瑛麗 王雪冰，2 汪涵 馮連世

1 國(guó)家體育總局體育科學(xué)研究所（北京100061）

2 廣西大學(xué)體育學(xué)院（南寧530004）

肥胖是造成高血糖、高血脂、高血壓和大腦認(rèn)知功能減退等多種慢性病的主要原因之一，直接影響內(nèi)分泌、心血管及中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能[1-4]。肥胖者腦組織損傷主要位于大腦額葉和顳葉，當(dāng)身體質(zhì)量指數(shù)（body mass index，BMI）超出正常范圍時(shí)，腦內(nèi)白質(zhì)和灰質(zhì)密度都會(huì)下降，且其減少程度與BMI升高程度成正相關(guān)[5-6]。有研究顯示，低氧訓(xùn)練能夠有效控制大鼠體重，降低體脂，改善肥胖大鼠脂代謝[7-8]。慢性間歇性低壓低氧可改善癲癇大鼠的學(xué)習(xí)記憶能力，并對(duì)海馬突觸超微結(jié)構(gòu)起到一定的保護(hù)作用[9]。陳耕春等[10]利用低氧儀模擬高原訓(xùn)練的方法分別對(duì)小鼠和人做了間歇性低氧訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)間歇性低氧訓(xùn)練對(duì)改善腦組織的抗缺氧能力、提高缺氧條件下的神經(jīng)反應(yīng)能力有明顯效果。

腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）是神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)素家族中最活躍的成員之一，是大腦的重要調(diào)節(jié)因子，起到支持現(xiàn)有神經(jīng)元的存活、新神經(jīng)元的生長(zhǎng)和分化，以及加強(qiáng)神經(jīng)連接的作用，在前腦、海馬、基底核等部位表達(dá)活躍[11-14]。酪氨酸激酶受體B（tyrosine kinase receptor B，TrkB）是BDNF 的功能性受體，BDNF對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)及促進(jìn)再生作用通過與TrkB 結(jié)合后啟動(dòng)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑而產(chǎn)生，BDNF/TrkB 信號(hào)通路對(duì)保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能有重要作用[15-17]。肥胖會(huì)促使細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）和白細(xì)胞介素1β（interleukin-1β，IL-1β）等前炎性細(xì)胞因子參與機(jī)體的炎癥反應(yīng)，增多的炎癥因子可透過血腦屏障，造成中樞神經(jīng)系統(tǒng)炎性損傷[18]。Zhang 等[19]研究發(fā)現(xiàn)，脂多糖誘導(dǎo)的炎癥可導(dǎo)致小鼠大腦BDNF 下降引起抑郁樣行為。抑制TNF-α的分泌可維持抑郁癥大鼠海馬BDNF 水平從而預(yù)防應(yīng)激性記憶障礙[20]。海馬中高水平的炎癥因子會(huì)降低BDNF/TrkB 的表達(dá)，降低對(duì)神經(jīng)元的保護(hù)作用[21]，通過增強(qiáng)AMPK/BDNF途徑可起到抗海馬神經(jīng)炎癥的作用[22]?？梢夿DNF/TrkB 途徑與炎癥反應(yīng)具有相關(guān)性。目前有關(guān)低氧訓(xùn)練是否可以通過影響肥胖大鼠大腦皮質(zhì)BDNF及其受體TrkB的表達(dá)進(jìn)而改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能的研究鮮見報(bào)道。因此，本研究通過高脂飲食喂養(yǎng)建立肥胖大鼠模型，探討低氧訓(xùn)練對(duì)肥胖大鼠大腦皮質(zhì)BDNF 及其受體TrkB 的影響作用，為低氧訓(xùn)練改善肥胖大鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

出生3 周齡的離乳雄性SD 大鼠100 只，購(gòu)自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司，體重60～90 g。飼養(yǎng)條件為自然光照，溫度21℃～23℃，濕度40%～60%，自由飲食。適應(yīng)性喂養(yǎng)普通飲食1 周后，隨機(jī)分為普通飲食組和高脂飲食組，分別給予普通飲食（科澳協(xié)力SPF 級(jí)繁殖鼠料，H2O 7.08 gm%、粗蛋白22.10 gm%、粗脂肪5.28 gm%、粗灰分5.20 gm%、粗纖維4.12 gm%、無(wú)氮浸出物52.00 gm%、鈣1.24 gm%、磷0.92 gm%、賴氨酸1.34 gm%、蛋氨酸和胱氨酸0.72 gm%）和高脂飲食（Research Diets- D12451，H2O 14.19 gm%、酪蛋白20.00 gm%、胱氨酸0.30 gm%、玉米粉7.28 gm%、麥芽糖糊精10.00 gm%、蔗糖17.28 gm%、纖維素5.00 gm%、豆油2.5 gm%、豬油17.75 gm%、無(wú)機(jī)鹽1.00 gm%、磷酸鈣1.30 gm%、碳酸鈣0.55 gm%、檸檬酸鉀1.65 gm%、維生素1.00 gm%、重酒石酸膽堿0.20 gm%）喂養(yǎng)10周。

1.2 實(shí)驗(yàn)分組

根據(jù)肥胖大鼠建模標(biāo)準(zhǔn)：高脂飼料組大鼠體重超過普通飼料組20%屬于建模成功大鼠[23]，篩選出50 只大鼠繼續(xù)喂養(yǎng)高脂飼料。通過2 周適應(yīng)性訓(xùn)練（速度從16 m/min 梯度遞增到25 m/min，運(yùn)動(dòng)時(shí)間從20 min/d遞增到60 min/d），挑選32只肥胖大鼠，隨機(jī)分為常氧安靜組（normal oxygen control group，NC 組）、常氧訓(xùn)練組（normal oxygen training group，NT 組）、低氧安靜組（hypoxic control group，HC組）、低氧訓(xùn)練組（hypoxic training group，HT組），每組8只。NC組和NT組統(tǒng)稱為常氧組（N 組），HC 組和HT 組統(tǒng)稱為低氧組（H組），NC組和HC組統(tǒng)稱為安靜組（C組），NT組和HT組統(tǒng)稱為訓(xùn)練組（T 組）。低氧安靜和低氧訓(xùn)練組在綜合環(huán)境實(shí)驗(yàn)室完成實(shí)驗(yàn)，采用天津森羅科技股份有限公司的低氧發(fā)生儀（GA15FF-13 型雙螺桿空氣壓縮機(jī)，CA-200AT型制氮機(jī)），形成常壓低氧實(shí)驗(yàn)環(huán)境，低氧組大鼠在13.6% O2濃度（相當(dāng)于3500 米海拔高度）下生活和訓(xùn)練。訓(xùn)練組大鼠于水平跑臺(tái)進(jìn)行有氧耐力訓(xùn)練，根據(jù)前期研究成果常氧組訓(xùn)練強(qiáng)度為25 m/min，低氧組訓(xùn)練強(qiáng)度為20 m/min，自然光照下每天白天運(yùn)動(dòng)1小時(shí)，每周5天，共4周[24]。

1.3 取材

訓(xùn)練第4 周末，各組大鼠禁食禁水12 h，稱重，給予10%水合氯醛溶液（0.3 ml/100 g）腹腔注射麻醉，腹主動(dòng)脈取血，斷頭。迅速放在冰袋上取同側(cè)大腦皮質(zhì)，PBS漂洗后置于凍存管，放入液氮罐內(nèi)冷凍，隨后將樣品轉(zhuǎn)入－80℃冰箱中保存待測(cè)。將一部分大腦皮質(zhì)用于實(shí)時(shí)熒光定量PCR（real time quantitative PCR，RTqPCR）檢測(cè)，另一部分用于Western Blot 和ELISA 檢測(cè)。

1.4 試劑與儀器

兔抗大鼠BDNF 多克隆抗體（Abcam 公司，型號(hào)Ab108319），兔抗大鼠p-TrkB 多克隆抗體（Immunoway公司，型號(hào)YP1247），山羊抗兔IgG（Jackson 公司，型號(hào)111-035-003），兔抗大鼠TrkB 多克隆抗體（CST 公司，型號(hào)4603），小鼠抗β-actin單克隆抗體（CST公司，型號(hào)4967），TNF-αELISA 試劑盒（eBioscience 公司，型號(hào)85-88-7340-22），IL-1β ELISA 試劑盒（eBioscience 公司，型號(hào)85-BMS630），IL-6 ELISA試劑盒（eBioscience公司，型號(hào)85-BMS625），逆轉(zhuǎn)錄試劑盒（TaKaRa公司，型號(hào)2641A），Premix Taq?（Ex Taq?Version 2.0）試劑盒（TaKaRa公司，型號(hào)RR003Q），實(shí)時(shí)熒光定量PCR系統(tǒng)（Roche公司，Roche LightCycler?480II）。

1.5 RT-qPCR實(shí)驗(yàn)

將大腦皮質(zhì)置于勻漿器（預(yù)先用DEPC 處理）中研磨。加入Trizol 提取樣品RNA，最后加入100 μl 無(wú)RNase 的水，溶解RNA。用分光光度計(jì)讀取OD260/OD280比值及RNA 濃度。根據(jù)逆轉(zhuǎn)錄試劑盒說明書條件將提取的RNA 取1 μg 逆轉(zhuǎn)錄成cDNA。按照Premix Taq?（Ex Taq?Version 2.0）的說明書，配制10 μl的反應(yīng)體系。PCR反應(yīng)條件：95℃5 min預(yù)變性后，95℃10 s，60℃ 30 s，72℃ 30 s，40 個(gè)循環(huán)。使用Roche LightCycler?480II 實(shí)時(shí)熒光定量PCR 系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)增并對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。引物序列如表1。結(jié)果使用2－△△CT法表示目的基因相對(duì)表達(dá)量。

表1 引物序列

1.6 Western Blot實(shí)驗(yàn)

將大腦皮質(zhì)置于組織勻漿器中研磨，預(yù)冷RIPA蛋白抽提試劑，加入蛋白酶抑制劑（cocktail）；12000 rpm（4℃）離心15 min。取上清，進(jìn)行BCA 蛋白定量。SDS-PAGE 電泳，轉(zhuǎn)膜，兔抗BDNF IgG（1∶1000），兔抗TrkB IgG（1∶1000），兔抗p-TrkB IgG（1∶500）4℃孵育過夜，TBST 清洗3×10 min，山羊抗兔IgG-HRP（1∶10000）室溫震蕩孵育1 h，清洗3×10 min。ECL滴加到膜的蛋白面，反應(yīng)3～5 min；膠片曝光：10 s～5 min（曝光時(shí)間隨不同光強(qiáng)度而調(diào)整），顯影2 min，定影。通過Image-Pro Plus 圖像分析軟件讀取目的條帶的光密度掃描值，以各組條帶β-actin 的掃描值標(biāo)化其相應(yīng)組待測(cè)因子的蛋白表達(dá)量。

1.7 酶聯(lián)免疫吸附實(shí)驗(yàn)（ELISA）

取各組大鼠大腦皮質(zhì)加入PBS 于冰上研磨，4℃條件下12000 r/min離心15 min，取上清。從冰箱內(nèi)取出試劑盒，置于室溫下平衡30 min。核算樣本所需的已包被抗體的酶標(biāo)板孔數(shù)目，每個(gè)樣品做2個(gè)平行管，參照ELISA試劑盒說明書完成各步驟操作。用酶標(biāo)儀在450 nm 測(cè)定吸光值。繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，根據(jù)樣本吸光值，計(jì)算樣本中TNF-α、IL-6和IL-1β的濃度。

1.8 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

應(yīng)用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析，所有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)果以均數(shù)± 標(biāo)準(zhǔn)差（±s）表示，采用2（氧氣含量：常氧、低氧）×2（運(yùn)動(dòng)方式：安靜、訓(xùn)練）雙因素組間方差分析，對(duì)主效應(yīng)和交互作用顯著性進(jìn)行Bonferroni 檢驗(yàn)，當(dāng)交互作用顯著時(shí)進(jìn)行Post hoc 事后檢驗(yàn)。P＜0.05為有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 不同運(yùn)動(dòng)方式和氧氣含量對(duì)肥胖大鼠大腦皮質(zhì)BDNF、TrkB mRNA表達(dá)的影響

圖1結(jié)果顯示，對(duì)于大鼠大腦皮質(zhì)BDNF mRNA而言，運(yùn)動(dòng)方式的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，28）=82.39，P＜0.001，其中T 組（1.70 ± 0.34）顯著高于C 組（0.98 ± 0.13），P＜0.001。氧氣含量的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，28）=4.59，P=0.041，其中H 組（1.42 ± 0.52）顯著高于N 組（1.25 ±0.35），P=0.041。氧氣含量×運(yùn)動(dòng)方式交互作用顯著，F(xiàn)=7.09，P=0.013，NT 組（1.50 ± 0.32）顯著高于NC 組（1.00 ± 0.00），P＜0.001；HT 組（1.89 ± 0.24）顯著高于HC 組（0.95 ± 0.19），P＜0.001；HT 組顯著高于NT 組，P=0.002。

圖1 各組大鼠大腦皮質(zhì)BDNF、TrkB mRNA表達(dá)

對(duì)于TrkB mRNA表達(dá)結(jié)果而言，運(yùn)動(dòng)方式的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，28）=148.49，P＜0.001，其中T 組（1.76 ±0.26）顯著高于C組（0.99 ± 0.11），P＜0.001。氧氣含量的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，28）=4.53，P=0.042，H 組（1.44 ±0.50）顯著高于N 組（1.30 ± 0.36），P=0.042。氧氣含量×運(yùn)動(dòng)方式交互作用顯著，F(xiàn)（1，28）=5.33，P=0.029，NT 組（1.62 ± 0.24）顯著高于NC 組（1.00 ± 0.00），P＜0.001；HT 組（1.90 ± 0.21）顯著高于HC 組（0.99 ±0.16），P＜0.001；HT 組顯著高于NT 組，P=0.004。這表明訓(xùn)練和低氧環(huán)境都能顯著提高大鼠大腦皮質(zhì)BDNF、TrkB mRNA 的表 達(dá)，HT 組 較HC 組和NT 組BDNF、TrkB mRNA顯著升高。

2.2 不同運(yùn)動(dòng)方式和氧氣含量對(duì)肥胖大鼠大腦皮質(zhì)BDNF、TrkB和p-TrkB蛋白表達(dá)的影響

圖2 結(jié)果顯示，對(duì)于大鼠大腦皮質(zhì)BDNF 蛋白而言，運(yùn)動(dòng)方式的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，28）=105.48，P＜0.001，其中T 組（0.47 ± 0.08）顯著高于C 組（0.26 ±0.04），P＜0.001。氧氣含量的主效應(yīng)呈邊緣顯著，F(xiàn)（1，28）=4.59，P=0.062，其中H組（0.39 ± 0.13）略高于N組（0.35 ± 0.11）。氧氣含量×運(yùn)動(dòng)方式交互作用不顯著，F(xiàn)（1，28）=1.35，P=0.255。

圖2 各組大鼠大腦皮質(zhì)BDNF、TrkB和p-TrkB蛋白的表達(dá)

TrkB蛋白表達(dá)結(jié)果顯示，運(yùn)動(dòng)方式F（1，28）=0.35，P=0.559 和氧氣F（1，28）=0.01，P=0.981 主效應(yīng)及氧氣含量×運(yùn)動(dòng)方式交互作用F（1，28）=0.24，P=0.625 均不顯著。對(duì)于p-TrkB 蛋白而言，運(yùn)動(dòng)方式的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，28）=98.03，P＜0.001，其中T組（1.76 ± 0.31）顯著高于C 組（1.32 ± 0.63），P＜0.001。氧氣含量的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（1，28）=1.08，P=0.307，H組（1.32 ± 0.63）略高于N 組（1.22 ± 0.52）。氧氣含量×運(yùn)動(dòng)方式交互作用不顯著，F(xiàn)（1，28）=1.52，P=0.228。這表明訓(xùn)練能顯著提高大鼠大腦皮質(zhì)BDNF和p-TrkB蛋白的表達(dá)，T組顯著高于C組。

2.3 不同運(yùn)動(dòng)方式和氧氣含量對(duì)肥胖大鼠大腦皮質(zhì)炎癥因子的影響

圖3結(jié)果顯示，對(duì)于大鼠大腦皮質(zhì)TNF-α而言，運(yùn)動(dòng)方式的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，28）=5.18，P=0.031，其中T組（27.28 ± 12.72）顯著低于C 組（40.84 ± 19.50），P=0.031。氧氣含量的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（1，28）=0.64，P=0.429，H 組（31.67 ± 17.22）略 低于N 組（36.45 ±18.21）。氧氣含量×運(yùn)動(dòng)方式交互作用不顯著，F(xiàn)（1，28）=0.01，P=0.975。

圖3 各組大鼠大腦皮質(zhì)TNF-α、IL-1β和IL-6的表達(dá)

對(duì)于大鼠大腦皮質(zhì)IL-1β而言，運(yùn)動(dòng)方式的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，28）=10.47，P=0.003，其中T組（5.86 ± 1.14）顯著低于C 組（7.82 ± 2.05），P=0.003。氧氣含量的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（1，28）=0.105，P=0.748。氧氣含量×運(yùn)動(dòng)方式交互作用不顯著，F(xiàn)（1，28）=0.04，P=0.849。

對(duì)于大鼠大腦皮質(zhì)IL-6 而言，運(yùn)動(dòng)方式的主效應(yīng)顯著，F(xiàn)（1，28）=67.92，P＜0.001，其中T 組（35.77 ±7.91）顯著低于C 組（57.71 ± 8.07），P=0.003。氧氣含量的主效應(yīng)不顯著，F(xiàn)（1，28）=3.22，P=0.083。氧氣含量×運(yùn)動(dòng)方式交互作用不顯著，F(xiàn)（1，28）=1.84，P=0.186。這表明訓(xùn)練能顯著降低大鼠大腦皮質(zhì)TNF-α、IL-1β和IL-6的表達(dá)，T組顯著低于C組。

3 討論

本研究結(jié)果顯示，氧氣濃度×運(yùn)動(dòng)方式在BDNF 和TrkB mRNA 表達(dá)上具有顯著交互作用，低氧訓(xùn)練和常氧訓(xùn)練都能有效提高肥胖大鼠大腦皮質(zhì)BDNF 和TrkB mRNA 表達(dá)，且低氧訓(xùn)練組BDNF和TrkB mRNA表達(dá)水平較常氧訓(xùn)練組顯著升高，表明低氧訓(xùn)練在提高肥胖大鼠大腦皮質(zhì)BDNF和TrkB mRNA表達(dá)上比常氧訓(xùn)練更具優(yōu)勢(shì)。BDNF 與中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能存在密切關(guān)系，它能防止神經(jīng)元損傷死亡、改善神經(jīng)元的病理狀態(tài)、促進(jìn)受損傷神經(jīng)元再生及分化，維持成熟的中樞及周圍神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)元生存和正常生理功能，調(diào)控突觸可塑性[25]。疾病導(dǎo)致認(rèn)知能力減退時(shí)，會(huì)引起大腦和血液中的BDNF 表達(dá)下降[26-27]。低氧預(yù)適應(yīng)能夠上調(diào)BDNF 的表達(dá)并增加其與TrkB 受體的結(jié)合，激活BDNF/TrkB信號(hào)通路，對(duì)小鼠產(chǎn)生神經(jīng)保護(hù)作用[28]。此外，運(yùn)動(dòng)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能恢復(fù)具有促進(jìn)作用[29-31]，有氧運(yùn)動(dòng)可激活糖尿病大鼠海馬BDNF/TrkB 信號(hào)通路，提高肥胖大鼠前額葉神經(jīng)BDNF 等可塑性相關(guān)蛋白質(zhì)表達(dá)，保護(hù)大腦功能[32-33]。急性間歇性缺氧結(jié)合運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練療法可通過改變脊髓血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）、BDNF 和TrkB 的磷酸化及非磷酸化形式的表達(dá)，誘導(dǎo)脊髓損傷后細(xì)胞的可塑性，促進(jìn)脊髓損傷大鼠前肢運(yùn)動(dòng)功能的恢復(fù)[34]。BDNF 及其受體TrkB 可能是肥胖導(dǎo)致中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能改變的重要靶點(diǎn)。本研究發(fā)現(xiàn)，低氧環(huán)境和跑臺(tái)訓(xùn)練均能上調(diào)肥胖大鼠大腦皮質(zhì)BDNF 和TrkB mRNA的表達(dá)，且這兩個(gè)因素具有顯著交互作用，表明與常氧訓(xùn)練相比，低氧訓(xùn)練對(duì)肥胖大鼠大腦皮質(zhì)BDNF和TrkB mRNA 轉(zhuǎn)錄水平的調(diào)控作用更為顯著。在蛋白水平的表達(dá)上，各組大鼠大腦皮質(zhì)TrkB 表達(dá)無(wú)顯著差異，其變化體現(xiàn)在磷酸化水平的表達(dá)。其原因是由于TrkB 翻譯后修飾的方式主要為磷酸化，當(dāng)BDNF 與其功能性受體TrkB 結(jié)合后，TrkB 經(jīng)歷磷酸化轉(zhuǎn)移，之后激活相關(guān)的蛋白激酶，從而磷酸化其下游底物，從而啟動(dòng)TrkB 信號(hào)通路級(jí)聯(lián)過程[35]。訓(xùn)練組BDNF 和p-TrkB 的蛋白表達(dá)較安靜組顯著升高，低氧訓(xùn)練組比常氧訓(xùn)練組均值略有升高，但是未發(fā)現(xiàn)顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。氧氣濃度×運(yùn)動(dòng)方式無(wú)顯著交互作用，說明訓(xùn)練可以提高肥胖大鼠大腦皮質(zhì)BDNF和p-TrkB蛋白表達(dá)水平，但低氧條件未對(duì)BDNF 和p-TrkB 蛋白表達(dá)產(chǎn)生顯著效果。造成這一結(jié)果的原因可能是蛋白質(zhì)合成從轉(zhuǎn)錄到翻譯修飾需要經(jīng)過一系列復(fù)雜的過程，在翻譯過程中低氧環(huán)境的暴露時(shí)間、氧氣濃度、訓(xùn)練周期等條件因素沒有對(duì)BDNF 和p-TrkB 蛋白的調(diào)控產(chǎn)生顯著影響，其具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步研究。

肥胖也被視為一種慢性炎癥狀態(tài)，會(huì)引起脂肪組織含量增加，脂肪組織中的脂肪細(xì)胞和巨噬細(xì)胞會(huì)分泌TNF-α、IL-1β和IL-6等多種炎性因子，引發(fā)慢性炎癥和氧化應(yīng)激，進(jìn)而影響大腦發(fā)育[36-37]。研究顯示，高脂飲食會(huì)導(dǎo)致大鼠海馬和血液中的促炎細(xì)胞因子TNF-α和IL-6分泌增多，從而降低BDNF的表達(dá)，影響神經(jīng)功能[38]。運(yùn)動(dòng)對(duì)炎癥有抑制作用，有氧運(yùn)動(dòng)可以降低胰島素抵抗小鼠炎癥因子IL-1β、IL-18的表達(dá)[39]；低氧訓(xùn)練可以有效降低肥胖大鼠血清中TNF-α和IL-6的表達(dá)[40]。本研究發(fā)現(xiàn)，訓(xùn)練組大鼠大腦皮質(zhì)TNF-α、IL-1β和IL-6較安靜組顯著下降；但低氧訓(xùn)練和常氧訓(xùn)練相比，TNF-α、IL-1β和IL-6表達(dá)量無(wú)顯著性差異，低氧訓(xùn)練組TNF-α、IL-1β表達(dá)較常氧訓(xùn)練組略下降，表明在本實(shí)驗(yàn)中訓(xùn)練的主效應(yīng)顯著，氧氣濃度對(duì)肥胖大鼠大腦皮質(zhì)炎癥因子的調(diào)控沒有顯著效果。之前的研究顯示，低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體炎癥因子的表達(dá)存在不同的影響作用，蒲小燕等發(fā)現(xiàn)，在模擬海拔2200 m 和4200 m 低氧環(huán)境中暴露30 天使小鼠血清中的TNF-α、IL-6 分泌增多[41]。也有報(bào)道顯示，每天6 h的間歇性低壓低氧（海拔4000 m）預(yù)處理能夠降低大鼠血清TNF-α的表達(dá)[42]。以上研究結(jié)果可以看出，低氧環(huán)境對(duì)機(jī)體炎癥因子的作用可能受氧氣濃度、低氧暴露時(shí)間、大氣壓力、機(jī)體對(duì)低氧環(huán)境的適應(yīng)性等因素的影響而產(chǎn)生不同的效果。本研究結(jié)果表明，本實(shí)驗(yàn)中設(shè)置的低氧環(huán)境對(duì)肥胖大鼠大腦皮質(zhì)炎癥因子無(wú)顯著影響，低氧訓(xùn)練和常氧訓(xùn)練均能顯著降低肥胖大鼠大腦皮質(zhì)TNF-α、IL-1β和IL-6的表達(dá)，抑制炎癥因子的分泌，控制大腦的炎癥反應(yīng)，減少對(duì)神經(jīng)元的刺激。

4 結(jié)論

運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練能夠減少肥胖大鼠大腦皮質(zhì)炎癥因子TNF-α、IL-1β和IL-6 的分泌，促進(jìn)大腦皮質(zhì)BDNF 及其受體TrkB 的表達(dá)，從而提高神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)作用。低氧訓(xùn)練在提高肥胖大鼠大腦皮質(zhì)BDNF和TrkB mRNA的表達(dá)上較常氧訓(xùn)練更具優(yōu)勢(shì)。