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间歇性禁食联合自主运动通过调节食欲素A与BDNF通路改善中年大鼠海马功能
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月27日 来源:Physiology & Behavior 2.4
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为探究延缓衰老相关认知衰退的干预策略,研究人员通过8周间歇性禁食(IF)和自主跑轮运动(IF+VA)干预中年大鼠,发现联合干预显著提升海马食欲素A(Orexin-A)和脑源性神经营养因子(BDNF)水平,改善运动协调性并增加海马/脑重量比,揭示了食欲素能系统与BDNF协同调控海马可塑性的新机制。
随着人口老龄化加剧,年龄相关的认知功能衰退成为重大公共卫生问题。海马作为记忆调控的核心脑区,其功能退化与脑源性神经营养因子(Brain-Derived Neurotrophic Factor, BDNF)和食欲素A(Orexin-A)水平下降密切相关。这两种分子分别被誉为神经可塑性的"肥料"和能量代谢的"开关",但它们在中年阶段的交互作用及干预策略仍不明确。更棘手的是,现有研究多聚焦单一干预手段,而整合生活方式干预(如饮食与运动协同)对海马功能的增效机制尚属空白。
为解决这一科学难题,来自首都医科大学的研究团队在《Physiology》发表了一项开创性研究。他们以12月龄中年Wistar大鼠为模型,设计8周间歇性禁食(IF)、间歇性禁食联合自主跑轮运动(IF+VA)的干预方案,通过行为学测试(旷场实验、转棒实验)、分子生物学技术(Western blot、ELISA)和形态学分析,首次揭示了联合干预对海马Orexin-A/BDNF通路的协同增效作用。
研究采用三大关键技术:1)建立中年大鼠IF(隔日禁食)与自主运动联合模型;2)通过蛋白质印迹和酶联免疫吸附测定量化海马Orexin-A、食欲素受体1(OX1R)及BDNF表达;3)结合转棒测试评估运动学习能力,并计算海马/全脑重量比评估结构变化。
动物实验设计
12月龄雄性Wistar大鼠分为对照组(Con)、IF组和IF+VA组,严格控光控温条件下干预8周。IF组隔日禁食,IF+VA组增加跑轮运动自主性监测。
体重与摄食变化
尽管各组最终体重无统计学差异,但IF+VA组呈现独特的摄食模式调整,提示能量代谢重编程可能先于体重变化发生。
分子层面发现
IF使海马Orexin-A提升1.8倍,BDNF增加2.1倍;而IF+VA组增幅更达2.3倍和2.7倍。有趣的是,OX1R在IF+VA组显著下调,研究者推测这可能是受体负反馈调节或信号转导效率提升的表现。
行为学与形态学结果
IF+VA组转棒停留时间延长40%,海马/脑重比增加15%,且Orexin-A与BDNF水平呈强正相关(r=0.82),提示二者可能存在因果关联。
讨论部分指出,该研究首次证实:1)IF可持续上调中年海马Orexin-A,打破既往仅关注急性效应的局限;2)运动与IF协同激活BDNF的程度远超单一干预,支持"运动-禁食交叉适应"假说;3)OX1R下调可能反映信号通路敏感性改变,为理解受体动态调控提供新视角。结论强调,联合干预通过Orexin-A/OX1R-BDNF轴多维改善海马功能,为预防衰老相关认知衰退提供了可转化的生活方式干预方案。
这项研究的突破性在于将"代谢-神经可塑性"双系统纳入统一框架,不仅证实Orexin系统在海马功能调控中的核心地位,更为开发非药物抗衰老策略提供了理论依据。正如通讯作者Rana Fayazmilani强调的:"自主运动与IF的组合可能通过优化能量分配,激活比单一干预更强大的神经保护机制。"未来研究可进一步探索该方案在阿尔茨海默病模型中的应用价值。
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