跑步机训练通过小脑AMPK/PPAR-γ通路改善丙戊酸诱导的自闭症特征并增强线粒体功能

本研究通过动物实验揭示了跑步机训练如何通过激活小脑AMPK/PPAR-γ通路，改善丙戊酸(VPA)诱导的自闭症(ASD)模型小鼠的社交障碍和线粒体功能障碍。研究人员发现训练能上调抗炎因子Irisin和Metrnl的表达，降低氧化应激指标MDA，恢复线粒体标志酶CS活性，为ASD的非药物干预提供了新靶点。

　　

自闭症谱系障碍(ASD)是一种以社交障碍和刻板行为为特征的神经发育性疾病，目前药物治疗仅能缓解部分症状。更棘手的是，87%的ASD患者伴随运动功能障碍，而线粒体功能异常(MtD)和神经炎症被认为是其重要病理机制。丙戊酸(VPA)作为表观遗传调节剂，通过抑制组蛋白去乙酰化酶诱发小脑损伤，是建立ASD动物模型的经典工具。

埃及Menoufia大学医学院生理学系的研究团队在《Scientific Reports》发表的研究中，创新性地探索了耐力运动对VPA诱导的ASD模型的干预效果。研究人员采用40只小鼠分为四组：对照组、训练组、VPA模型组和VPA+训练组，通过6周渐进式跑步机训练(速度5-11 m/min)，结合行为学测试、ELISA检测炎症因子、RT-PCR分析基因表达等技术，系统评估了训练对ASD核心症状的改善作用。

关键实验技术包括：1) 标准化VPA诱导ASD模型(400 mg/kg皮下注射)；2) 三室社交测试和T迷宫评估行为学改变；3) 比色法检测小脑MDA和过氧化氢酶活性；4) RT-PCR定量AMPK、PPAR-γ和Metrnl基因表达；5) 免疫组化分析小脑GFAP、Bax和PPAR-γ蛋白表达。

神经行为学测试结果显示：VPA组小鼠在旷场实验中穿越格子数(103.6±1.9 vs 151.8±23.5)和中央区停留时间(7.9±0.87 vs 21.0±0.87秒)显著降低，而刻板行为( rearing频率61.6±0.96次)明显增加。训练干预后，VPA+训练组小鼠的社交指数(SI)从36.2%提升至62.5%，表明跑步机训练能有效改善ASD核心症状。

生化指标分析发现：VPA组小脑MDA水平(53.06±1.12 nmol/g)较对照组升高近4倍，而抗氧化酶过氧化氢酶活性(3.43±0.16 U/g)下降54%。训练显著逆转这些变化，同时使促炎因子IL-6(192.5→162.6 pg/ml)和TNF-α(40.28→32.03 ng/L)水平降低。

分子机制研究揭示：训练组小脑AMPK(0.37→0.72)和PPAR-γ(0.44→0.81)基因表达显著上调，伴随血清肌动蛋白Irisin(6.8→38.26 ng/mL)和Metrnl(2.33→5.01 ng/mL)水平升高。免疫组化显示训练使PPAR-γ阳性细胞占比从9%增至16.2%，同时凋亡标记Bax表达下降53%。

组织学观察证实：VPA组小脑浦肯野细胞数量(4.8±0.83个)较对照组(8.4±0.54个)减少43%，而训练干预后细胞数量恢复至6.4±0.54个。GFAP阳性星形胶质细胞面积百分比也从33.2%降至16.4%，表明训练具有神经保护作用。

这项研究首次阐明耐力运动通过AMPK/PPAR-γ通路改善ASD的多靶点机制：1) 上调Irisin和Metrnl等肌动蛋白，激活AMPK磷酸化；2) 增强线粒体生物合成(CS活性提升56%)；3) 抑制NF-κB通路减轻神经炎症；4) 通过BDNF(104.4→233.7 pg/ml)促进突触可塑性。这些发现为ASD的运动干预提供了理论依据，提示每周5次、每次30分钟的中等强度跑步机训练可能成为改善ASD患者社交和认知功能的非药物策略。