体重在多发性硬化症中调节体育锻炼对大脑健康益处的作用：一项基于磁共振体积成像和光谱学的研究

《Multiple Sclerosis and Related Disorders》：Body Weight Moderates the Benefits of Physical Exercise on Brain Health in Multiple Sclerosis: An MR Volumetric and Spectroscopy Study

运动训练可改善多发性硬化症患者脑代谢及神经修复因子，但体重可能调节其效果。研究显示，超重/肥胖患者运动对丘脑等脑区NAA/Cr水平提升作用更显著，且脑源性神经营养因子、血小板衍生生长因子及色氨酸代谢物均改善。

　　

摘要

背景

关于多发性硬化症（MS）患者进行运动训练与大脑健康之间的关系，目前可获得的信息有限。本研究探讨了体重作为运动训练对中枢神经系统（CNS）体积和代谢影响调节因素的作用。

方法

共有60名MS患者根据性别和体重分类被随机分配到运动训练组（n=30）或对照组（n=30）。运动训练计划为期6个月，主要在家庭环境中进行。通过磁共振成像（MRI）和磁共振波谱（MRS）技术分别评估了全脑及各感兴趣区域（ROI）的体积和代谢物变化。

结果

运动训练后，所有ROI区域的N-乙酰天冬氨酸/肌酸（NAA/Cr）水平均显著提高（p<0.05），表明神经元完整性和细胞能量状态得到改善；然而，超重会减弱运动训练对丘脑、前扣带回皮层和内侧前额叶皮层的有益效果（p<0.05）。此外，脑源性神经营养因子、血小板衍生生长因子以及犬尿氨酸通路相关代谢物的水平也显著改善（p<0.05）。

讨论

当前的研究结果为运动训练对MS患者中枢神经系统健康的有益作用提供了新的证据，并进一步提示超重可能会影响运动训练的部分益处。

引言

超重会影响多种疾病和病理状态的特点，可能加重疾病症状，或使疾病的治疗和管理变得更加困难。多发性硬化症（MS）就是一种可能受到超重影响的疾病。MS是一种免疫介导的神经退行性疾病，其特征包括大脑萎缩（尤其是海马体和丘脑）、中枢神经系统功能受损、脑部病变形成以及大脑代谢平衡紊乱（Grassiot, Desgranges, Eustache, & Defer, 2009; Negaresh et al., 2019; Negaresh et al., 2021）。儿童和青少年时期较高的体质指数（BMI）已被证实会增加患MS的风险。遗传学证据表明，儿童期肥胖与MS易感性之间存在关联，这种关联可能与肥胖持续至成年早期有关，但与青春期时间无关（Harroud et al., 2021）。新诊断的MS患者如果体重超标，其疾病严重程度通常更重，治疗效果也较差（Lutfullin et al., 2023）。因此，体重可能会影响MS患者的治疗和康复效果。

运动训练对MS患者有许多益处，但很少有研究将体重作为运动训练效果的调节因素进行探讨，或专门关注其对MS患者中枢神经系统（CNS）的益处（Negaresh et al., 2019）。以往关于CNS益处的研究主要依赖于传统的成像技术，如T1加权成像和T2加权成像（Kj?lhede et al., 2018; Langeskov-Christensen et al., 2021）。然而，这些传统方法存在局限性，无法准确反映神经炎症、脱髓鞘、轴突丢失及大脑代谢变化（Filippi et al., 2016）。随着科学进步，出现了其他用于研究CNS的工具和方法，例如磁共振波谱（MRS），可用于检测脑代谢物的变化以及评估脑炎症和髓鞘损伤与修复情况（De Stefano & Filippi, 2007）。目前尚缺乏关于体重状态对MS患者运动训练益处调节作用的研究。

为填补这一科学空白，我们开展了一项随机对照试验（RCT），研究了运动训练对大脑健康的影响，包括代谢和体积变化、神经营养因子以及犬尿氨酸通路相关指标的变化，并探讨了体重状态是否在这些变化中起调节作用。

参与者

本研究遵循了NIH定义的II期RCT设计，评估者对参与者信息进行了盲处理（即MRI操作者未知参与者的具体信息）。参与者通过发布在伊朗德黑兰MS研究中心的通知进行招募，并在德黑兰MS协会注册。共有96名MS患者符合研究条件，其中60名被随机选入研究。样本量是基于效应量为0.4的统计分析确定的（De Stefano & Filippi, 2007）。

参与者

图1展示了CONSORT图表。在随机分配到的60名参与者中，有53名完成了研究（退出率为11.7%）。两名正常体重的参与者因不愿继续研究而退出（分别来自运动训练组和对照组）。5名超重/肥胖的参与者退出，其中2名来自运动训练组（因意外事件），3名来自对照组。

讨论

本研究考察了体重状态对MS患者运动训练带来的大脑健康益处的调节作用。总体而言，运动训练并未改变全脑及各ROI区域的体积，但确实引发了丘脑、海马体和皮层区域的代谢变化，尤其是NAA/Cr水平的提升，表明神经元完整性有所改善。MS患者的体重状态调节了运动训练带来的CNS代谢益处，尤其是NAA水平的改变。

结论

总体而言，现有研究结果为运动训练对MS患者大脑健康的有益作用提供了新的重要证据，这些证据主要基于CNS代谢物的变化。此外，神经营养因子和犬尿氨酸通路代谢物的改善也进一步支持了这一观点。因此，研究结果支持将体育锻炼作为MS疾病治疗手段的合理性。不过，正常体重与超重/肥胖患者之间的反应存在差异。

作者贡献声明

Raoof Negaresh：概念构思、数据整理、数据分析、方法论设计、软件应用、验证、初稿撰写。Reza Gharakhanlou：概念构思、资金筹集、研究实施、方法论设计、项目监督、验证、初稿撰写。Mohammad Ali Sahraian：资金筹集、研究实施、方法论设计、项目管理、初稿撰写。Maryam Abolhasani：概念构思、研究实施、方法论设计。

伦理考量

本研究获得了德黑兰Tarbiat Modares大学伦理委员会的批准（批准编号：IR.MODARES.REC.1398.042）。所有研究程序均遵循《赫尔辛基宣言》进行，所有参与者在参与研究前均签署了书面知情同意书。

参与同意

所有参与者均为自愿参与，且均签署了书面知情同意书。

资金支持

RN和RG获得了伊朗德黑兰Tarbiat Modares大学的支持；MAS和MA获得了伊朗德黑兰医科大学MS研究中心的资助（批准编号：97-03-188-40302）。

作者贡献声明

Raoof Negaresh：初稿撰写、审稿与编辑、软件应用、资源协调、方法论设计、数据分析、概念构思。Reza Gharakhanlou：初稿撰写、项目监督、方法论设计、资金筹集、概念构思。Mohammad Ali Sahraian：初稿撰写、项目管理、方法论设计、资金筹集。Maryam Abolhasani：初稿撰写。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突或资金来源冲突。

致谢

我们感谢MS研究中心、所有研究参与者以及Philipp Zimmer博士对本研究的支持。

数据获取

本研究使用的数据集及分析结果可应要求向相应作者索取。