高强度间歇训练零食改善实验性自身免疫性脑脊髓炎

《International Journal of Molecular Sciences》：High-Intensity Interval Training Snacks Improve Experimental Autoimmune Encephalomyelitis

　　

多项研究表明，体力活动与预期寿命延长以及慢性病和神经退行性疾病的预防相关。本研究旨在评估高强度间歇训练（high-intensity interval training, HIIT）对多发性硬化实验模型进展的影响。为此，研究人员在雌性C57BL/6小鼠中使用了实验性脑脊髓炎（experimental encephalomyelitis, EAE）模型，将小鼠分为四组：阴性对照组（CN）、阳性对照组（EAE）、每日一次HIIT组（1-HIIT）以及每日三次HIIT零食组（3-HIIT）。临床评分结果显示，接受3-HIIT的小鼠临床评分显著降低，这一结果通过促炎和抗炎细胞因子分析以及组织学分析得到证实。这些结果为HIIT方案（尤其是3-HIIT）在EAE模型小鼠中枢神经系统中重编程自身免疫反应、促进神经保护和免疫调节环境提供了可靠证据——这一发现可能推动临床研究。

**论文解读文章**

**研究背景与问题**
多发性硬化（multiple sclerosis, MS）是一种中枢神经系统（central nervous system, CNS）的慢性炎症性疾病，以多灶性脱髓鞘、轴突丢失和不同程度的神经退化为特征，导致随时间推移的神经功能缺损和残疾。MS仍然是年轻成年人神经功能障碍的主要原因之一，其患病率和发病率在全球多个地区不断上升，与遗传和环境因素（如维生素D、吸烟、Epstein–Barr病毒感染）以及人口统计学变化相关。MS的病理生理学复杂且异质；模型研究和人体研究提示，遗传易感性与环境触发因素之间的相互作用导致先天性和适应性免疫应答的激活，进而引起髓鞘破坏和轴突损伤。尽管过去二十年间，针对复发-缓解型MS的药物疗法显著扩展（包括口服药物和单克隆抗体），但在脱髓鞘发生前预防MS仍是一个可行但难以实现的目标，且缺乏具有充分证据的预防性干预措施。在此背景下，辅助疗法（如体力活动）对改善患者生活质量和延缓疾病进展具有重要意义。高强度间歇训练（high-intensity interval training, HIIT）在改善心肺功能、血糖控制、血压和心脏功能方面优于传统有氧运动，且已有研究显示HIIT对MS患者安全且可能有效。然而，HIIT的不同时间分配模式（如每日一次与每日多次短时“零食”方案）对CNS自身免疫反应的影响尚不清楚。本研究旨在评估HIIT零食方案（每日三次短时HIIT，3-HIIT）与每日一次HIIT（1-HIIT）在实验性自身免疫性脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis, EAE）小鼠模型中对疾病进展、CNS炎症和脱髓鞘的差异效应。

**研究内容与结论**
研究人员使用雌性C57BL/6小鼠，建立EAE模型（模拟MS），将小鼠分为四组：阴性对照（CN，未诱导EAE、未运动）、阳性对照（EAE，诱导EAE、未运动）、1-HIIT（诱导EAE，每日一次HIIT，15分钟）和3-HIIT（诱导EAE，每日三次HIIT，每次5分钟，总时长同为15分钟）。经过9周训练后诱导EAE，评估临床评分、体重、食物摄入、脑和脊髓中细胞因子水平（IL-6、IL-10、IL-12p70、IL-17、IFN-γ）以及组织学炎症浸润和脱髓鞘程度。主要结论：3-HIIT组小鼠临床评分显著低于其他组，且炎症浸润和脱髓鞘显著减少；脑内IL-10升高、IL-12p70降低，脊髓内IFN-γ降低，而1-HIIT组脑内IL-6和IFN-γ升高。这些结果表明，3-HIIT方案能更有效地重编程CNS自身免疫反应，促进神经保护和免疫调节环境。该研究发表于《International Journal of Molecular Sciences》。

**关键技术方法**
（250字以内）
研究采用雌性C57BL/6小鼠（5-6周龄，来源：巴西维索萨联邦大学中央动物设施），共48只，随机分为4组（每组12只）。主要技术方法包括：1）HIIT训练方案：使用跑台（Insight Equipamentos），通过最大负荷测试确定个体最大速度（V_max），1-HIIT组每日一次15分钟训练（3分钟热身，6组1分钟85% V_max运动交替1分钟被动恢复），3-HIIT组每日三次5分钟训练（1分钟热身，2组1分钟85% V_max运动交替1分钟被动恢复），每周递增强度（85%至100% V_max），总训练期9周；2）EAE诱导：皮下注射MOG_35-55乳化于完全弗氏佐剂（含结核分枝杆菌H37RA），并腹腔注射百日咳毒素（第0天和第2天）；3）临床评分：每日评估，基于4项神经参数（0-3分制）；4）细胞因子定量：ELISA法检测脑和脊髓匀浆上清中IL-6、IL-10、IL-12p70、IL-17、IFN-γ；5）组织学分析：H&E染色评估炎症浸润，Luxol Fast Blue染色评估脱髓鞘，采用半定量盲法评分（0-3分制）。统计分析使用GraphPad Prism，采用单因素或双因素ANOVA及Kruskal-Wallis检验。

**研究结果**
**2.1. Clinical Score of EAE（EAE临床评分）**
通过每日临床评分评估，3-HIIT组从第16天起至第21天，临床评分显著低于EAE组（p<0.05）；1-HIIT组在第16和17天评分低于EAE组，但后期高于3-HIIT组。3-HIIT组最大平均临床评分为1.5±0.584（第21天），表明疾病进展被显著抑制。

**2.2. Food Intake and Body Mass（食物摄入和体重）**
各组间食物摄入量和体重无显著差异，排除了营养状况对结果的影响。

**2.3. Quantification of Cytokines in the Brain and Spinal Cord（脑和脊髓中细胞因子定量）**
ELISA检测显示：在脑中，1-HIIT和3-HIIT组IL-10水平均显著高于EAE组；3-HIIT组IL-12p70水平显著低于EAE组；1-HIIT组IL-6和IFN-γ水平显著高于其他组；IL-17无组间差异。在脊髓中，3-HIIT组IFN-γ水平显著低于其他组，其他细胞因子无显著变化。这表明3-HIIT诱导了抗炎和免疫调节细胞因子谱。

**2.4. Inflammatory Infiltrate in the Brain and Spinal Cord（脑和脊髓中的炎症浸润）**
H&E染色组织学分析显示，3-HIIT组脑和脊髓（纵切和横切面）的炎症浸润评分显著低于EAE组和1-HIIT组（p<0.05），而EAE组和1-HIIT组之间无显著差异。3-HIIT组炎症灶明显减少。

**2.5. Spinal Cord Demyelination（脊髓脱髓鞘）**
Luxol Fast Blue染色显示，3-HIIT组脊髓（纵切和横切面）的脱髓鞘评分显著低于EAE组和1-HIIT组（p<0.05），1-HIIT组脱髓鞘程度低于EAE组但高于3-HIIT组。3-HIIT组几乎未见脱髓鞘，表明髓鞘完整性得到良好保护。

**讨论与结论**
讨论部分指出，HIIT（特别是3-HIIT方案）可能通过调节炎症介质和抑制CNS细胞浸润来重编程自身免疫反应。3-HIIT组脑内IL-10升高和IL-12p70降低、脊髓内IFN-γ降低，这有助于减少炎症细胞聚集和脱髓鞘，与临床评分改善一致。1-HIIT组脑内IL-6和IFN-γ升高可能反映增强的免疫监视而非组织损伤，且其临床评分仍优于EAE组，但效果不如3-HIIT。研究局限性包括：仅使用雌性C57BL/6小鼠（虽基于MS女性高发和既往研究，但未监测发情周期，且缺乏雄性数据）；未设置仅运动无EAE的对照组和仅佐剂对照组，无法区分运动、佐剂和自身免疫的独立贡献。未来研究应纳入雄性小鼠和额外对照组。

**结论翻译**
因此，本研究获得的数据提供了一致的证据，支持HIIT零食能够促进小鼠CNS自身免疫反应的显著重编程。这种增强很可能源于对炎症介质的调节和对神经组织中细胞浸润的控制。因此，这些发现不仅强化了体育锻炼在调节神经炎症中的治疗潜力，还拓宽了未来研究的前景。因此，有必要开展更深入的研究，阐明这一过程的分子和细胞机制，从而全面理解HIIT对CNS自身免疫性疾病的影响。