《Brain and Behavior》：The Impact of Overtraining on Anxiety-Like Behavior and Tight Junction Proteins of the Blood–Brain Barrier in Mice
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**摘要**
**目的：** 过度训练综合征（Overtraining Syndrome, OTS）是一种慢性适应不良状态，其特征是由于过度训练和恢复不足导致的持续性运动表现下降。OTS与情绪障碍相关，但其潜在的神经生物学机制尚不清楚。本研究探讨了为期6周的
**摘要**
**目的：** 过度训练综合征（Overtraining Syndrome, OTS）是一种慢性适应不良状态，其特征是由于过度训练和恢复不足导致的持续性运动表现下降。OTS与情绪障碍相关，但其潜在的神经生物学机制尚不清楚。本研究探讨了为期6周的过度训练（Overtraining, OT）方案是否会在小鼠中诱发焦虑样行为并改变海马血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）相关紧密连接蛋白的表达。
**方法：** 将8周龄雄性C57BL/6J小鼠分为久坐组（SED，n = 5）、中等强度运动组（ME，n = 5）和过度训练组（OT；下坡跑台跑步，初始n = 10），并完成6周训练方案。由于10只小鼠中有6只因尾部或后肢损伤被排除，OT组最终样本量为n = 4。使用递增负荷测试（Incremental Loading Test, ILT）评估耐力能力。使用筑巢测试（Nest Building Test, NBT）、旷场测试（Open-Field Test, OFT）和高架十字迷宫（Elevated Plus Maze, EPM）评估焦虑样行为。通过蛋白质印迹分析定量海马紧密连接（Tight Junction, TJ）蛋白zonula occludens-1（ZO-1）、occludin、claudin-5以及肿瘤坏死因子-α（Tumor Necrosis Factor-α, TNF-α）。
**结果：** 6周后，OT组耐力表现较基线显著下降（p < 0.01），且在第6周时低于ME组（p < 0.0001）。在股四头肌中，OT组TNF-α蛋白水平较SED组（p < 0.05）和ME组（p < 0.01）均显著升高。在OFT中，与SED组和ME组相比，OT组小鼠进入中央区的次数减少，且在中央区停留的时间缩短（p < 0.05），表明焦虑相关行为改变增加。在海马中，与SED组相比，OT组zonula occludens-1（ZO-1）水平降低，TNF-α水平升高（分别为p < 0.01和p < 0.05），而ME组claudin-5水平高于SED组（p < 0.05）。
**结论：** OT与焦虑样行为改变及海马BBB相关紧密连接蛋白的变化相关。TJ蛋白表达减少和神经炎症加剧可能促成了OTS中观察到的情感症状。然而，鉴于OT组最终样本量较小，应对这些发现进行谨慎解读。
**论文解读：过度训练通过神经炎症与血脑屏障紧密连接蛋白改变诱发小鼠焦虑样行为**
**一、研究背景与目的**
规律的体育锻炼被广泛认为是一种增强代谢健康和认知功能的强效非药物干预手段。中等强度的规律运动已被证明能够促进神经可塑性、降低系统性炎症并改善情绪状态。然而，运动负荷与生理适应之间的关系遵循倒U型曲线，即当训练负荷超过机体的恢复能力时，会导致适应不良反应。这种状态被称为过度训练综合征（Overtraining Syndrome, OTS），常见于承受高强度训练且恢复不足的精英运动员和军事人员。
在临床中，OTS不仅表现为运动表现的停滞或下降，还伴随严重的情绪障碍，包括抑郁和焦虑，这些症状往往先于生理症状出现。虽然OTS的外周机制（如糖原耗竭和肌肉损伤）已被充分记录，但将过度身体应激与焦虑样行为联系起来的神经生物学机制仍不清楚。解释OTS系统性效应的主流理论是“细胞因子假说”，该假说认为重复的组织创伤会诱导慢性系统性炎症反应，涉及肿瘤坏死因子-α（Tumor Necrosis Factor-α, TNF-α）和白细胞介素-6（Interleukin-6, IL-6）等促炎细胞因子水平升高。
在生理条件下，大脑通过血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB）与外围炎症隔离。BBB是由脑微血管内皮细胞通过紧密连接（Tight Junction, TJ）蛋白（包括Zonula Occludens-1（ZO-1）、Occludin和Claudin-5）连接形成的选择性渗透屏障。然而，持续的系统性炎症可能损害BBB的完整性，使细胞因子和免疫细胞渗入脑实质。神经血管单元的破坏越来越被认为与精神疾病的病理生理学有关。近期研究表明，海马（一个对情绪调节至关重要的脑区）中应激诱导的BBB破坏会促进神经炎症和焦虑样行为的发展。尽管心理应激与BBB功能障碍之间的联系已被证实，但很少有研究探讨过度训练（Overtraining, OT）这种生理应激是否会对BBB产生类似的有害影响。基于此，本研究旨在通过小鼠模型，探究为期6周的OT方案对焦虑样行为、海马神经炎症和BBB完整性的影响。
**二、研究方法概述**
研究人员将8周龄雄性C57BL/6J小鼠随机分为久坐组（SED, n = 5）、中等强度运动组（ME, n = 5）和过度训练组（OT, n = 10）。OT组采用为期6周的下坡跑台跑步方案，训练负荷逐周递增；ME组则进行6周中等强度水平跑台运动。在第0周和第6周，通过递增负荷测试（Incremental Loading Test, ILT）评估小鼠耐力表现，并测量四肢抓力和胫骨前肌重量以评估肌肉功能。运用筑巢测试（Nest Building Test, NBT）、旷场测试（Open-Field Test, OFT）和高架十字迷宫（Elevated Plus Maze, EPM）评估焦虑样行为。在训练结束后，采集小鼠海马和骨骼肌组织，通过蛋白质印迹法（Western blot）检测紧密连接蛋白（ZO-1、Occludin、Claudin-5）和促炎细胞因子TNF-α的蛋白表达水平。实验中，OT组中6只小鼠因尾部或后肢损伤被排除，最终OT组样本量为4只。所有动物实验方案均经首尔国立大学动物保护与使用委员会批准。
**三、研究结果**
**3.1 过度训练对体重的影响**
各组小鼠体重在6周干预期间均有所增加，但组间无显著差异。OT组小鼠在第4周和第6周的体重显著高于其基线水平。
**3.2 过度训练对身体性能、肌肉质量和炎症反应的影响**
与基线相比，OT组小鼠在第6周时ILT耐力表现显著下降，而ME组则显著提高。第6周时，ME组耐力表现显著高于OT组。OT组胫骨前肌重量（标准化至体重）显著低于SED组。此外，OT组股四头肌中TNF-α蛋白水平较SED组和ME组显著升高。这些结果确认了OT方案成功诱导了OTS的生理特征，即运动表现下降、肌肉萎缩和系统性炎症。
**3.3 过度训练对焦虑样行为的影响**
在OFT中，与SED组和ME组相比，OT组小鼠进入旷场中央区的次数显著减少，在中央区停留的时间及运动距离也显著降低，表明其焦虑水平增加。在EPM中，ME组小鼠开放臂进入百分比显著高于OT组。尽管NBT评分无显著组间差异，但OFT和EPM的结果共同表明，OT诱导了小鼠的焦虑样行为改变。
**3.4 过度训练对海马紧密连接蛋白的影响**
Western blot分析显示，与SED组相比，OT组小鼠海马中ZO-1蛋白水平显著降低。ME组ZO-1水平也低于SED组。各组间Occludin水平无显著差异。然而，ME组海马claudin-5蛋白水平显著高于SED组。结果表明，过度训练和中等强度运动对海马紧密连接蛋白产生不同的调节作用，其中ZO-1对OT应激尤为敏感。
**3.5 过度训练对海马TNF-α表达的影响**
OT组小鼠海马中TNF-α蛋白水平较SED组显著升高，表明OT诱导了海马神经炎症。
**四、讨论与结论总结**
本研究发现，6周过度下坡跑运动不仅引发了OTS的生理标志（如运动表现下降和相对胫骨前肌重量减少），还诱导了焦虑样行为改变、海马紧密连接蛋白表达异常及神经炎症。核心发现是，OT小鼠海马中支架蛋白ZO-1选择性减少，伴随TNF-α水平上升；而中等强度运动则诱导了claudin-5表达增加的保护性适应。这表明，运动强度是决定神经保护还是神经炎症性适应不良的关键因素。研究人员提出，OT引起的焦虑样行为可能与系统性炎症介导的BBB损伤有关，其潜在机制可能是TNF-α通过激活NF-κB通路诱导MMP-9表达，促进ZO-1降解，或通过PKCζ通路导致ZO-1磷酸化而脱离细胞膜。然而，由于未直接测量BBB通透性，这些变化应被视为BBB相关分子改变，而非BBB功能障碍的直接证据。研究同时强调，TJ蛋白的调节是选择性的，而非整体性破坏。尽管存在样本量小等局限性，该研究为理解OTS中情绪障碍的神经生物学基础提供了新的视角，提示其不仅是心理反应，更与神经炎症和BBB分子改变有关，对运动训练强度的监控具有重要意义。
