运动行为对BDNF表达的影响――现状与未来
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【摘 要】 本文采用文献资料法总结并论述运动对脑源性神经营养因子(BDNF)表达变化的影响，阐述运动方式与BDNF变化的关系，为BDNF用于运动疾病研究和治疗提供理论依据。
【关键词】 BDNF 运动 表达
脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）是一个有效促进大脑健康的有益分子。越来越多的研究已从不同角度证实了BDNF在体内的积极作用。这些作用包括增强认知能力和记忆力、抗抑郁、刺激神经发生和提高脑血管的血流量等。而适量运动刺激又会导致体内BDNF发生变化，从而发挥着对机体的保护作用。然而，通过分析文献发现，不同运动量、强度及方式会影响BDNF的表达，从而产生不同的结果。本文就不同运动量、强度及方式对BDNF的变化进行综述，并探讨BDNF与运动疾病和康复的关系。
BDNF概述
BDNF是1982年德国神经生物学家Barde等从猪中分离出来的一种小分子碱性蛋白，具有维持和保护神经元，促进神经细胞分化和损伤神经元修复的作用。故根据来源和生物学作用命名为BDNF。至今，对于BDNF的研究已经很深入，但其在运动对疾病预防和修复中的作用仍需关注。
运动效果对BDNF的影响及其作用
1.对学习记忆能力的改善及老年痴呆症的预防
1973年，自Bliss等发现海马突触长时程增强效应(Long-term potentiation,LTP)以来，海马便和脑的高级功能学习记忆紧密地联系在了一起，成为神经科学领域研究的热点问题之一。研究发现海马组织中BDNF与年龄规律性的变化紧密相关。将BDNF抑制后海马的功能会发生紊乱,提示BDNF是海马组织发挥功能的一个关键分子。8周有氧跑台运动训练可以易化大鼠空间学习能力，并提高大鼠的空间记忆能力，同时BDNFmRNA的表达水平也得到上调。提示运动后BDNF表达上调，从而可能影响突触可塑性，进而促使海马能够充分发挥认知和记忆能力。因此，BDNF能有效预防由于年龄老化而引起的老年痴呆症和帕金森症。因此，从BDNF能预防老年痴呆的作用推测，规则有效的运动能促进BDNF的增加，如慢跑等应该有利于与海马相关的老年性疾病的预防和治疗。
2.抗抑郁、促进心理健康
曹慧等认为运动促进青少年心理健康的机制中也与运动促进BDNF的释放有关。研究发现运动诱导成年海马BDNF表达的增加可能是运动抗抑郁作用的主要机制，且类似于药物抗抑郁治疗。魏宏文的研究证实，神经元损伤、神经营养不足是抑郁症的发病机制之一，而给予BDNF恰恰又能够促进神经元的存活与修复。Mata J等发现通过体力活动缓解了处于青春期女孩的抑郁症，并使BDNF val66met多态性这种危险因子减少，从而有助于精神和心理疾病的恢复。综上所述，运动与抗抑郁药的作用都与促进脑内BDNF的表达增加有关，BDNF很有可能在运动抗抑郁并促进心理健康过程中发挥重要作用。
3.脑缺血的恢复
Kim MW等对大脑半球缺血模型动物进行12天的跑台训练，结果发现运动后大鼠运动能力明显提高，且BDNF和TrkB蛋白表达比对照组都有增加。李红玲还用脑出血的大鼠模型做跑笼训练，发现与对照组和假实验组相比，BDNF表达均显著增加。提示BDNF参与了脑出血后神经可塑性的发生，而运动训练又可促进BDNF基因及其蛋白表达，从而改善神经功能。高谦的研究发现，在大脑中动脉栓塞性脑缺血小鼠模型进行连续或间断的90天跑笼训练后，均能提高脑组织BDNFmRNA的表达水平。以上说明，运动对脑缺血恢复的促进作用是运动促使了海马BDNF的表达，进而发挥对脑神经元的保护和修复作用。因此，脑缺血后的主动运动有助于通过BDNF促进功能修复。
4.肥胖的预防
高立芝对高脂饮食大鼠肥胖模型进行10周的60min/d和90min/d的无负重游泳训练，结果发现，60min组和90min组的体重控制及瘦素调节均好于对照组。并且发现下丘脑BDNF的表达也显著高于高脂未游泳的对照组。进一步分析认为，BDNF是作用于与饥饿和运动有关的神经元，从而减少摄食，刺激运动，增加能耗。Matthews VB认为BDNF作为一种在骨骼肌内的诱导收缩蛋白（contraction-inducible protein），可通过激活腺苷酸活化蛋白激酶来优化骨骼肌内的脂质氧化。以上研究均提示，运动训练可通过BDNF来发挥预防肥胖的作用。
不同方式的运动对BDNF表达的影响
研究表明，运动对健康的促进作用都与BDNF的增加密切相关，但不同方式的运动对BDNF表达所产生的影响也不同。
1.不同运动量对BDNF的影响
Seifert T等使7名久坐的男性做3个月的耐力训练，结果发现受试者血清中的BDNF浓度均显著高于对照组。此外，用8只小鼠做5周的跑台训练，发现海马组织中BDNF的表达有显著增加 ，即适量运动可以使大脑内BDNF蛋白表达增加。而刘晓莉按运动持续天数将大鼠分为3天、7天和12天组进行每天持续60min的游泳训练，结果发现12天组的BDNF阳性表达最多，且与3天组相比有显著性差异，而3天组与对照组无统计学意义。此外，神经细胞BDNF的表达强度与BDNF阳性神经元数量，和运动的长期性呈正相关。而满君等人发现，过度运动后会造成海马神经元排列松散、紊乱，并且与周围神经元联络减少，而这些形态发生改变的海马神经元中的BDNF表达与对照组相比有所增加，提示BDNF增加可能有利于提高神经元的自救 。需强调的是，BDNF的表达增加虽然与长期性的运动持续时间呈正比，但不随每一次的运动持续时间增加而增加。单次运动持续的时间过长反而会导致一些神经元的损伤和形态变化，而BDNF只会在这些形态发生改变的海马神经元中表达增加。BDNF只对过量运动损伤的神经元发挥作用。
2.不同运动强度对BDNF的影响
不同强度对BDNF影响的研究大多以跑台速度和游泳负重来控制强度。Lou SJ等用5周龄的大鼠做跑台训练，1周后得出低强度组大鼠海马齿状回的BDNF表达明显增加，而大强度组则无影响。Soya H同样以跑台制定15m/min和25m/min的强度进行比较，发现只有低强度组的BDNFmRNA和蛋白表达增加。孙国欣的研究表明，负重体重4%建立的大强度模型在7周的游泳训练后，学习能力和记忆阶段的空间认知能力明显减弱。综上说明，只有低强度的运动有助于促进学习记忆能力提高，而过强运动反而会扰乱海马功能。
3.不同运动方式（自主、被动）
Greenwood BN等研究发现，6周的自主性跑笼运动可以使齿状回、海马CA1区以及底外侧扁桃体的BDNFmRNA表达增加，并且海马功能也随之得到改善。此外，脑梗死后24~48h内给予被动运动训练，也可促进大鼠脑梗死周围区BDNF表达增强，从而加速受损神经功能恢复。Liu YF等用小鼠分别做适量的主动性跑笼训练和被动性跑台训练，结果发现两种运动方式都能够提高水迷宫的行为表现，并发现BDNF-trkB均在海马中有所升高，但在扁桃体的表达水平只有跑台运动后有所提高，而跑笼运动却没有。这提示，海马BDNF表达与运动类型也有一定关系。至今，关于自主或被迫运动对BDNF影响的研究还不多。而由于跑笼便于计算跑动距离亦不会产生运动性疲劳，所以在对疾病模型大鼠的研究中大多都采用自主运动的跑笼方式。关于不同运动类型对BDNF的影响和作用还需进一步深入研究。
小结与展望
运动对机体的促进和提高作用已经被科学实验证实，其中低强度运动对机体有益，而高强度的运动不利于健康。运动促进机体提高功能的机制是一个复杂过程，其中BDNF已被证实是一个关键因子。此外，采取适量、适当以及合理的运动方式能有效的增加BDNF的表达，但是在人类中，以什么标准的运动负荷和方式才能使BDNF的表达达到最佳水平，以及使BDNFmRNA的表达增加后并维持时间最长还有待进一步确定。由于BDNF是一个与运动相关的有益分子，因此BDNF作为神经营养开发用于提高运动成绩是一个新的方向。然而，对于BDNF这样的分子通过血脑屏障进入脑内发挥作用，以及如何获取BDNF的药源是现在需要解决的一个难题。在这一方面，神经生长因子（nerve growth factor，NGF）作为国家一类新药已开发上市，为我们提供了思路和信心。BDNF被开发为一种新的神经营养药物，再与运动结合发挥作用，将对于今后海马和运动相关疾病的预防和治疗带来希望。
参考文献：
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[4]曹慧.有氧运动对肥胖青少年心理健康促进作用及相关脑机制[J].中国预防医学杂志，2010,44(9):837-839.
作者单位：延安大学体育学院 陕西延安
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