揚(yáng)州大學(xué)體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)人體科學(xué)系，江蘇 揚(yáng)州 225127

運(yùn)動(dòng)與大腦構(gòu)成一個(gè)相互調(diào)節(jié)和相互影響的復(fù)雜體系，運(yùn)動(dòng)可以改善大腦的微觀結(jié)構(gòu)和功能，而大腦又是調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。研究發(fā)現(xiàn)，提高心肺功能的運(yùn)動(dòng)方式可以明顯改善衰老導(dǎo)致的記憶和認(rèn)知功能下降[1-3]，良好的運(yùn)動(dòng)習(xí)慣可以增加大腦灰質(zhì)體積以及提高神經(jīng)元活動(dòng)功能，例如與控制記憶和執(zhí)行動(dòng)作相關(guān)的海馬和額葉灰質(zhì)的改善。運(yùn)動(dòng)可以增強(qiáng)記憶功能，還能夠通過(guò)改善大腦白質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)提高執(zhí)行動(dòng)作能力[4]。然而，目前還不清楚運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大腦健康的分子機(jī)制。

鳶尾素（irisin）是一種新發(fā)現(xiàn)的肌肉因子，高表達(dá)于肌肉和脂肪組織。運(yùn)動(dòng)是促進(jìn)鳶尾素分泌的主要因素。最近的研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可以增加膜結(jié)合蛋白前體骨骼?、笮屠w連蛋白組件包含蛋 白5（fibronectin type Ⅲ domain-containing protein 5，F(xiàn)NDC5）的表達(dá)，而FNDC5 經(jīng)蛋白水解酶剪切后形成的可分泌多肽片段即為鳶尾素；運(yùn)動(dòng)還可以通過(guò)增加腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF） 的表達(dá)[5]影響大腦功能。鑒于FNDC5 是調(diào)節(jié)神經(jīng)組織發(fā)育及微觀結(jié)構(gòu)的重要因子[6]，其與運(yùn)動(dòng)密切相關(guān)，因此鳶尾素可能在調(diào)節(jié)“運(yùn)動(dòng)-大腦功能”中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。本文對(duì)鳶尾素在調(diào)控運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大腦功能中的作用機(jī)制的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述

1 運(yùn)動(dòng)與腦健康

運(yùn)動(dòng)是促進(jìn)大腦功能的重要干預(yù)方式。大量的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)不僅可以增加神經(jīng)細(xì)胞的數(shù)量和塑造大腦形態(tài)，還可以增強(qiáng)突觸可塑性、延展樹(shù)突棘、提高神經(jīng)元興奮性以及調(diào)節(jié)大腦功能等[7-9]。有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦健康和認(rèn)知功能的發(fā)展具有積極的影響。運(yùn)動(dòng)可以降低阿爾茨海默病的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，延緩神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者和健康人群的認(rèn)知退化速度，有效地改善壓力、焦慮和抑郁對(duì)大腦造成的不良影響。

1.1 運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦形態(tài)的塑造

運(yùn)動(dòng)能夠調(diào)節(jié)大腦的形態(tài)和結(jié)構(gòu)。運(yùn)動(dòng)可以調(diào)節(jié)82%的大腦灰質(zhì)，主要表現(xiàn)在運(yùn)動(dòng)能夠增加大腦皮質(zhì)中灰質(zhì)的數(shù)量和密度，有效地塑造大腦形態(tài)。磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過(guò)數(shù)月至1 年的有氧運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，大腦不同區(qū)域（前額葉皮質(zhì)、顳葉皮質(zhì)和海馬區(qū)皮質(zhì)）的容量明顯增加[10]。SCHLAFFKE 等[11]報(bào)道，長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)者的大腦輔助運(yùn)動(dòng)區(qū)和運(yùn)動(dòng)前區(qū)含有較多的灰質(zhì)結(jié)構(gòu)。不同的運(yùn)動(dòng)方式對(duì)大腦結(jié)構(gòu)造成不同的影響。柔道和體操運(yùn)動(dòng)員的額葉、頂葉和顳葉等多個(gè)區(qū)域中，灰質(zhì)含量較高[12-13]；潛水運(yùn)動(dòng)員的灰質(zhì)高密度集中于下丘腦及左中央前回[14]；羽毛球運(yùn)動(dòng)員和登山運(yùn)動(dòng)員的小腦灰質(zhì)密度高于其他類型的運(yùn)動(dòng)員[15]。上述變化主要與大腦中與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的注意力高度集中區(qū)和動(dòng)作控制區(qū)的持續(xù)興奮有關(guān)。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)也證實(shí)，運(yùn)動(dòng)可以改變大腦不同區(qū)域的體積，包括海馬齒狀回區(qū)、海馬角區(qū)、杏仁核、皮質(zhì)、紋狀體和小腦等[16]。運(yùn)動(dòng)還可以改變突觸的可塑性，持續(xù)16 個(gè)月的有氧運(yùn)動(dòng)可以明顯增加大腦皮質(zhì)體積，促進(jìn)樹(shù)突延伸[17]；增加大腦海馬齒狀回區(qū)和海馬角區(qū)的樹(shù)突長(zhǎng)度及復(fù)雜性結(jié)構(gòu)，增加神經(jīng)元樹(shù)突棘的密度[18]。

1.2 運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦功能的影響

運(yùn)動(dòng)不僅能夠提高大腦的可塑性，還可以促進(jìn)大腦的生理功能。運(yùn)動(dòng)可以明顯增強(qiáng)海馬齒狀回區(qū)的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)效應(yīng)（long-time potentiation，LTP）。FARMER 等[19]發(fā) 現(xiàn)，較小的生物電刺激不能增加非運(yùn)動(dòng)組小鼠海馬區(qū)的LTP 效應(yīng)，但可以明顯增加運(yùn)動(dòng)組小鼠的LTP。有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦的記憶和學(xué)習(xí)功能有重要影響，TSENG 等[2]發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常參加運(yùn)動(dòng)的老年人擁有更好的視覺(jué)空間能力、運(yùn)動(dòng)控制能力和良好的記憶功能。接受運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的實(shí)驗(yàn)鼠表現(xiàn)出良好的學(xué)習(xí)和記憶能力，主要表現(xiàn)在新物體辨別、目標(biāo)替換、走水迷宮、敏捷性、規(guī)避危險(xiǎn)和恐懼條件反射等方面[1]。ERICKSON 等[20]對(duì)120 例老年人開(kāi)展的研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可以顯著減輕海馬老年化后因容量減少而引發(fā)的癥狀，提高計(jì)算能力、記憶力和空間辨別能力。運(yùn)動(dòng)還可以減少或預(yù)防神經(jīng)系統(tǒng)不良癥狀，包括焦慮、抑郁和腦損傷后應(yīng)激癥狀等[21]。運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦功能的影響與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)，提高認(rèn)知功能最好的運(yùn)動(dòng)方式是中等強(qiáng)度的運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過(guò)小，改善作用不明顯；運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大，可能引發(fā)應(yīng)激反應(yīng)，降低運(yùn)動(dòng)的效果。

2 鳶尾素概述

BOSTR?M 等[22]最早報(bào)道了一種新的肌肉因子——鳶尾素。運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)FNDC5 的表達(dá)，而FNDC5 是含有209 個(gè)殘基的蛋白質(zhì)分子，其N端有1 個(gè)包含29 個(gè)殘基的信號(hào)序列，中間為鳶尾素的結(jié)構(gòu)域。FNDC5 經(jīng)水解后產(chǎn)生鳶尾素，由112 個(gè)氨基酸殘基組成同源二聚體，其結(jié)構(gòu)高度保守，人與小鼠的同源度為100%[22]。運(yùn)動(dòng)可以直接促進(jìn)神經(jīng)組織表達(dá)FNDC5，通過(guò)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ 輔激活因子1α（peroxisome proliferator-activated receptor-γ coactivator-1α，PGC-1α）-FNDC5（鳶尾素）-BDNF 信號(hào)通路影響大腦的微觀結(jié)構(gòu)和功能。運(yùn)動(dòng)時(shí)，鳶尾素被釋放入血，能夠調(diào)節(jié)脂肪棕色化和能量代謝。鳶尾素通過(guò)結(jié)合白色脂肪細(xì)胞上的相關(guān)受體，促進(jìn)皮下脂肪中解偶聯(lián)蛋白1（uncoupling protein-1，UCP1）的表達(dá)，使白色脂肪棕色化，增加能量消耗。鳶尾素還可以通過(guò)自分泌、旁分泌和內(nèi)分泌途徑調(diào)節(jié)機(jī)體的生理功能。

鳶尾素存在于多種組織中。早期采用蛋白質(zhì)印跡法檢測(cè)小鼠和人類血液中的鳶尾素含量[23]，隨后在47種不同的組織和細(xì)胞（例如骨骼肌、心肌、浦肯野細(xì)胞、肝臟和腎臟等）中檢測(cè)到鳶尾素的表達(dá)，其在肌肉組織中的表達(dá)水平最高[24]。此外，在人的腦脊液、乳液和唾液中也檢測(cè)到鳶尾素[25]。

鳶尾素的分泌受到多種因素的影響，包括運(yùn)動(dòng)、寒冷、饑餓和血糖水平等都會(huì)影響鳶尾素的表達(dá)，而運(yùn)動(dòng)是調(diào)節(jié)體內(nèi)鳶尾素合成與釋放的最重要因素。循環(huán)血中鳶尾素含量的72%來(lái)自于肌肉組織，運(yùn)動(dòng)刺激肌肉組織分泌鳶尾素是血液中鳶尾素的最主要來(lái)源。

3 鳶尾素在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的生理作用

鳶尾素在人類的小腦、下丘腦和海馬等腦組織中均有較高水平的表達(dá)。應(yīng)用蛋白質(zhì)印跡法，分別在成年大鼠小腦的浦肯野細(xì)胞、下丘腦室旁核和脊髓灰質(zhì)前角中檢測(cè)到鳶尾素[26]，在人類腦脊髓液中也檢測(cè)到鳶尾素[27]。一些研究對(duì)老年人[28]、年輕運(yùn)動(dòng)員[29]和肥胖人群[27]血液中的鳶尾素水平與腦功能的關(guān)系進(jìn)行了評(píng)估，發(fā)現(xiàn)老年人和年輕運(yùn)動(dòng)員血液中的鳶尾素水平與認(rèn)知功能呈正相關(guān)[28-29]，而肥胖人群血液中的鳶尾素水平與認(rèn)知功能呈負(fù)相關(guān)[27]。由此提示，鳶尾素能夠影響大腦功能。

3.1 鳶尾素在神經(jīng)元發(fā)育中的作用

鳶尾素在神經(jīng)元的形成和發(fā)展中扮演著重要角色，能夠有效地促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的成熟和分化。研究發(fā)現(xiàn)鳶尾素能夠促進(jìn)神經(jīng)元的分化和增殖，在神經(jīng)元前體細(xì)胞和神經(jīng)元分裂期增加大腦中鳶尾素的含量后，神經(jīng)元分化速度加快70%～80%；在拮抗鳶尾素后，神經(jīng)元前體細(xì)胞數(shù)量減少，神經(jīng)元分化速度減慢[30]。FNDC5可以通過(guò)細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinase，ERK）1/2 信號(hào)通路加快神經(jīng)元的分化[31]。同樣，神經(jīng)細(xì)胞的分化常伴隨鳶尾素含量的增加。有研究報(bào)道，在星形膠質(zhì)細(xì)胞分化時(shí)，鳶尾素的表達(dá)水平明顯增加[32]。

在促進(jìn)神經(jīng)元成熟方面，鳶尾素也發(fā)揮著重要作用。在初級(jí)皮質(zhì)神經(jīng)元和胚胎干細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中，敲除神經(jīng)元前體鳶尾素基因會(huì)破壞神經(jīng)元的成熟進(jìn)程[33]。不僅如此，在小鼠胚胎干細(xì)胞神經(jīng)前體形成過(guò)程中，鳶尾素可以增加成熟神經(jīng)元標(biāo)志物、神經(jīng)黏蛋白和BDNF 的表達(dá)，而在未分化的小鼠胚胎干細(xì)胞中未發(fā)現(xiàn)上述效應(yīng)，由此提示鳶尾素可以促進(jìn)神經(jīng)元的成熟和分化[34]。此外，鳶尾素還有助于提高神經(jīng)元的存活率。在初級(jí)皮質(zhì)神經(jīng)元中增加鳶尾素的表達(dá)會(huì)提高神經(jīng)元的存活率，而抑制鳶尾素的表達(dá)會(huì)降低神經(jīng)元的存活率[5]。

3.2 鳶尾素在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的其他作用

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，鳶尾素除了促進(jìn)神經(jīng)元成熟以外，還可以通過(guò)中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控心血管功能和新陳代謝。ZHANG 等[35]采用經(jīng)小鼠尾部靜脈注射鳶尾素以及第三腦室注射鳶尾素，結(jié)果發(fā)現(xiàn)小鼠的血壓顯著升高且心臟功能增強(qiáng)；在高血壓模型大鼠腦室內(nèi)注射鳶尾素可以降低血壓。在另一項(xiàng)研究中，ZHANG 等[36]發(fā)現(xiàn)，鳶尾素注射組大鼠的移動(dòng)總距離、移動(dòng)次數(shù)和移動(dòng)時(shí)間均明顯優(yōu)于鳶尾素拮抗劑注射組。不僅如此，在小鼠腦室內(nèi)注射適量鳶尾素還可顯著增加機(jī)體耗氧量。此外，在小鼠下丘腦內(nèi)注射鳶尾素后，小鼠的攝食量顯著減少，這可能與刺激中樞神經(jīng)系統(tǒng)分泌厭食肽以及抑制多巴胺、去甲腎上腺素和食欲素的分泌有關(guān)[37]。上述研究結(jié)果均提示，鳶尾素可能通過(guò)激活交感神經(jīng)系統(tǒng)，增加機(jī)體的代謝活動(dòng)和能量消耗[38]。

有研究發(fā)現(xiàn)，鳶尾素具有神經(jīng)保護(hù)功能，可以提高在氧氣和葡萄糖供應(yīng)不足的條件下培養(yǎng)的PC12 細(xì)胞的存活率。在中腦動(dòng)脈閉塞模型中，鳶尾素能夠降低腦梗死發(fā)生率，減少腦水腫的體積[31]。抑郁癥大鼠模型實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在大鼠腦室內(nèi)注射鳶尾素可以改善其抑郁行為[39]。

4 鳶尾素與運(yùn)動(dòng)

肌肉不僅是運(yùn)動(dòng)器官，也是內(nèi)分泌器官。運(yùn)動(dòng)時(shí)，骨骼肌可以分泌數(shù)百種肌肉因子，這些肌肉因子以自分泌和旁分泌方式進(jìn)入血循環(huán)，激活相關(guān)信號(hào)通路以調(diào)控機(jī)體的新陳代謝，促進(jìn)機(jī)體健康[40-41]。鳶尾素是肌肉組織分泌的重要肌肉因子。大量研究發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是人類還是小鼠，運(yùn)動(dòng)是誘導(dǎo)骨骼肌分泌鳶尾素的重要因素，而且這種分泌依賴于PGC-1α 的表達(dá)。

一次急性運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)鳶尾素的分泌，影響循環(huán)血中鳶尾素的含量。KRAEMER 等[42]對(duì)12例年輕人實(shí)施了一次急性運(yùn)動(dòng)干預(yù)，以60%最大攝氧量（maximal oxygen uptake，VO2max）強(qiáng)度完成90 min 跑步運(yùn)動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)男性和女性運(yùn)動(dòng)后血液中的鳶尾素水平分別增加20.4%和24.6%。在另2 項(xiàng)研究中，急性運(yùn)動(dòng)小鼠骨骼肌中PGC-1α mRNA 的表達(dá)水平分別增加6.1 倍和2.1 倍[43-44]，提示運(yùn)動(dòng)促進(jìn)鳶尾素分泌可能依賴于PGC-1α 信號(hào)通路。PANG 等[45]讓小鼠以60%VO2max強(qiáng)度完成1 h 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)小鼠血液中的鳶尾素水平顯著增加，并且在運(yùn)動(dòng)后6 h 達(dá)到峰值（20.71±0.25 ng/mL），運(yùn)動(dòng)后24 h 下降至運(yùn)動(dòng)前水平（15.45±0.27 ng/mL）；同時(shí)，骨骼肌中PGC-1α mRNA 的表達(dá)水平在運(yùn)動(dòng)1 h 后開(kāi)始升高，并且在高水平上維持6 h，運(yùn)動(dòng)后12 h 降至運(yùn)動(dòng)前水平。上述研究結(jié)果提示，血液中的鳶尾素水平與骨骼肌中PGC-1α mRNA的表達(dá)水平密切相關(guān)。

長(zhǎng)期訓(xùn)練也可以影響鳶尾素的分泌。JEDRYCHOWSKI 等[46]發(fā)現(xiàn)，受試者接受12 周的高強(qiáng)度有氧訓(xùn)練后，其血液中的鳶尾素水平從3.6 ng/mL 上 升 至4.3 ng/mL。NYGAARD等[47]讓受試者接受力量練習(xí)或耐力練習(xí)（每日練習(xí)1 h，連續(xù)練習(xí)6 個(gè)月），結(jié)果顯示力量練習(xí)組和耐力練習(xí)組受試者血液中的鳶尾素水平分別提高23.1%和20.2%，骨骼肌中PGC-1α 的表達(dá)水平分別增加2.5 倍和1.1 倍。KIM 等[48]讓8例糖尿病患者接受12 周的抗阻訓(xùn)練（3 次/周）后，血液中的鳶尾素水平從訓(xùn)練前的1.9 ng/mL上升至2.3 ng/mL。此外，訓(xùn)練持續(xù)時(shí)間對(duì)人體血液中鳶尾素水平的變化也有重要影響。有研究發(fā)現(xiàn)，1 次劇烈運(yùn)動(dòng)可使之前未接受過(guò)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的健康女性血液中的鳶尾素水平增加9.5%；經(jīng)過(guò)6 周的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練后，其血液中的鳶尾素水平增加18.1%，此后維持相對(duì)穩(wěn)定[49]。由此提示，在一定時(shí)長(zhǎng)內(nèi)，長(zhǎng)期訓(xùn)練可能較單次訓(xùn)練對(duì)鳶尾素分泌的影響更為顯著。

大量證據(jù)顯示，運(yùn)動(dòng)與鳶尾素分泌密切相關(guān)。無(wú)論是急性運(yùn)動(dòng)還是長(zhǎng)期訓(xùn)練，無(wú)論是有氧運(yùn)動(dòng)還是抗阻訓(xùn)練，都可以有效地促進(jìn)骨骼肌分泌鳶尾素，增加血液中的鳶尾素含量，并且運(yùn)動(dòng)增加鳶尾素的分泌依賴于骨骼肌中PGC-1α mRNA 的表達(dá)水平。值得注意的是，在研究運(yùn)動(dòng)與鳶尾素的關(guān)系時(shí)，除考慮運(yùn)動(dòng)模式以外，還需要考慮其他多種變量，例如年齡、性別和健康狀況等，最重要的是運(yùn)動(dòng)量和運(yùn)動(dòng)負(fù)荷，不同的運(yùn)動(dòng)方案和不同的采樣時(shí)間點(diǎn)均可能導(dǎo)致研究結(jié)果的差異，這可能是導(dǎo)致部分研究未發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與鳶尾素分泌之間存在關(guān)聯(lián)的原因。

5 PGC-1α-FNDC5-BDNF 通路與運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大腦功能

運(yùn)動(dòng)改善大腦的結(jié)構(gòu)和功能主要是通過(guò)促進(jìn)BDNF 的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的，但是運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大腦表達(dá)BDNF 的分子機(jī)制尚不清楚。BDNF 的表達(dá)與FNDC5 密切相關(guān)，無(wú)論是肌肉組織還是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中FNDC5 的表達(dá)，均可影響大腦表達(dá)BDNF。因此，鳶尾素在調(diào)節(jié)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)BDNF 的表達(dá)過(guò)程中可能存在中樞和外周2 種機(jī)制。

長(zhǎng)期的耐力運(yùn)動(dòng)可以明顯促進(jìn)小鼠大腦中BDNF 的表達(dá)、神經(jīng)元的再生能力、樹(shù)突棘的數(shù)量以及記憶功能[50]；并且發(fā)現(xiàn)海馬中FNDC5 基因的表達(dá)明顯增加[5]，由于海馬主要與學(xué)習(xí)和記憶功能有關(guān)，因此運(yùn)動(dòng)對(duì)大腦記憶和學(xué)習(xí)功能的改善作用可能與FNDC5 的表達(dá)增加有關(guān)。WRANN 等[5]報(bào)道，敲除大腦FNDC5 基因后，BDNF 的表達(dá)明顯下降，而上調(diào)FNDC5 的表達(dá)后，BDNF 的表達(dá)明顯上升，并且這一效應(yīng)受到PGC-1α 表達(dá)的影響。LOURENCO 等[51]報(bào)道，阿爾茨海默病小鼠的FNDC5 表達(dá)水平明顯下降，與其記憶功能和神經(jīng)可塑性下降密切相關(guān)；運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)FNDC5 的表達(dá)，改善阿爾茨海默病小鼠的記憶功能和神經(jīng)可塑性，但是敲除FNDC5 基因能夠明顯阻斷小鼠認(rèn)知功能和神經(jīng)可塑性的改善作用。FNDC5 廣泛表達(dá)于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，尤其在海馬中可以檢測(cè)到FNDC5 的高表達(dá)。神經(jīng)元前體中FNDC5 表達(dá)下調(diào)會(huì)明顯影響神經(jīng)元的發(fā)育成熟[52]，提示FNDC5 是誘導(dǎo)大腦皮質(zhì)神經(jīng)元發(fā)育的重要調(diào)節(jié)機(jī)制。因此，運(yùn)動(dòng)增加大腦中BDNF的表達(dá)以及改善大腦的認(rèn)知功能和神經(jīng)可塑性主要是通過(guò)促進(jìn)FNDC5 在大腦中的表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。

FNDC5 在肌肉組織中高表達(dá)。運(yùn)動(dòng)通過(guò)促進(jìn)肌肉組織表達(dá)FNDC5 而增加血液中的鳶尾素水平。目前尚不清楚鳶尾素是否能夠越過(guò)血腦屏障以影響大腦功能和BDNF 的表達(dá)。WRANN 等[5]通過(guò)腺病毒轉(zhuǎn)染技術(shù)使肝臟過(guò)表達(dá)FNDC5 及增加血液中的鳶尾素水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)能夠誘導(dǎo)海馬中BDNF等神經(jīng)保護(hù)基因的表達(dá)。LOURENCO 等[51]發(fā)現(xiàn)，增加外周FNDC5 的表達(dá)可以改善阿爾茲海默病小鼠的記憶力和神經(jīng)可塑性，由此進(jìn)一步支持外周FNDC5 的表達(dá)能夠改善大腦功能。因此，運(yùn)動(dòng)促進(jìn)BDNF 的表達(dá)以及改善大腦功能也可能是通過(guò)增加外周的鳶尾素水平并且越過(guò)血腦屏障進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)而發(fā)揮生理作用的。

無(wú)論是中樞機(jī)制還是外周機(jī)制，運(yùn)動(dòng)促進(jìn)FNDC5 的表達(dá)進(jìn)而促進(jìn)BDNF 的表達(dá)，均依賴于PGC-1α 信號(hào)通路。WRANN 等[5]通過(guò)腺病毒載體促進(jìn)PGC-1α 在初級(jí)皮質(zhì)神經(jīng)元中的表達(dá)，使FNDC5的表達(dá)量增加4 倍；反之，通過(guò)慢病毒介導(dǎo)的小發(fā)夾RNA 敲除PGC-1α 基因，F(xiàn)NDC5 的表達(dá)量降低40%以上，其中骨骼肌和大腦中FNDC5 的表達(dá)量分別降低66%和31%，PGC-1α 與FNDC5 的相關(guān)性與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育和成熟存在關(guān)聯(lián)。

6 小 結(jié)

綜上所述，作為一種由運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)分泌的肌肉因子，鳶尾素在機(jī)體的多個(gè)器官和組織中均有表達(dá)，不僅能夠促進(jìn)脂肪棕色化以增加能量代謝，還是一種神經(jīng)調(diào)節(jié)因子，通過(guò)PGC-1α-FNDC5（鳶尾素）-BDNF 通路介導(dǎo)運(yùn)動(dòng)促進(jìn)大腦的學(xué)習(xí)和記憶功能及改善神經(jīng)可塑性，在“運(yùn)動(dòng)/肌肉-大腦”體系中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。