關(guān)鍵詞：電磁輻射；抑郁癥；鐵死亡；腸道菌群；運(yùn)動(dòng)

文章編號：1001-747X（2023）05-0594-13 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 中圖分類號：G804.32

DOI：10.16063/j.cnki.issnl001-747x.2023.05.009

隨著電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，環(huán)境中電磁輻射（electromagnetic radiation，EMR）不斷增加，人類日常生活和職業(yè)活動(dòng)中暴露于EMR的安全性已成為公共衛(wèi)生問題。世界衛(wèi)生組織于1996年啟動(dòng)“國際電磁場計(jì)劃”，對電磁場生物學(xué)效應(yīng)進(jìn)行評估。2011年國際癌癥研究機(jī)構(gòu)將EMR歸類為2B類，認(rèn)為對人類“可能致癌”。EMR暴露被認(rèn)為會(huì)引發(fā)各種神經(jīng)系統(tǒng)效應(yīng)，包括頭痛、睡眠模式的改變、神經(jīng)元電活動(dòng)的改變以及神經(jīng)遞質(zhì)釋放紊亂。研究還發(fā)現(xiàn)，4周的有氧運(yùn)動(dòng)可改善輻射導(dǎo)致的小鼠體重減輕、抑郁、運(yùn)動(dòng)能力降低、學(xué)習(xí)和記憶相關(guān)的認(rèn)知功能障礙，還可保護(hù)小鼠海馬齒狀回顆粒下區(qū)新生及成熟神經(jīng)元丟失，促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生。運(yùn)動(dòng)和輻射之間存在協(xié)同相互作用，有研究發(fā)現(xiàn)暴露于輻射的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練組中抗炎化酶和線粒體酶活動(dòng)明顯增加，在非訓(xùn)練的動(dòng)物中沒有觀察到此現(xiàn)象，這表明骨骼肌通過運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的預(yù)處理后對輻射暴露有更高的基礎(chǔ)保護(hù)水平，此外，運(yùn)動(dòng)預(yù)處理后骨骼肌中抗氧化活性的增強(qiáng)可減少輻射暴露后ROS的產(chǎn)生。故長期暴露于高劑量的EMR是否增加神經(jīng)損傷的風(fēng)險(xiǎn)及運(yùn)動(dòng)抗輻射的內(nèi)在機(jī)制，均有待進(jìn)一步探究。

鐵是自然界感應(yīng)電磁場變化的最敏感金屬元素，生物體可能通過鐵元素感應(yīng)電磁場并產(chǎn)生相應(yīng)的生理和病理學(xué)改變。研究發(fā)現(xiàn)，EMR可能通過鐵死亡途徑誘導(dǎo)了細(xì)胞死亡，鐵死亡由自由基和氧化產(chǎn)物引發(fā)，涉及線粒體谷胱甘肽過氧化物酶4（glu-tathione peroxidase 4，GPX4）活性降低。GPX4缺失會(huì)導(dǎo)致過度的脂質(zhì)氧化、細(xì)胞膜損傷和細(xì)胞死亡。脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化會(huì)導(dǎo)致炎癥和DNA變化，這是神經(jīng)元功能喪失、結(jié)構(gòu)破壞和早衰的影響因素。鐵死亡抑制劑（Fer-1）作為一種鐵死亡的小分子抑制劑，可抑制神經(jīng)炎癥從而減少神經(jīng)細(xì)胞死亡。Fer-1相比酚類抗氧化劑可以有效地抑制鐵死亡，其抗鐵死亡活性是由于清除了脂質(zhì)氫過氧化物產(chǎn)生的烷氧基自由基。另有研究發(fā)現(xiàn)，900 MHz微波輻射可誘發(fā)小鼠抑郁行為，且使小鼠腸道菌群在門、目、屬水平上出現(xiàn)顯著變化。此外，過量鐵會(huì)破壞腸道屏障功能，改變腸道菌群結(jié)構(gòu)。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可通過調(diào)節(jié)“微生物-腸-炎癥一腦”軸改善腸道菌群紊亂，進(jìn)而緩解ASMT基因敲除導(dǎo)致的抑郁行為。另有研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)能影響鐵死亡相關(guān)基因表達(dá)并抑制細(xì)胞鐵死亡。由此推測，“EMR-鐵積累／腸道菌群-氧化應(yīng)激-細(xì)胞死亡”可能構(gòu)成EMR物理信號向細(xì)胞生理信號轉(zhuǎn)換的基本通路。本文主要對EMR的電磁一生物信號轉(zhuǎn)導(dǎo)產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)的可能機(jī)制以及運(yùn)動(dòng)的抗輻射作用研究進(jìn)行綜述。

1電磁輻射的物理學(xué)本質(zhì)和神經(jīng)生物效應(yīng)

電場和磁場的交互變化產(chǎn)生電磁波，電磁波向空中發(fā)射或泄露，即電磁輻射。電磁輻射是一種能量形式，研究發(fā)現(xiàn)特定類型的電磁輻射可能會(huì)影響生物組織，尤其是大腦。WiFi、手機(jī)的廣泛使用在人體周圍構(gòu)建了一個(gè)局域性不同于自然EMR的長時(shí)間高劑量（高頻）EMR環(huán)境。手機(jī)通常在靠近頭部的地方使用，產(chǎn)生的輻射會(huì)被大腦吸收，因此腦是EMR損傷的重要敏感靶器官。手機(jī)輻射在發(fā)射器中產(chǎn)生，并通過天線和附近的中繼站以無線電波的形式發(fā)射出來，而我們的身體就像天線，吸收輻射并將其轉(zhuǎn)化為交變的渦流。

國際非電離輻射保護(hù)委員會(huì)將手機(jī)的電磁波吸收比值（SAR）指南法定限制為2.0 W/kg，但各國的SAR水平仍有差異。SAR是指單位時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量的人體組織所吸收或消耗的電磁波功率，用來衡量能量在人體組織內(nèi)的穿透情況。人體組織吸收的SAR量取決于生物物理參數(shù)，通過測量輻射的SAR可以確定EMR暴露的細(xì)胞輻射敏感性。理論上，EMR必須穿透暴露的生物系統(tǒng)并誘發(fā)內(nèi)部電磁場引起生物反應(yīng)。研究發(fā)現(xiàn)，在800～1000 MHz頻率范圍之間的EMR足以穿透大腦顱骨，其中近40%可以到達(dá)大腦深處，穿透深度約為4～5 cm。另一方面，穿透深度或輻射吸收取決于入射場參數(shù)（如強(qiáng)度、功率密度）、暴露區(qū)域、物體的形狀、幾何形狀和方向、輻射的配置和與輻射源的位置。最重要的是使用時(shí)設(shè)備的位置，在打電話、把電話放在頭部附近或放在褲子口袋里、在腿上使用連接WiFi的筆記本電腦以及經(jīng)常使用微波爐時(shí)，輻射吸收率較高?，F(xiàn)在使用的許多電子設(shè)備，最常見的輻射源是手機(jī)（850 MHz～2.4 GHz）、WiFi （2.4 GHz）、筆記本電腦（300 Hz～10 MHz）、手機(jī)信號塔（800～1900 MHz）、電視（54～700 MHz）、雷達(dá)（1～100 GHz）和微波爐（2.45 GHz）。公眾會(huì)遇到的較低暴露強(qiáng)度／劑量的EMR，不存在實(shí)際健康問題。但國內(nèi)外多數(shù)研究認(rèn)為神經(jīng)系統(tǒng)對高頻的EMR更敏感，引起人體神經(jīng)、內(nèi)分泌、心血管和生殖系統(tǒng)變化，表現(xiàn)在神經(jīng)行為指標(biāo)異常、心悸、出生缺陷、流產(chǎn)率增高、免疫活性下降等；盡管也有研究結(jié)果與此不同。由此推測，EMR的暴露強(qiáng)度／劑量很可能是影響其生物學(xué)效應(yīng)的關(guān)鍵。

越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，EMR會(huì)對DNA完整性、細(xì)胞膜、基因表達(dá)、蛋白質(zhì)合成、神經(jīng)元功能、血腦屏障、褪黑激素的產(chǎn)生、生殖細(xì)胞和免疫功能造成一系列不利影響。在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)EMR暴露會(huì)增加血腦屏障的通透性及腦組織中神經(jīng)元損傷，影響細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)和神經(jīng)遞質(zhì)水平。最近，Ramazzini研究所和美國國家毒理學(xué)計(jì)劃在與人類研究聯(lián)合進(jìn)行的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)了長期暴露于EMR的嚙齒動(dòng)物易患神經(jīng)膠質(zhì)瘤和神經(jīng)鞘瘤的新證據(jù)。一定劑量的EMR也會(huì)損害學(xué)習(xí)記憶功能，增加老年癡呆的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，具體可表現(xiàn)為空間參考記憶能力和聯(lián)合性學(xué)習(xí)記憶能力下降。EMR對行為認(rèn)知功能的影響不僅與輻射頻率等劑量參數(shù)密切相關(guān)，采用適宜的行為學(xué)實(shí)驗(yàn)方法也較為重要。Morris水迷宮、新物體識別實(shí)驗(yàn)對于研究EMR致學(xué)習(xí)記憶功能的影響可能較為理想。關(guān)于EMR對情緒行為影響的研究并不多見，通常采用經(jīng)典的高架十字迷宮和曠場實(shí)驗(yàn)。一定條件EMR可引起動(dòng)物情緒行為改變以及產(chǎn)生焦慮情緒，EMR對情緒行為的影響同樣與輻射頻率、比吸收率等輻射劑量條件有關(guān)，但EMR影響抑郁行為的閾值尚有待于進(jìn)一步研究。

2運(yùn)動(dòng)通過調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)減輕輻射危害的神經(jīng)生物效應(yīng)

研究表明，神經(jīng)系統(tǒng)是對EMR敏感的重要靶器官，EMR對腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)代謝和受體有顯著影響。行為功能受不同大腦區(qū)域和許多神經(jīng)遞質(zhì)的相互作用控制，沒有大腦區(qū)域是孤立工作的。因此，EMR對各種神經(jīng)遞質(zhì)水平（在各個(gè)大腦區(qū)域）的調(diào)節(jié)作用是一個(gè)值得關(guān)注的問題。作為突觸傳遞的信使，神經(jīng)遞質(zhì)在認(rèn)知和情緒行為中起關(guān)鍵作用。越來越多的研究集中在EMR的神經(jīng)生物學(xué)效應(yīng)上，包括神經(jīng)遞質(zhì)的代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)。運(yùn)動(dòng)抗輻射的一種可能的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制是增加神經(jīng)遞質(zhì)和神經(jīng)營養(yǎng)因子的合成和釋放，導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)生、血管生成及增加神經(jīng)可塑性。對動(dòng)物的研究表明，運(yùn)動(dòng)可調(diào)節(jié)與個(gè)體警覺狀態(tài)（去甲腎上腺素）、愉悅和獎(jiǎng)賞系統(tǒng)（多巴胺）和焦慮水平（血清素）相關(guān)的主要中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）神經(jīng)遞質(zhì)。此外，這些神經(jīng)遞質(zhì)水平的變化具體取決于受體的類型和被激活的皮層區(qū)域。

2.1乙酰膽堿

乙酰膽堿（acetylcholine，ACh）廣泛分布于CNS的大腦皮質(zhì)、海馬和紋狀體等大腦缺氧缺血易損區(qū)，其在學(xué)習(xí)記憶中起到意識清醒的作用，ACh含量適當(dāng)提高可促進(jìn)腦神經(jīng)傳導(dǎo)功能激活，提高信息傳遞速度，增強(qiáng)大腦記憶能力。長期低劑量EMR可能導(dǎo)致腦內(nèi)ACh含量下降，膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶（choline acetyltransferase，ChAT）的活性下降及膽堿酯酶（acetylcholine esterase，AChE）活性增強(qiáng)。在一項(xiàng)暴露于900 MHz的EMR，每天輻照時(shí)間為th、2h和4h的實(shí)驗(yàn)中，暴露90 d后發(fā)現(xiàn)EMR會(huì)導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化增加和海馬體中AChE活性耗盡。有關(guān)EMR對腦內(nèi)ACh合成與代謝影響的量效關(guān)系及其動(dòng)態(tài)變化規(guī)律和特點(diǎn)仍需進(jìn)一步研究。ACh受體表達(dá)及活性的改變與EMR劑量密切相關(guān)，一定條件EMR可引起腦內(nèi)ACh受體表達(dá)失調(diào)、膽堿能系統(tǒng)功能紊亂以及神經(jīng)行為改變，其中ACh受體表達(dá)失調(diào)可能介導(dǎo)膽堿能神經(jīng)傳遞異常及膽堿能系統(tǒng)功能紊亂，導(dǎo)致學(xué)習(xí)記憶和情緒行為的改變。

ACh是一種主要的神經(jīng)調(diào)節(jié)劑，在注意力、運(yùn)動(dòng)和行為方面起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)可以通過增加運(yùn)動(dòng)終板中ACh囊泡的數(shù)量、乙酰膽堿酯酶的表達(dá)和乙酰膽堿受體的數(shù)量使得乙酰膽堿水平升高。ACh濃度的升高與海馬theta節(jié)律的持續(xù)時(shí)間呈正相關(guān)，有利于增強(qiáng)突觸可塑性和記憶形成，推測ACh可能參與運(yùn)動(dòng)的抗輻射機(jī)制。

2.2多巴胺

多巴胺（dopamine，DA）是去甲腎上腺素的代謝前體。DA在CNS中的主要作用之一是調(diào)節(jié)神經(jīng)元之間的電通訊。DA促進(jìn)突觸和神經(jīng)回路結(jié)構(gòu)組織的持續(xù)變化，并影響突觸間電信號的瞬時(shí)流動(dòng)。研究表明，一定強(qiáng)度的微波輻射（835 MHz，SAR值4.0W/kg，連續(xù)12周，5 h/d）可導(dǎo)致小鼠大腦紋狀體的神經(jīng)功能發(fā)生改變，從而導(dǎo)致DA水平降低以及紋狀體神經(jīng)元中酪氨酸羥化酶的表達(dá)降低[30]。在一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中孕鼠進(jìn)行3次/d的EMR照射，持續(xù)20 d，評估手機(jī)輻射對胎鼠大腦氧化應(yīng)激和神經(jīng)遞質(zhì)水平的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高劑量照射組使得胎鼠腦組織中DA含量顯著降低，提示長期手機(jī)輻射可導(dǎo)致胎鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)DA含量異常，可能影響子代小鼠大腦發(fā)育。

運(yùn)動(dòng)可以提高DA效率，使得DA在突觸中停留的時(shí)間更長，接收DA信號的細(xì)胞在DA受體上結(jié)合位點(diǎn)增多，接收信號能力增強(qiáng)。此外，運(yùn)動(dòng)可以通過多種機(jī)制調(diào)節(jié)DA能系統(tǒng)，這些機(jī)制包括影響DA能轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)酶功能，如酪氨酸羥化酶活性及鈣水平。研究發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致血清鈣水平升高，血清鈣被鈣調(diào)蛋白系統(tǒng)輸送到大腦，而大腦又可以通過鈣調(diào)蛋白依賴系統(tǒng)增強(qiáng)大腦DA的合成，推測DA可能參與運(yùn)動(dòng)的抗輻射機(jī)制。

2.3去甲腎上腺素

去甲腎上腺素（norepinephrine，NE）是一種在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和交感神經(jīng)中合成的單胺類遞質(zhì)。大腦的藍(lán)斑在去甲腎上腺素的信號傳導(dǎo)中起著至關(guān)重要的作用，藍(lán)斑釋放的NE通過其對許多突觸前和突觸后受體的作用調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的細(xì)胞過程和突觸傳遞。研究表明，低強(qiáng)度（1mW／cm²）的EMR暴露會(huì)導(dǎo)致大腦NE及腎上腺素含量顯著下降，導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)產(chǎn)生障礙?？傊?，長期暴露于EMR可能導(dǎo)致大腦中的NE和腎上腺素含量異常，不同的頻率暴露會(huì)導(dǎo)致不同的大腦反應(yīng)。

NE是腎上腺在壓力刺激下根據(jù)大腦信號產(chǎn)生的速效戰(zhàn)斗或逃跑激素，在運(yùn)動(dòng)過程中來自大腦運(yùn)動(dòng)中心的沖動(dòng)以及來自工作肌肉的傳人沖動(dòng)會(huì)調(diào)節(jié)神經(jīng)信號從而增加NE的分泌。長期運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致全腦NE濃度增加。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)降低促炎細(xì)胞因子水平，改善氧化平衡，同時(shí)可以逆轉(zhuǎn)高鹽攝人的高血壓動(dòng)物NE能過度活躍的抑制性和興奮性神經(jīng)傳遞之間的失衡。此外，一項(xiàng)針對小鼠的研究表明，運(yùn)動(dòng)引起的抑郁行為減少與海馬NE的增加有關(guān)，推測NE可能參與運(yùn)動(dòng)的抗輻射機(jī)制。

2.4 5-羥色胺

5-羥色胺（serotonin，5-HT）是一種調(diào)節(jié)多種神經(jīng)心理過程和神經(jīng)活動(dòng)的神經(jīng)遞質(zhì)，靶向5-HT受體的藥物廣泛用于精神病學(xué)和神經(jīng)病學(xué)。5-HT調(diào)節(jié)的行為和神經(jīng)心理學(xué)過程包括情緒、知覺、獎(jiǎng)賞、憤怒、攻擊性、食欲、記憶、性欲和注意力等，這些生理功能已成為EMR所致腦損傷的指標(biāo)。將Wist-ar大鼠暴露在2.856 GHz微波輻射下，每周3次，持續(xù)6周。結(jié)果顯示，照射后28～6d，各組大鼠海馬及腦脊液中5-HT含量均顯著升高，且與學(xué)習(xí)記憶能力下降有關(guān)。在另一項(xiàng)研究中，單次暴露于900 MHz輻射45min會(huì)導(dǎo)致5- HT水平升高，而不會(huì)改變大鼠的血谷氨酸水平，且5-HT水平升高可能導(dǎo)致學(xué)習(xí)障礙和空間記憶缺陷。表明還需要進(jìn)一步研究闡明5-HT在EMR誘導(dǎo)的學(xué)習(xí)記憶功能障礙和大腦形態(tài)學(xué)改變中的作用。

運(yùn)動(dòng)后的5-HT水平和5-HT受體mRNA表達(dá)增加，可以改善大腦多個(gè)區(qū)域的5-HT能代謝，包括腦干、大腦皮層、海馬體。研究發(fā)現(xiàn)，有害刺激誘導(dǎo)的反應(yīng)可以被髓質(zhì)5-HT能核激活所抑制；色氨酸羥化酶抑制劑誘導(dǎo)的腦干中5-HT水平的降低，抑制了神經(jīng)損傷后運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的鎮(zhèn)痛作用，故運(yùn)動(dòng)的鎮(zhèn)痛作用可能與5-HT能神經(jīng)傳遞有關(guān)。動(dòng)物研究表明，大鼠運(yùn)動(dòng)后腦干和海馬的5-HT合成和代謝增加，改善了抑郁和焦慮癥狀。長期運(yùn)動(dòng)會(huì)增加5-HT生物合成途徑的限速酶色氨酸羥化酶，這是5-HT濃度增加的潛在機(jī)制。運(yùn)動(dòng)期間，游離脂肪酸取代色氨酸與白蛋白的結(jié)合，未結(jié)合的色氨酸能夠透過血腦屏障形成5-Hr，推測5-HT可能參與運(yùn)動(dòng)的抗輻射機(jī)制。

綜上所述，EMR對腦內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)合成、代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)的研究很多，但由于EMR參數(shù)、實(shí)驗(yàn)對象和條件的不同，實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不十分一致和具有可對比性。運(yùn)動(dòng)的神經(jīng)生物效應(yīng)升高大腦神經(jīng)遞質(zhì)水平如ACh、DA、NE和5-HT等，可能可以修復(fù)EMR對神經(jīng)可塑性造成的影響。EMR對神經(jīng)遞質(zhì)代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)的影響及運(yùn)動(dòng)是否能通過影響神經(jīng)遞質(zhì)調(diào)節(jié)EMR的電磁-生物信號轉(zhuǎn)換尚未明確。盡管抑郁癥與神經(jīng)遞質(zhì)合成、代謝和轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)系十分密切，但EMR誘發(fā)神經(jīng)行為功能障礙的作用及其機(jī)制依然十分模糊。在很多實(shí)驗(yàn)情境中，神經(jīng)遞質(zhì)異常并不等于行為異常，反之，行為異常也不一定表現(xiàn)為神經(jīng)遞質(zhì)異常。由于神經(jīng)遞質(zhì)在大腦的復(fù)雜多樣性，神經(jīng)遞質(zhì)之間的相互作用、共傳遞和共調(diào)節(jié)使得很難區(qū)分各神經(jīng)遞質(zhì)的主要和次要變化。因此，EMR引起腦神經(jīng)遞質(zhì)紊亂可能并非行為異常的根源性機(jī)制。也即，在EMR與神經(jīng)遞質(zhì)代謝紊亂之間必定還存在一種物理一生物信號轉(zhuǎn)換機(jī)制。

3運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)鐵死亡介導(dǎo)電磁-生物信號轉(zhuǎn)換

EMR誘導(dǎo)的凋亡信號可能源白細(xì)胞死亡受體（外部凋亡途徑），也可能來自細(xì)胞內(nèi)DNA損傷機(jī)制（線粒體或內(nèi)部途徑）。大腦對鐵穩(wěn)態(tài)失衡特別敏感。缺鐵會(huì)對突觸可塑性產(chǎn)生負(fù)面影響，從而導(dǎo)致學(xué)習(xí)和記憶缺陷。另一方面，高水平的鐵會(huì)導(dǎo)致ROS的積累，從而干擾線粒體功能。研究還發(fā)現(xiàn)EMR暴露會(huì)通過參與鐵和形成羥基自由基的過程在腦細(xì)胞中引起DNA損傷。還有證據(jù)表明，EMR會(huì)改變血腦屏障通透性，推測血腦屏障完整性的變化可能導(dǎo)致重金屬，特別是大腦中鐵的過量積累，從而導(dǎo)致神經(jīng)元損傷。所有這些導(dǎo)致細(xì)胞應(yīng)激的原因最終都會(huì)導(dǎo)致鐵介導(dǎo)的細(xì)胞死亡。運(yùn)動(dòng)對鐵死亡的影響研究鮮見，僅有研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)組小鼠心肌缺血再灌注（MI/R）的鐵死亡程度受到顯著抑制，心肌的Ptgs2 mRNA、丙二醛（malondialde-hyde，MDA）和脂質(zhì)過氧化程度均顯著降低，心功能顯著改善。

3.1鐵死亡介導(dǎo)電磁-生物信號轉(zhuǎn)換

2012年，有研究描述了一種獨(dú)特的細(xì)胞死亡形式，是由依賴鐵的脂質(zhì)氫過氧化物積累到致死水平引發(fā)的，并將其命名為鐵死亡（ferroptosis）。鐵死亡這種細(xì)胞死亡方式一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，就被證明與多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病及神經(jīng)損傷密切相關(guān)。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)，抑制鐵死亡在神經(jīng)系統(tǒng)疾病及神經(jīng)損傷動(dòng)物模型中有明顯的神經(jīng)保護(hù)作用。因此，研究鐵死亡在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用對于評估神經(jīng)系統(tǒng)功能是必要的。

近年來，越來越多研究集中在EMR的神經(jīng)生物學(xué)效應(yīng)上。神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)制與膜功能、神經(jīng)元傳遞和突觸攜帶有關(guān)，并受氧化應(yīng)激的影響，EMR誘導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)增加鐵離子濃度，從而催化自由基反應(yīng)的增加。由于鐵催化高反應(yīng)性羥基自由基的形成，高濃度的鐵會(huì)在受神經(jīng)精神疾病影響的大腦區(qū)域引發(fā)氧化應(yīng)激機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，使用手機(jī)50 min，靠近手機(jī)天線的腦組織中葡萄糖的代謝率要明顯高于另一側(cè)腦組織，結(jié)果提示EMR被大腦吸收可能會(huì)增強(qiáng)腦組織興奮性及代謝水平。EMR在正常組織中誘導(dǎo)鐵死亡、羥基自由基、游離鐵和脂質(zhì)代謝酶增加，鐵積累隨后協(xié)同啟動(dòng)高水平的脂質(zhì)過氧化，使EMR成為鐵死亡的外源性誘導(dǎo)劑。

還有研究發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)過氧化物可以通過抑制GSH/GPX4軸減輕EMR誘導(dǎo)的海馬神經(jīng)元鐵死亡。研究者在體內(nèi)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EMR可誘導(dǎo)大鼠學(xué)習(xí)記憶障礙、線粒體鐵死亡形態(tài)學(xué)損傷、MDA和鐵的積累，在體外試驗(yàn)觀察到EMR會(huì)增加神經(jīng)元死亡，導(dǎo)致鐵過載和MDA升高。值得注意的是，以上不利影響都可以被Fer-1逆轉(zhuǎn)。在腫瘤放療中，磁場通過ROS介導(dǎo)的DNA損傷誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和鐵死亡。癌癥免疫治療中，磁場促進(jìn)鐵胞漿樣細(xì)胞死亡，從而達(dá)到抗腫瘤的效果。上述研究表明，EMR可直接影響鐵代謝和細(xì)胞存活。由于EMR近腦暴露導(dǎo)致腦鐵積累、脂質(zhì)過氧化加劇，誘導(dǎo)神經(jīng)元死亡，這可能是EMR暴露損害腦功能、誘發(fā)多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的有力證據(jù)。

最新的系列證據(jù)進(jìn)一步證明，減輕鐵氧化應(yīng)激和鐵死亡有助于改善抑郁行為。海馬蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示，慢性不可預(yù)見性溫和應(yīng)激（chronic unpre-dictable mild stress，CUMS）誘導(dǎo)抑郁模型小鼠中被激活的細(xì)胞壞死和鐵死亡與神經(jīng)元丟失有關(guān)。該研究強(qiáng)調(diào)海馬神經(jīng)元鐵死亡與CUMS誘導(dǎo)的抑郁癥有關(guān)，部分解釋了神經(jīng)元丟失的原因，從而為抑郁癥治療提供了潛在新靶點(diǎn)。然而，抑郁癥中神經(jīng)元減少的具體分子機(jī)制和形式尚需進(jìn)一步闡明。研究發(fā)現(xiàn)，酒精暴露可能通過激活小鼠鐵死亡誘導(dǎo)抑郁和焦慮行為，并且Fer-1在體外可防止酒精誘導(dǎo)的神經(jīng)元死亡。另有研究發(fā)現(xiàn)，CUMS誘導(dǎo)的小鼠海馬中存在鐵死亡的激活，PEBP1-GPX4介導(dǎo)的鐵死亡可能參與了逍遙散抗抑郁作用，這也預(yù)示著鐵死亡可能成為研究抑郁機(jī)制和抗抑郁藥物的新靶點(diǎn)。還有研究發(fā)現(xiàn)硫氫化鈉（NaHS）可以通過抑制炎癥和鐵死亡減輕1型糖尿病小鼠的焦慮和抑郁行為。上述證據(jù)充分表明，腦鐵積累誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡是抑郁癥的重要機(jī)制之一，但可導(dǎo)致腦鐵積累的EMR劑量和強(qiáng)度尚需進(jìn)一步明確。

3.2運(yùn)動(dòng)通過影響ROS調(diào)節(jié)EMR導(dǎo)致的鐵死亡

EMR與生物體之間的關(guān)系反映了氧化應(yīng)激與自由基的關(guān)系，因?yàn)镋MR對生物系統(tǒng)的主要影響是改變自由基反應(yīng)的平衡。鐵作為大量代謝酶的重要輔助因子，是脂質(zhì)過氧化物發(fā)生芬頓反應(yīng)的催化劑，驅(qū)動(dòng)氧化還原代謝和細(xì)胞ROS的產(chǎn)生。當(dāng)ROS的產(chǎn)生超過機(jī)體抗氧化防御能力時(shí)，就會(huì)發(fā)生細(xì)胞氧化應(yīng)激，導(dǎo)致細(xì)胞功能障礙及死亡。神經(jīng)元膜對ROS非常敏感，引起的連鎖反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生脂質(zhì)自由基和廣泛的膜損傷，因而在大腦中維持正常的氧化還原狀態(tài)尤為重要。運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可誘導(dǎo)骨骼肌的有益適應(yīng)，減少因暴露于ROS而造成的細(xì)胞損傷。運(yùn)動(dòng)對ROS水平的調(diào)控被認(rèn)為是與運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練相關(guān)的潛在適應(yīng)機(jī)制，包括增加抗氧化酶活性與DNA修復(fù)能力及減少DNA損傷。

運(yùn)動(dòng)的抗輻射作用可以用ROS介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)來解釋。有研究發(fā)現(xiàn)輻射會(huì)引起骨骼肌萎縮及纖維化，部分原因是由于輻射誘導(dǎo)的衛(wèi)星細(xì)胞池的耗竭。相比之下，運(yùn)動(dòng)可以提高骨骼肌的抗氧化能力及增強(qiáng)肌纖維橫截面積，最大限度地減少輻射暴露的有害影響，以及增加健康骨骼肌中的衛(wèi)星細(xì)胞和干細(xì)胞數(shù)量。運(yùn)動(dòng)不僅可以通過調(diào)節(jié)抗氧化防御系統(tǒng)降低ROS水平及氧化應(yīng)激嚴(yán)重程度，還可以直接減少ROS的產(chǎn)生。EMR可以激活核因子-кB（nuclear factor-кB，NF-кB）及其促炎細(xì)胞因子的靶基因。線粒體產(chǎn)生的ROS會(huì)誘導(dǎo)由NF-кB介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)。然后，кF-кB會(huì)誘導(dǎo)編碼抗氧化酶基因表達(dá)，這些酶可以對抗自由基的積累。因此，運(yùn)動(dòng)會(huì)引發(fā)急性短暫的氧化應(yīng)激狀態(tài)，具有保護(hù)性的長期抗炎及其他潛在的輻射防護(hù)作用，運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的這些有益的適應(yīng)性機(jī)制也可以潛在地抵消EMR暴露產(chǎn)生的負(fù)面影響。

運(yùn)動(dòng)不僅可以增加抗氧化活性、減少炎癥應(yīng)激的下游效應(yīng)，還可以在暴露于EMR時(shí)增強(qiáng)運(yùn)動(dòng)后的DNA修復(fù)。研究發(fā)現(xiàn)，EMR能夠誘導(dǎo)單鏈DNA斷裂。在EMR暴露的情況下，與不運(yùn)動(dòng)相比，運(yùn)動(dòng)對生物組織的各個(gè)層面（大分子、細(xì)胞／組織和器官／系統(tǒng)）都有積極的影響。在輻照之前、期間和之后進(jìn)行的有氧運(yùn)動(dòng)和抗阻運(yùn)動(dòng)都可以增加抗氧化活性和DNA修復(fù)。在細(xì)胞和組織水平上，運(yùn)動(dòng)對輻射的防護(hù)作用表現(xiàn)為可以恢復(fù)前體細(xì)胞和神經(jīng)發(fā)生水平，以及增加骨礦物質(zhì)密度、造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞。此外，在器官和系統(tǒng)水平，運(yùn)動(dòng)減少了輻射引起的疲勞、器官毒性和認(rèn)知功能障礙。

綜上所述，運(yùn)動(dòng)的輻射保護(hù)作用可能通過細(xì)胞適應(yīng)的分子效應(yīng)，增加抗氧化活性與DNA修復(fù)能力，以及增強(qiáng)對ROS及炎癥損傷的抵抗力，減輕鐵氧化應(yīng)激和鐵死亡（見圖1）。

3.3運(yùn)動(dòng)通過影響線粒體功能調(diào)節(jié)EMR導(dǎo)致的鐵死亡

線粒體DNA比核DNA更容易受到EMR的影響，因?yàn)樗狈M蛋白，修復(fù)DNA的能力降低，并且不受線粒體活性氧物質(zhì)的保護(hù)。線粒體是細(xì)胞自由基的主要來源和主要目標(biāo)，自由基產(chǎn)生速率的增加或抗氧化酶含量的降低會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激、酶失活以及線粒體和細(xì)胞功能障礙。神經(jīng)元的糖酵解能力有限，故高度依賴線粒體的能量產(chǎn)生。突觸中的線粒體參與突觸傳遞，線粒體功能損傷可能會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)元退化或神經(jīng)元鐵死亡。線粒體在半胱氨酸剝奪誘導(dǎo)的鐵死亡中起關(guān)鍵作用，半胱氨酸剝奪導(dǎo)致線粒體膜電位超極化和脂質(zhì)過氧化物積累，抑制線粒體三羧酸循環(huán)或電子傳遞鏈可減輕線粒體膜電位超極化、脂質(zhì)過氧化物積累和鐵死亡。

急性有氧運(yùn)動(dòng)可以在短期內(nèi)造成氧化應(yīng)激，但規(guī)律的長時(shí)間運(yùn)動(dòng)會(huì)引起保護(hù)性細(xì)胞適應(yīng)，包括線粒體生物合成和氧化磷酸化能力的增加，以及一系列積極的下游信號級聯(lián)效應(yīng)。適度運(yùn)動(dòng)會(huì)增加線粒體相關(guān)蛋白，同時(shí)減少氧化應(yīng)激相關(guān)蛋白，并具有抗氧化活性，可保護(hù)神經(jīng)元免受氧化應(yīng)激的影響。在生化水平上觀察到適度運(yùn)動(dòng)的3種作用，即抗氧化酶活性上調(diào)、氧化應(yīng)激標(biāo)志物降低和線粒體電子轉(zhuǎn)移酶活性增加?？寡趸杆降纳邥?huì)降低線粒體和細(xì)胞自由基反應(yīng)的速率，從而降低自由基反應(yīng)的副產(chǎn)物或標(biāo)記物的水平。運(yùn)動(dòng)會(huì)增加ATP需求，并將細(xì)胞中的線粒體代謝狀態(tài)從主要狀態(tài)4（低ADP水平和緩慢呼吸的靜息狀態(tài)）轉(zhuǎn)變?yōu)橹饕獱顟B(tài)3（活躍狀態(tài)，高水平ADP和快速呼吸作用及ATP合成）。在這種轉(zhuǎn)變中，狀態(tài)4相對較高的超氧自由基和過氧化氫產(chǎn)生率轉(zhuǎn)變?yōu)闋顟B(tài)3較低的超氧自由基和過氧化氫產(chǎn)生率。因此，運(yùn)動(dòng)的有益效果可能是因?yàn)榫€粒體超氧化物自由基的生成率較低以及線粒體Mn - SOD和其他抗氧化酶水平的增加。

運(yùn)動(dòng)可以選擇性地調(diào)節(jié)大腦中線粒體抗氧化劑的活性，延緩甚至防止與神經(jīng)疾病相關(guān)的氧化應(yīng)激反應(yīng)。運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的大腦線粒體生物能適應(yīng)包括增加參與能量產(chǎn)生的酶的含量或活性和提高線粒體產(chǎn)生能量的能力。故通過調(diào)節(jié)線粒體氧化磷酸化系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)可以提高線粒體氧化底物的能力和ATP合成的速率。雖然線粒體生物合成會(huì)隨著運(yùn)動(dòng)增加線粒體數(shù)量，但線粒體生物發(fā)生和線粒體自噬之間的平衡是維持神經(jīng)元內(nèi)線粒體生理功能的關(guān)鍵決定因素。通過增加健康的線粒體池，運(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)健康線粒體的融合與受損線粒體的分離，從而阻止線粒體外膜滲透誘導(dǎo)的細(xì)胞鐵死亡。運(yùn)動(dòng)可以通過多種信號刺激線粒體自噬，包括激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）及抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶標(biāo)（mTOR）復(fù)合物1和線粒體自噬抑制劑。運(yùn)動(dòng)誘導(dǎo)的線粒體生物發(fā)生和線粒體自噬是緊密耦合的，有助于維持健康的線粒體網(wǎng)絡(luò)。推測運(yùn)動(dòng)可能通過改善線粒體整體功能，從而減輕與EMR暴露過程相關(guān)的神經(jīng)元鐵死亡。

如圖2所示，EMR可以通過直接／間接作用引起DNA雙鏈斷裂和氧化損傷，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)GSH水平降低和GPX4表達(dá)下調(diào)，并通過增加脂質(zhì)引發(fā)鐵死亡，加劇輻射損傷導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化；運(yùn)動(dòng)可抑制鐵死亡途徑，發(fā)揮輻射防護(hù)作用，生物過程涉及線粒體功能紊亂、脂質(zhì)過氧化、氧化應(yīng)激、鐵積累等。綜上所述，EMR通過誘導(dǎo)鐵死亡產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，運(yùn)動(dòng)的輻射保護(hù)作用可能歸因于干預(yù)ROS產(chǎn)生、恢復(fù)受損線粒體功能和由此產(chǎn)生的神經(jīng)保護(hù)作用。因此，現(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，EMR導(dǎo)致的鐵死亡會(huì)損害大腦功能，而在某些條件下，運(yùn)動(dòng)可以通過廣泛的分子過程改善大腦功能調(diào)控鐵死亡，包括上調(diào)抗氧化和氧化損傷修復(fù)系統(tǒng)，從而減輕損傷的積累。

4運(yùn)動(dòng)調(diào)節(jié)腸道菌群介導(dǎo)電磁-生物信號轉(zhuǎn)換

4.1腸道菌群介導(dǎo)電磁-生物信號轉(zhuǎn)換

腸道是人體微生物的主要聚集處，也是EMR的靶器官。前面指出，中樞神經(jīng)系統(tǒng)中DA、NE和5-HT水平降低是抑郁癥發(fā)展的標(biāo)志，而腸道菌群可以合成5-HT、DA和NE，并分泌到血液中，與抑郁癥的治療密切相關(guān)。本課題組曾提出，適度運(yùn)動(dòng)可以弱化“腸漏-免疫激活-抑郁性神經(jīng)炎癥”，緩解海馬神經(jīng)發(fā)生、神經(jīng)營養(yǎng)因子的減少，運(yùn)動(dòng)對“腸漏-免疫激活”的調(diào)控是治療抑郁行為的潛在靶點(diǎn)。近期報(bào)道表明，腸道菌群可提供防止輻射損傷的保護(hù)。腸道微生物以短鏈脂肪酸（SCFA）和色氨酸代謝物為代表的微生物衍生代謝物在調(diào)節(jié)宿主代謝和免疫方面具有重要作用。研究揭示，微生物群-代謝物軸在產(chǎn)生廣泛的輻射防護(hù)方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。

最近研究發(fā)現(xiàn)，通過重塑腸道微生物群的熱適應(yīng)可以減輕電磁場暴露引起的抑郁行為。研究顯示，EMR會(huì)引起類似于抑郁癥模型的腸道微生物群和代謝物紊亂，而熱適應(yīng)可以通過影響腸道菌群減輕由EMR引起的抑郁癥?；谂c血清代謝物相關(guān)的腸道菌群分析，熱適應(yīng)減輕EMR暴露所引起的抑郁特征，其關(guān)鍵機(jī)制也在于腸道菌群。推測腸道菌群也是生物體感應(yīng)EMR產(chǎn)生相應(yīng)電磁一生物學(xué)效應(yīng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的大腸桿菌、銅綠假單胞菌和表皮葡萄球菌在靜態(tài)磁場下的生長模式因物種不同而不同。來自4個(gè)使用不同手機(jī)受試者的皮膚微生物菌群分離菌也表現(xiàn)出不一致的生長反應(yīng)?？梢娛謾C(jī)產(chǎn)生的電磁場會(huì)破壞人體皮膚微生物群。除了腸道，宿主的神經(jīng)系統(tǒng)也可被永久性微生物占據(jù)。有學(xué)者認(rèn)為，各種細(xì)菌都能從電磁場中受益，在電磁暴露中，這些細(xì)菌能增加進(jìn)入細(xì)胞的離子形式化合物由于微生物利用電脈沖的能量，它們可能在宿主的神經(jīng)回路中定植并削弱神經(jīng)信號。當(dāng)前的主要觀點(diǎn)：（1）微生物定植宿主神經(jīng)系統(tǒng)將導(dǎo)致神經(jīng)信號減弱；（2）微生物對電磁場的敏感性允許腸道菌群在特定的EMR暴露中進(jìn)行結(jié)構(gòu)性重塑和微生物代謝衍生物的調(diào)節(jié)，這將使腸道菌群成為電磁一生物學(xué)效應(yīng)中非常靈敏且顯著的生物學(xué)標(biāo)志物。

4.2運(yùn)動(dòng)通過影響腸道屏障調(diào)節(jié)EMR導(dǎo)致的腸漏

EMR誘發(fā)的炎癥反應(yīng)會(huì)破壞腸道屏障和腸道菌群穩(wěn)態(tài)，導(dǎo)致胃腸道上皮壁通透性增加，也稱為“腸漏”。通過腸道屏障進(jìn)入血液的內(nèi)毒素和炎癥因子會(huì)破壞血腦屏障，加劇腦組織的氧化應(yīng)激。當(dāng)腸道完整性及通透性受到影響時(shí)，腸道黏膜免疫系統(tǒng)與腸腔和黏膜中的微生物接觸增多，可能增加抑郁癥等精神疾病風(fēng)險(xiǎn)。

運(yùn)動(dòng)因其可以改變腸道生態(tài)系統(tǒng)的功能活動(dòng)已被研究作為腸道微生物組的重要調(diào)節(jié)劑。運(yùn)動(dòng)會(huì)影響腸道黏液層的完整性，以防止微生物粘附于腸道上皮細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)有氧運(yùn)動(dòng)可以增加胃腸道轉(zhuǎn)運(yùn)，對腸道pH值、黏液分泌、生物膜形成和微生物對營養(yǎng)物質(zhì)的吸收產(chǎn)生有利影響。研究發(fā)現(xiàn)，以30 min/d的頻率游泳1周后可以減輕小鼠慢性應(yīng)激引起的腸道屏障功能障礙，并減少細(xì)菌易位進(jìn)入腸系膜淋巴結(jié)。還有實(shí)驗(yàn)表明，6周跑輪運(yùn)動(dòng)后，運(yùn)動(dòng)引起的微生物群的變化可以轉(zhuǎn)移到無菌小鼠身上，從而改善結(jié)腸黏液層，減少結(jié)腸免疫細(xì)胞的浸潤。還有研究表明身體活動(dòng)水平更高的個(gè)體的微生物群落含有更多的嗜黏蛋白阿克曼菌，該菌群可以通過減少擬桿菌門細(xì)菌和增加微生物多樣性降低腸通透性。且定期運(yùn)動(dòng)會(huì)降低熱休克蛋白對熱應(yīng)激的反應(yīng)，減少腸上皮細(xì)胞之間緊密連接蛋白的分解，可以防止微生物粘附到腸道上皮細(xì)胞影響腸道黏液層的完整性。

從免疫的角度來看，長期運(yùn)動(dòng)與減少循環(huán)炎癥細(xì)胞因子有關(guān)，這些細(xì)胞因子會(huì)破壞腸道通透性，如IL-6和TNF-α。研究發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)過程中的骨骼肌通過釋放肌動(dòng)蛋白增加微生物多樣性，從而抑制炎癥，增加線粒體生物合成，加速脂肪酸氧化。且運(yùn)動(dòng)可以減少健康老年小鼠腸道中的炎癥介質(zhì)和腸淋巴細(xì)胞凋亡標(biāo)記物的表達(dá)，表明運(yùn)動(dòng)對腸道健康有保護(hù)作用。除了免疫適應(yīng)，抗氧化酶也可以通過增加ROS耐受性來減少運(yùn)動(dòng)過程中腸道上皮細(xì)胞的壓力。以上研究都支持運(yùn)動(dòng)可以改善腸道通透性的觀點(diǎn)，提示運(yùn)動(dòng)可能可以通過改善腸道通透性減輕輻射危害。

4.3運(yùn)動(dòng)通過影響短鏈脂肪酸調(diào)節(jié)EMR導(dǎo)致的腸道菌群失調(diào)

腸道菌群可以通過產(chǎn)生有益的代謝產(chǎn)物修復(fù)EMR造成的損傷，如抗氧化生物活性分子短鏈脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFA），其抗炎和抗氧化作用可以改善代謝、免疫和屏障功能，進(jìn)而調(diào)節(jié)宿主能量的平衡，增加營養(yǎng)物質(zhì)的利用率。SCFA還參與腸腦軸，作為信號分子調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)，在維持血腦屏障完整性和中樞神經(jīng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)的過程中起著核心作用。運(yùn)動(dòng)可以豐富微生物群的多樣性，刺激調(diào)節(jié)黏膜免疫的細(xì)菌增殖，改善屏障功能，并刺激細(xì)菌和功能通路產(chǎn)生能夠預(yù)防胃腸道疾病的SCFA。研究表明，運(yùn)動(dòng)可以通過產(chǎn)生神經(jīng)遞質(zhì)和SCFA調(diào)節(jié)腸道菌群穩(wěn)態(tài)，增加SCFA的含量是運(yùn)動(dòng)改善腸道屏障的另一種途徑。一些動(dòng)物研究就表明，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練增加了產(chǎn)生丁酸鹽的細(xì)菌的相對豐度，丁酸鹽是一種SCFA，可以促進(jìn)腸道屏障完整性，增加結(jié)腸上皮細(xì)胞增殖，并調(diào)節(jié)宿主免疫系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)還可以增加乳酸菌并產(chǎn)生乳酸，調(diào)節(jié)黏膜免疫和清除病原體；B.coccoides和E.rectal的水平也隨著運(yùn)動(dòng)增加，并且在腸道中，它們將來自乳酸菌的乳酸轉(zhuǎn)化為SCFA從而保護(hù)腸道上皮。運(yùn)動(dòng)可能是改變EMR暴露后腸道菌群組成和恢復(fù)腸道共生的重要干預(yù)措施。因此，通過微生物群變化增加具有抗炎及神經(jīng)保護(hù)特性的SCFA，可能是運(yùn)動(dòng)修復(fù)EMR導(dǎo)致的腸道菌群失調(diào)的機(jī)制之一。

綜上所述，EMR通過影響腸道菌群產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，而運(yùn)動(dòng)通過影響腸道屏障完整性、短鏈脂肪酸等產(chǎn)生保護(hù)效應(yīng)。與運(yùn)動(dòng)相關(guān)的免疫調(diào)節(jié)作用和抗氧化能力都可以改善腸道完整性。因此，運(yùn)動(dòng)對腸道來說是一種刺激性壓力源，可刺激有益的適應(yīng)并提高腸道屏障的彈性，從而修復(fù)EMR導(dǎo)致的腸道通透性增加（見圖3）。

5小結(jié)與展望

鐵死亡與腸道菌群是EMR的電磁信號向生物信號轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，推測鐵死亡與腸道菌群同樣介導(dǎo)了運(yùn)動(dòng)的抗輻射作用。腸道菌群與鐵死亡之間也存在著相互介導(dǎo)關(guān)系。最近有研究首次揭示了鐵死亡、脂質(zhì)代謝和腸道微生物群代謝物在環(huán)境污染物暴露過程中的功能相關(guān)性，證實(shí)了鐵死亡與腸道菌群結(jié)構(gòu)間的復(fù)雜交互作用。當(dāng)機(jī)體暴露于EMR時(shí)，鐵代謝首當(dāng)其沖受到影響，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，為此腸道菌群可能發(fā)揮了重要的緩沖作用。以上結(jié)果提示，EMR這種電磁信號能直接作用于哺乳動(dòng)物的腦和腸道，通過鐵代謝和腸道菌群產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，影響人體的情緒和行為。長期、充分的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練可以提高神經(jīng)可塑性，對EMR誘發(fā)的負(fù)面情緒有積極影響。但是，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的方法和時(shí)間對運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的效果也有不可忽視的影響。只有規(guī)律的、有效的、充分的運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練才能緩解EMR環(huán)境導(dǎo)致的負(fù)面情緒。其中還有一系列問題沒有解決：EMR達(dá)到怎樣的頻率和功率才能導(dǎo)致動(dòng)物的異常情緒和行為？EMR電磁信號與生物信號的耦聯(lián)機(jī)制是如何調(diào)節(jié)的？鐵介質(zhì)是否是生物體感受EMR過程中的關(guān)鍵分子？感受電磁信號的鐵代謝與腸道菌群之間的交互作用如何？基于當(dāng)前對EMR和神經(jīng)疾病的認(rèn)識，本綜述提出一種科學(xué)假設(shè)：長時(shí)間高劑量EMR通過神經(jīng)元鐵死亡和／或腸道菌群重構(gòu)產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)，但這種影響可能會(huì)因運(yùn)動(dòng)抑制神經(jīng)元鐵死亡和／或腸道菌群重構(gòu)而有改善（見圖4）。

對于未來的研究，為了保護(hù)人群免受不必要的暴露或獲得更好的治療效果，有一些基本問題需要探討：電場和磁場的參數(shù)（強(qiáng)度、頻譜、波形、持續(xù)時(shí)間）如何控制才能獲得可觀察到的生物學(xué)甚至健康效應(yīng)？這些問題的答案歸結(jié)為了解電磁場如何作用于生物體的機(jī)制。未來對EMR環(huán)境下運(yùn)動(dòng)是否及如何通過調(diào)控鐵死亡或腸道菌群發(fā)揮抗輻射或神經(jīng)保護(hù)作用的研究，有望進(jìn)一步豐富對EMR與神經(jīng)精神疾病之間關(guān)系的科學(xué)認(rèn)識，揭示EMR影響人類情緒和行為的閾值以及轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制，為運(yùn)動(dòng)抗輻射、預(yù)防神經(jīng)疾病提供新的理論視角和干預(yù)方法。

作者貢獻(xiàn)聲明：

黃卓淳：提出論文選題，設(shè)計(jì)論文框架，撰寫、修改論文。

漆正堂：凝練論文思路，指導(dǎo)、修改論文。

劉微娜：凝練論文思路，完善論文框架，指導(dǎo)、修改論文。