综述:运动训练通过增强肌因子释放减轻大脑胰岛素抵抗:肌肉-中枢神经系统代谢对话的见解

【字体: 时间:2025年09月21日 来源:Metabolic Brain Disease 3.5

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  本综述系统探讨了运动训练(涵盖有氧、抗阻及高强度形式)通过诱导骨骼肌分泌肌因子(myokines),进而增强中枢神经系统(CNS)胰岛素敏感性、改善代谢交叉对话的分子机制。文章揭示了肌因子在调节脑内胰岛素信号传导、突触可塑性及能量代谢中的核心作用,为神经退行性疾病(如AD)的防治提供了基于运动干预的新策略,并给出了临床实践中的运动类型与强度建议。

  

Abstract

近年研究表明,胰岛素及其受体在中枢神经系统中发挥关键作用,包括维持神经元存活、调节能量代谢及促进突触可塑性——这些过程是学习与记忆的基础。中枢神经系统内胰岛素信号和葡萄糖代谢的紊乱会损害认知功能,并参与诱发如阿尔茨海默病(AD)等痴呆症。提升脑胰岛素敏感性及维持正常的胰岛素信号传导可影响可塑性、学习与记忆背后的分子级联反应,因此成为神经退行性疾病预防与治疗的重要策略。

研究表明,规律的运动训练(包括有氧运动、抗阻运动和高强度运动)在肌肉、肝脏及脑组织中均能显著改善胰岛素敏感性。运动训练提升大脑胰岛素敏感性的机制涉及多条通路。由于肌肉收缩可通过分泌分泌组(secretomes)——尤其是肌因子(myokines)——产生内分泌效应,因此肌因子被认为是运动影响大脑胰岛素敏感性的精确机制之一。

本综述系统探讨了多种肌因子在增强脑胰岛素敏感性中的作用与机制,以及肌肉与中枢神经系统之间的代谢交互作用。同时,文章还提供了针对中枢神经系统相关肌因子提升的运动类型、剂量与强度的临床建议。

运动、肌因子与大脑胰岛素敏感性的关联

运动训练已被广泛证实能改善外周及中枢胰岛素敏感性。在中枢层面,运动通过增加脑内胰岛素受体底物(IRS)的磷酸化水平、激活磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信号通路,进而增强神经元对胰岛素的反应性。这一过程不仅促进葡萄糖摄取与利用,还调控神经炎症反应、线粒体功能以及抗氧化应激能力。

肌因子作为运动效应的介质

肌肉作为内分泌器官,在运动刺激下释放多种肌因子,如鸢尾素(Irisin)、脑源性神经营养因子(BDNF)、白细胞介素-6(IL-6)以及纤维母细胞生长因子21(FGF21)等。这些因子可通过血脑屏障或迷走神经传入途径影响大脑功能。例如,Irisin 能够增强脑内胰岛素信号、促进突触发生;BDNF 则支持神经元存活与可塑性,并直接参与胰岛素敏感性的调节。

代谢交叉对话:从肌肉到大脑

肌肉与中枢神经系统之间存在双向代谢沟通。运动诱导的肌因子释放不仅调节脑内能量稳态,还影响神经保护与认知功能。例如,IL-6 在运动后升高,虽在外周中常被视为炎症因子,但在中枢中却发挥抗炎和代谢调节作用。此外,FGF21 可改善脑胰岛素抵抗并减少AD相关病理蛋白如Aβ的沉积。

运动处方与临床建议

为最大化肌因子对中枢神经系统的有益效应,运动类型应结合有氧与抗阻训练,强度需达到中至高强度(如60%~80%最大心率),频率建议每周3–5次,每次持续30–60分钟。高强度间歇训练(HIIT)也被证明能有效提升多种肌因子的水平。

结论与展望

运动通过多肌因子介导的机制增强大脑胰岛素敏感性,从而改善认知功能并降低神经退行性疾病风险。未来的研究需进一步明确不同肌因子在中枢中的具体作用靶点与信号网络,并优化个体化运动处方以应用于临床防治。

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