爱尔兰科克大学学院的Yvonne Nolan教授领导的研究团队已确定了特定的代谢途径，通过这些途径运动可以抵消摄入西方风格自助餐厅饮食带来的负面行为影响。今天发表在同行评审期刊《Brain Medicine》上的这项研究表明，自愿跑步运动可以减轻高脂肪、高糖饮食引起的类似抑郁的行为，这种饮食与循环激素和肠道衍生代谢物有关。这些发现为如何优化生活方式干预以支持心理健康提供了关键见解，尤其是在超加工食品广泛消费的时代。
研究团队让成年雄性大鼠接受标准饲料或由各种高脂肪和高糖食物组成的轮换自助餐厅饮食，持续七周半，每种饮食组中有一半可以使用跑轮。这种实验设计使研究人员能够分离出饮食质量和身体活动对大脑功能和行为的独立和综合影响。
连接运动与情绪调节的新机制
研究表明，在饮食质量较差的情况下，自愿跑轮运动产生了类似抗抑郁的行为效应，这表明对于食用西方风格饮食的人来说，身体活动可能是有益的。
Nolan教授及其同事使用非靶向代谢组学分析盲肠内容物，发现自助餐厅饮食显著改变了肠道代谢组，在久坐动物中影响了175种测量代谢物中的100种。运动显示出更具选择性的效果，仅调节这些变化的一部分。三种先前与情绪调节相关的代谢物因其反应模式而突出：anserine（鹅肌肽）、indole-3-carboxylate（吲哚-3-羧酸盐）和deoxyinosine（脱氧肌苷）都因自助餐厅饮食而减少，但通过运动部分恢复。
研究利用全面的行为测试电池来评估大脑功能的多个领域。虽然自助餐厅饮食本身并未显著损害这些成年大鼠的空间学习或识别记忆，但运动在空间导航方面产生了适度的改善。研究小组还检查了类似焦虑的行为，发现运动具有轻微的抗焦虑效果，且与饮食成分无关。
激素途径介导饮食-运动相互作用
血浆激素分析揭示了与行为发现相平行的显著代谢变化。自助餐厅饮食显著提高了久坐动物的胰岛素和瘦素浓度，而运动显著减弱了这些变化。该研究的第一作者Minke Nota博士指出，这些激素正常化可能有助于运动对饮食引起的行为变化的保护作用。
研究还发现了饮食和运动对其他代谢激素的复杂相互作用。运动增加了标准饲料喂养动物中循环的胰高血糖素样肽1（GLP-1）水平，但自助餐厅饮食削弱了这种效果。相反，运动特别提高了自助餐厅饮食喂养大鼠的肽YY（PYY）水平，这表明在饮食挑战下可能有助于维持代谢稳态的补偿机制。
成纤维细胞生长因子21（FGF-21）对自助餐厅饮食表现出强烈的增加反应，无论运动状态如何，而胰高血糖素水平则随着饮食干预而下降。这些多方面的激素变化突显了对生活方式因素的复杂内分泌反应及其在介导对大脑功能影响方面的潜在作用。
对理解饮食-大脑关系的意义
也许最引人注目的是，研究发现自助餐厅饮食阻止了典型的运动诱导的成年海马神经发生（新神经元的形成）增加，这是通过齿状回中双皮质素阳性细胞测量的。在标准饲料喂养的动物中，运动在整个海马体中强烈增加了神经发生，海马体是一个参与情绪和记忆的大脑区域。这一发现表明，饮食质量可能会从根本上改变大脑从身体活动中受益的细胞水平能力。
研究团队进行了相关性分析，以确定特定代谢物与行为结果之间的关系。几种盲肠代谢物，包括氨基己二酸和5-羟基吲哚-3-乙酸，显示出与认知表现的负相关。这些相关性独立于实验条件，表明肠道代谢物谱与大脑功能之间存在基本关系。
Julio Licinio教授及其同事的配套社论强调了这些发现的临床相关性，指出"在错误的饮食环境中，运动具有类似抗抑郁的效果，这对于那些难以改变饮食的人来说是个好消息。"该社论强调了这项研究如何提供了一个生物学框架，以理解为什么即使在难以实施饮食改善的情况下，运动仍然有益。
未来方向和临床转化
该研究提出了关于生活方式干预最佳序列的重要问题。研究结果表明，虽然运动可以在不考虑饮食质量的情况下提供情绪益处，但要获得完全的神经可塑性益处，可能需要关注营养状况。这对设计最大化可行性和生物影响的干预措施具有重要影响。
有几个限制值得考虑。该研究仅在雄性大鼠中进行，而饮食和运动对代谢和神经发生的反应中的性别差异已有充分记录。此外，七周的干预期可能无法捕捉到长期暴露下可能出现的长期适应。未来的研究将纳入雌性动物、更长的干预期和剂量反应设计，以帮助完善对这些复杂相互作用的理解。
该研究还为研究特定代谢物作为潜在治疗靶点开辟了新途径。运动对anserine、indole-3-carboxylate和deoxyinosine水平的保护作用表明，这些化合物可能作为情绪障碍的生物标志物甚至治疗剂。特定肠道代谢物和行为测量之间的强烈相关性支持了对微生物群-肠道-大脑轴作为心理健康干预靶点的日益增长的兴趣。
这项同行评审研究代表了理解饮食、运动和心理健康之间生物机制的重大进展，提供了关于生活方式因素如何在分子和细胞水平上相互作用以影响大脑功能的新见解。这些发现挑战了关于代谢和心理健康关系的现有范式，证明了运动即使在不良饮食选择的背景下也能提供类似抗抑郁的效果。通过采用创新的代谢组学方法结合全面的行为和神经生物学评估，研究团队生成的数据不仅推进了基础知识，还提出了应对与现代饮食模式相关的心理健康挑战的实际应用。通过同行评审过程对这些发现的可重复性和验证确保了它们的可靠性，并将它们定位为未来研究的基础。这项工作例证了尖端研究如何弥合基础科学与转化应用之间的差距，可能在未来几年影响与情绪障碍作斗争的个体。
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