脑内5-HT能和DA能系统在运动疲劳调控作用中的研究进展

脑内神经递质5-羟色胺和多巴胺被认为与运动疲劳有关,EF是运动中一种机体机能工作效率下降的感觉,会影响运动能力。在营养补充或药物干预的动物实验研究中,发现脑内5-HT浓度增加会使啮齿动物的运动耐力降低,而DA作用则相反;但在人体实验研究中,却发现5-HT、DA和EF的关系并不统一。目前在人体中能清楚观测并重复的情况是在高温环境下（约30℃）受试者运动前1h服用DA再摄取抑制剂骑行功率自行车恒定输出时间延迟。由于5-HT能系统和DA能系统存在相互作用,相比5-HT或DA对EF的影响,两者含量的比率似乎和EF更加相关。本综述目的是介绍脑内5-HT能和DA能系统对EF的调控作用,旨在为缓解EF方法研究提供理论参考。     

一次性力竭运动对大鼠苍白球外侧部神经元自发放电活动的影响

目的观察一次性力竭运动后大鼠苍白球外侧部神经元自发放电活动的变化,探讨苍白球在运动疲劳中枢调控中的作用。方法选取雄性SD大鼠为研究对象,随机分为对照组和运动疲劳组;采用跑台递增负荷运动方式建立运动疲劳动物模型。随后结合在体玻璃微电极单细胞记录技术,采集安静和运动疲劳状态下大鼠苍白球神经元自发放电信号,分析神经元放电形式、放电频率、爆发式放电峰峰间隔、爆发指数等指标变化。结果苍白球外侧部神经元主要表现高频间隔放电(HFP)和低频爆发放电(LFB)两种放电形式;运动疲劳后,HFP神经元比例显著降低(P<0.05),LFB神经元比例显著增多(P<0.05),其中LFB神经元放电频率较对照组显著增加77%,峰峰间隔显著降低41%(P<0.01),爆发串频率、平均峰电位个数及爆发指数显著高于对照组(P<0.05)。结论运动疲劳后苍白球LFB神经元放电频率显著增加,比例显著增高,神经元爆发活动得到增强,提示苍白球LFB神经元在运动疲劳中枢调控中发挥着重要作用;运功疲劳状态下,GPe与基底神经节其它核团网络连接更加紧密,神经元放电趋于规则同步化。     

随意运动控制的全脑功能磁共振成像研究

目的:利用全脑功能磁共振成像(fMRI)技术,对参与上下肢左右侧关节随意运动的大脑皮层控制区及皮层下基底神经节核团进行研究,探讨不同运动控制区在随意运动中的调控机制.方法:采用Siemens公司MAGNETOM Trio3.0T磁共振成像系统,对7名健康右利手志愿者进行左右侧踝关节以及利手、非利手随意运动时的全脑fMRI扫描.数据经过头动校正、空间标准化,高斯平滑等预处理后,通过相关分析分别获得左右侧踝关节、利手以及非利手随意运动的脑激活图,采用SPM软件对参与随意运动的脑区进行解剖定位并对其调控机制进行分析讨论.结果:利手运动主要激活对侧初级运动区(M1),双侧辅助运动区(SMA)和双侧小脑,各激活区域中心点激活范围为3.15～6.68.非利手运动主要激活双侧小脑、SMA以及苍白球、纹状体和丘脑等基底神经核团,各激活区域中心点激活范围为3.30～7.19,参与非利手运动控制的脑区激活量是利手的2.31倍.左右侧踝关节随意运动主要激活对侧M1、双侧SMA以及小脑,中心点激活量范围为3.15～7.41.结论:上下肢的随意运动主要依赖于大脑皮质和小脑等结构,同时基底神经节也是参与其调控的重要神经核团.     

运动疲劳诱导大鼠纹状体c-jun蛋白表达图谱变化的研究

目的:通过绘制运动疲劳后c-jun蛋白在纹状体神经核团中的表达图谱,寻找运动疲劳后纹状体神经元应激敏感区,探讨其在运动疲劳中枢调控中的作用。方法:雄性SD大鼠随机分为对照组和实验组,采用免疫组化法观察十天递增负荷游泳运动疲劳后即刻、12 h和24 h纹状体喙侧层面、中间层面、近尾侧层面和尾侧层面c-jun蛋白的表达。结果:纹状体中间层面的背外侧区和腹外侧区中,12 h和24 h阳性细胞面密度值显著高于即刻组(P<0.05);在近尾侧层面,阳性细胞总体表达上调,12 h和24 h四个分区中阳性细胞光密度均显著高于对照组(P<0.05,P<0.01),且12H表达最强;在尾侧层面中,阳性细胞表达不规则,仅12 h腹外侧区表达较对照组显著增强(P<0.01)。结论:运动疲劳诱导纹状体中间及近尾侧层面背外侧和腹外侧区域神经元即刻早期基因c-jun蛋白表达增强,此区域与运动疲劳后高频及爆发式放电神经元集中的区域重叠,与纹状体接受黑质多巴胺能神经元投射区域一致,说明多巴胺系统在运动疲劳后纹状体神经元电变化中起重要的调节作。     

运动疲劳对大脑随意运动控制的影响

目的:观察运动疲劳前后,随意运动执行阶段脑区激活情况,探讨运动疲劳中枢调控的机制。方法:采用全脑功能磁共振成像(fMRI)技术,在7名健康男性大学生一次性功率自行车力竭运动前后,进行手握拳运动阶段大脑功能活动的扫描。数据经过头动校正、空间标准化、高斯平滑等预处理后,通过相关分析获得随意运动阶段脑激活图,采用SPM软件对参与随意运动的脑区进行解剖定位,并对运动疲劳前后参与调控的脑区进行配对样本t检验组间分析,寻找激活程度发生变化的脑区。结果:运动疲劳前后非利手执行握拳随意运动时大脑激活位点分别包括对侧初级感觉运动区、双侧运动前区、辅助运动区、小脑、丘脑、岛叶、纹状体及苍白球等,激活位点没有显著差别。但运动疲劳前激活程度显著高于运动疲劳后的脑区包括同侧基底神经节的丘脑和纹状体。利手执行握拳随意运动时大脑激活位点及激活量没有显著差异。结论:运动疲劳对参与随意运动控制的脑区位点没有显著的影响,但是同侧基底神经节的纹状体和丘脑参与调控的激活程度发生显著变化。     

DA受体对运动疲劳后纹状体神经元信号转导调节作用的研究

目的通过观察多巴胺D1受体(Dopamine D1Receptors,D1DR)和多巴胺D2受体(Dopamine D2Receptors,D2DR)拮抗剂对运动疲劳后纹状体神经元电活动的影响,揭示DA系统对运动疲劳后纹状体腹外侧和背外侧神经元电活动的调节作用机制。方法 10天递增负荷游泳运动建立大鼠运动疲劳动物模型。采用玻璃微电极胞外记录技术,观察右脑室(A:0 mm,L:1.6 mm,H:3.4 mm)微量注射DA受体拮抗剂SCH23390和Spiperone l0μL前、后神经元电活动的变化。结果 (1)对照组有28.57%的神经元受到SCH23390的影响,其中使神经元自发放电频率加快兴奋性增加的占16.67%(7/42),兴奋性降低的占11.90%(5/42);SCH23390的诱发作用有一定的潜伏期,且能诱发单放电神经元产生爆发式放电;(2)Spiperone记录中,56.10%的神经元兴奋性受影响,兴奋性增加的占9.76%(4/41),降低的占46.34%(19/41)。Spiperone对实验组放电神经元产生抑制作用的比例显著高于兴奋作用的神经元(P(0.05)。结论运动疲劳后SCH23390可诱发神经元单放电向爆发式放电的转变,Spiperone对纹状体神经元的抑制作用加强。     

运动疲劳对大鼠黑质致密区DA能神经元电活动的影响

观察运动疲劳大鼠黑质致密区(substantia nigra zonacompacta,SNc)多巴胺(dopamine,DA)神经元自发放电特征,探讨运动疲劳产生的中枢机制.方法:采用胞外玻璃微电极技术,在体观察运动疲劳后大鼠SNc区DA神经元自发电活动的变化.结果:运动疲劳大鼠SNc区DA能神经元自发单放电频率较对照组显著降低,神经元出现了不规则放电,且爆发式放电比例明显增多,放电间隔直方图成正偏态或随机分布(AI<1),ISI和CV值均显著大于对照组.结论:运动疲劳大鼠SNc区DA能神经元电活动出现明显改变,主要特征为兴奋性和活动规律性降低.SNc和纹状体的腹外侧和背外侧区构成的黑质一纹状体DA能神经通路参与了基底神经节对运动的调节,也是运动疲劳调控的重要中枢脑区之一.     

高强度间歇性运动前后高水平女子足球运动员尿液代谢组学特征研究

目的：采用液相色谱-质谱联用（LC-MS）的代谢组学方法，探究高水平女子足球运动员在一场比赛前后能量代谢调节的变化情况，旨在为女子足球运动员机能评定与训练监控提供理论依据。方法：选取参加2021年大学生女子超冠联赛半决赛的10名运动员作为实验对象，分别采集运动员比赛当天晨尿、赛前30 min和赛后30 min的尿样。所有数据经过转换、峰检测、归一化处理后再进行多元统计分析。结果：高强度间歇性运动前后高水平女子足球运动员尿样代谢物色谱图发生了显著变化。与赛前相比，赛后的乳酸、肌酸、丙酮酸、肌酐、L-缬氨酸、色氨酸、丙氨酸等代谢物显著上调（VIP>1.3且P<0.01），腺嘌呤、β-葡萄糖、酪氨酸、柠檬酸、琥珀酸等代谢物显著下降（VIP>1.4且P<0.01）。结论：1）高水平女子足球运动员在大强度比赛后显著变化的代谢物主要涉及ATP-CP系统、糖酵解系统、有氧氧化系统、神经调节系统以及氨基酸代谢系统；2）代谢组学方法能够为运动员在备战期和赛前的饮食与营养补充以及运动效果的评价提供更全面、更具针对性的数据分析与指导。