运动对脑内铁贮存的作用及其意义

在前一项已完成的基金项目研究中意外发现大鼠大强度运动后海马、下丘脑和延髓铁贮存改变。本项目对运动与脑内铁贮存改变的关系展开全面研究，通过不同运动强度、时间和运动方式（有氧、无氧耐力运动）的不同组合，观察以上三个脑区铁贮存发生的改变与运动的关系，其他脑区铁贮存是否有差异性反应，是否存在性别差异，以及运动和铁缺乏或铁过载是否对脑铁贮存发挥交互作用。然后研究铁贮存改变的功能意义，重点观察海马铁贮存增加是否伴有游离铁和羟自由基含量增加以及过氧化作用增强，抗氧化能力、抗氧化活力以及抗氧化酶活性是否反应性改变以及改变方向如何，如果综合判断的结果不支持毒性作用，则很可能是对代谢特别是神经元再生的支持作用。对下丘脑铁贮存减少的研究，除了与以上相似的观察，还结合对NO能神经元和NO含量的分析，了解NO调节下丘脑铁贮存的可能性。在以上研究基础上，进一步研究海马和下丘脑铁贮存改变在细胞铁代谢及其调节方面的机制。

本项目研究了（1）运动不同强度（高：每天运动2h，低：每天运动30min）、运动不同时间（长期3个月、短期1个月）和饮食不同铁含量（缺乏、标准、过载）的不同组合，对大鼠不同脑区贮存铁含量及其他金属元素（钠、镁、钾、锰、钙、铜、锌、硒）的影响，比较了不同脑区（重点是海马）对运动和饮食铁含量的反应差别，并且发现对海马的铁贮存作用存在性别差异明显；（2）分析了高强度长期运动和低强度长期运动情况下海马细胞铁摄入蛋白（TfR1，DMT-IRE，DMT+IRE）、铁贮存蛋白（Ferritin H亚单位，Ferritin L亚单位）、铁释放蛋白（Ferriportin 1）、铁调节蛋白（IRP1，IRP2）表达的改变，从而探讨了海马细胞铁代谢改变和铁稳态调节机制；（3）比较了运动不同强度（高、低）、运动不同时间（长期、短期）和饮食不同铁含量（缺乏、标准、过载）的不同组合，对海马凋亡指标的影响，包括应用Western Blot技术对Bax和Bcl2的蛋白表达分析，应用免疫组织化学技术对Bax、Bcl2以及TUNEL的改变和海马内的定位，分析了这些指标的改变与一氧化氮合成酶（NOS）改变的关系；（4）观察了高强度长期运动情况下海马组织细胞贮存铁、游离铁和一氧化氮（NO）的含量改变，并应用NOS非特异拮抗剂L-NAME进行了在体抑制试验，从而分析了海马氧化还原铁状态的改变及其与贮存铁的关系，铁转运的关系，与铁释放的关系；分析了运动诱导的NO合成状态（NO含量，iNOS表达，eNOS表达，nNOS表达）及其与IRP1和IRP2的关系，与铁贮存的关系。.本项目取得了一系列重要发现，最为关键的发现是：（1）在不同饮食情况下不同运动强度和不同运动时间对不同脑区的铁代谢和金属元素含量有着广泛的、差异性的影响，具有明显的性别差异，对雌性海马的影响尤为明显。（2）运动诱导的NO合成上调是海马氧化还原状态和铁代谢非常关键的因素；（3）意外发现缺铁性贫血的自我纠正现象，值得进一步深入探讨。