摘要
认知功能下降是糖尿病的常见并发症，现有治疗手段效果有限。本研究探讨了硒纳米颗粒（SeNPs）与高强度间歇训练（HIIT）对糖尿病大鼠认知功能和神经保护的影响。研究共纳入31只雄性Wistar糖尿病大鼠，随机分为5组并接受为期8周的干预：对照组（CO）、安慰剂对照组（PCO）、SeNPs治疗组（0.1 mg/kg）、HIIT组和联合干预组（SeNPs + HIIT）。通过Morris水迷宫测试评估认知功能，检测海马组织细胞活性、BDNF、GLUT4和irisin受体基因表达，以及血清irisin和海马BDNF蛋白水平。结果显示，所有治疗组在学习能力、记忆、细胞活性、GLUT4、BDNF和irisin水平方面均显著改善（P < 0.03）。HIIT组和联合组的血清irisin水平显著升高（P < 0.0001），SeNPs组和联合组GLUT4表达增加（P < 0.03）。联合组在BDNF基因和蛋白水平上均显著优于对照组（P < 0.01）。研究提示SeNPs与HIIT联用可通过调节irisin和BDNF通路、改善葡萄糖代谢来缓解糖尿病认知衰退。虽然显示协同作用，但需进一步研究验证机制。由于物种差异，临床应用需验证，局限性包括混杂因素未监控、样本量和机制验证不足。
引言
糖尿病（DM）在西方工业化国家尤为突出，全球成人糖尿病患病率在过去三十年增长20%，预计2040年将达到6.42亿，其中80%位于中低收入国家。糖尿病患者的认知障碍主要表现为高血糖引发的记忆缺陷、注意力障碍、语言困难和执行功能受损。高血糖会触发病理级联反应，影响学习、记忆相关脑区，导致海马细胞大量丢失和抗氧化水平下降。
高强度间歇训练（HIIT）通过增强脑血流、改变脑组织机械特性和释放神经营养因子（如BDNF）促进神经发生和认知功能。硒纳米颗粒（SeNPs）因其低毒性、强生物相容性和抗氧化能力成为有前景的药物载体。研究表明SeNPs可通过提升胰岛素敏感性和改善葡萄糖代谢发挥降糖作用。
irisin通过血脑屏障参与海马学习过程，运动诱导的irisin分泌可增加BDNF表达。虽然硒可影响胰岛素调节的葡萄糖转运体（GLUT4），但irisin通过激活BDNF通路改善认知。BDNF对神经元健康、学习记忆至关重要，而糖尿病患者的葡萄糖代谢紊乱导致GLUT4失调，引发认知障碍。
尽管HIIT和硒分别对神经保护和葡萄糖代谢有益，但二者联用对糖尿病认知功能的影响尚未明确。本研究通过检测空间学习、记忆、海马细胞活性及irisin、BDNF、GLUT4表达，探索其协同效应。
方法
动物实验
31只8周龄雄性Wistar大鼠（体重250±38g）购自伊朗巴斯德研究所，在吉兰大学伦理委员会批准下（IR.GUILAN.REC.1401.063），按照ARRIVE指南进行实验。大鼠注射65mg/kg链脲佐菌素（STZ）建立糖尿病模型，随机分为5组（每组7只）：对照组、安慰剂组、SeNPs组、HIIT组和联合组。实验流程详见图1。
干预方案
SeNPs组隔日灌胃0.1mg/kg硒纳米颗粒（Sigma Aldrich），HIIT组进行为期8周的间歇训练：每周5天，每次包括5分钟热身（30-40%VO2max）、10组高强度（80-95%VO2max）与低强度（30-40%VO2max）交替运动、5分钟冷身。运动强度每周递增（80%至95%VO2max）。
行为学评估
使用Morris水迷宫测试空间记忆：黑色圆形水池（直径160cm，水深40cm），通过视频追踪系统记录大鼠寻台路径。实验前进行60秒适应训练，连续4天每天4次训练，最后进行探针试验（移除平台记录探索时间）。
组织采样与检测
末次干预24小时后处死大鼠，取海马CA1区组织。采用ELISA检测血清irisin，实时PCR检测基因表达，Western blot检测BDNF蛋白，结晶紫染色评估神经元存活率。
结果
认知功能改善
联合组在第四天逃避潜伏期较对照组显著缩短（20.4±2.1s vs 52.3±3.1s），探针试验中在目标象限停留时间增加48%（42.1±1.8s），跨平台次数增加2.3倍（6.1±0.5次）。单药治疗组（HIIT 28.1±2.5s；SeNPs 31.7±3.0s）亦有改善，但联合组效果更显著。
神经保护作用
结晶紫染色显示联合组海马CA1区存活神经元数量较HIIT组（214±12 vs 156±10 cells/mm2）和SeNPs组（214±12 vs 152±9 cells/mm2）分别增加37%和41%。各治疗组均显著优于对照组（P < 0.001）。
分子机制
- Irisin/BDNF通路：联合组血清irisin水平较单药组升高（HIIT 3.2倍，SeNPs 1.9倍），海马irisin受体表达增加4.5倍（P < 0.0001）。BDNF蛋白水平联合组最高（3.4倍），HIIT和SeNPs组分别提高2.1倍和1.9倍。
- GLUT4表达：联合组GLUT4基因表达较对照组增加2.1倍（P < 0.0001），SeNPs组增加1.8倍（P = 0.01），HIIT组无显著变化。
- 抗氧化作用：硒纳米颗粒通过降低氧化应激修复胰岛β细胞，增强胰岛素受体活性，促进葡萄糖代谢。
讨论
本研究首次揭示HIIT与SeNPs联用在糖尿病神经保护中的协同作用：
- 运动与营养素互补：HIIT主要通过增强irisin/BDNF通路促进神经发生，SeNPs通过上调GLUT4改善葡萄糖代谢；
- 剂量安全性：0.1mg/kg SeNPs剂量处于安全有效范围（<0.9mg/kg），避免硒中毒风险；
- 模型局限性：STZ诱导的1型糖尿病模型与人类2型糖尿病存在差异，需进一步验证。
与Orumiyehei等（2022）单日水迷宫实验不同，本研究采用4天训练充分展现神经可塑性适应。值得注意的是：
- 虽然HIIT可增强骨骼肌GLUT4表达，但海马GLUT4对硒更敏感，提示不同组织代谢调节机制差异；
- 血清irisin主要来源于外周（HIIT组升高3.2倍），而海马受体表达由两干预手段共同增强（4.5倍），显示中枢与外周双重作用机制。
本研究存在以下局限性：
- 横断面设计无法确定irisin上调与BDNF改变的时序关系；
- 单剂量SeNPs限制剂量反应关系分析；
- 样本量较小（n=5-7/组）；
- 未控制HIIT引起的应激激素波动等混杂因素。
结论
本研究证实HIIT联合SeNPs可通过增强irisin/BDNF信号和GLUT4介导的葡萄糖代谢，显著改善STZ糖尿病大鼠的空间记忆和海马神经元存活。该发现为糖尿病相关认知衰退的多模式干预提供了理论依据，但需开展2型糖尿病模型研究、剂量优化和临床验证。研究突显了运动生理学与纳米医学在对抗糖尿病神经退行性变中的协同潜力。
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