新研究揭示，通过特定的肠道和激素机制，运动可以抵消西方饮食对情绪的损害效应。科克大学的研究人员，由伊冯娜·诺兰教授领导，发现了具体的代谢过程，解释了运动如何帮助抵消食用西方风格自助餐厅饮食所带来的有害行为影响。发表在10月21日的同行评审期刊《脑医学》上的研究表明，自愿跑步可以减少高脂肪、高糖饮食引发的类抑郁行为。这些变化似乎涉及循环激素和肠道产生的代谢物。这一发现为如何在超加工食品普遍的时代利用运动等生活习惯来支持心理健康提供了宝贵见解。
为进行研究，团队研究了成年雄性大鼠，它们被喂食标准饲料或由高脂肪、高糖食物组成的轮换自助餐厅饮食，持续七周半。每组动物中有一半可使用跑轮。这种设置使研究人员能够区分饮食质量和体力活动对大脑和行为的单独及综合影响。
运动与情绪连接的新机制
研究结果表明，即使大鼠食用不健康饮食，自愿跑步也能产生类似抗抑郁的效果，这表明定期体育活动可能对食用西方风格食品的人群有益。
诺兰教授及其同事采用全面的代谢组学方法，检测了动物的盲肠内容物，发现自助餐厅饮食极大地改变了肠道代谢。在久坐不动的大鼠分析的175种代谢物中，100种受到显著影响。运动影响了其中较小的子集，部分恢复了平衡。三种已知在情绪调节中起作用的代谢物——鹅肌肽、吲哚-3-羧酸盐和脱氧肌苷——在自助餐厅饮食下减少，但随着运动而反弹。
评估学习、记忆和情绪反应的行为测试揭示了更多见解。自助餐厅饮食本身并未严重损害空间学习或识别记忆，但运动略微改善了导航技能。研究人员还发现运动具有轻微的抗焦虑效果，这种效果与饮食类型无关。
什么是盲肠内容物？
术语"盲肠内容物"指的是位于大肠起始处的盲肠内发现的物质。在大鼠等动物中，该区域富含肠道微生物，有助于分解食物并产生各种称为代谢物的化学化合物。科学家经常分析盲肠内容物，以了解饮食、运动或药物如何影响肠道健康和代谢。
饮食-运动关系中的激素通路
血液样本分析显示，与行为结果相匹配的强烈激素变化。食用自助餐厅饮食的久坐不动大鼠胰岛素和瘦素水平显著升高，但在运动的大鼠中这些升高明显降低。该研究的第一作者明克·诺塔博士表示，这种激素再平衡可能有助于解释运动如何保护机体免受不良饮食的行为影响。
研究团队还确定了涉及调节代谢的其他激素的饮食和运动之间复杂的相互作用。在食用标准饲料的动物中，运动提高了胰高血糖素样肽1（GLP-1）水平，但这种反应在食用自助餐厅饮食的动物中减弱。相比之下，运动仅在食用自助餐厅饮食的大鼠中增加了肽YY（PYY）水平，表明当饮食质量较低时，补偿性激素机制有助于稳定代谢。
无论体力活动如何，自助餐厅饮食都显著提高了成纤维细胞生长因子21（FGF-21）水平，同时降低了胰高血糖素水平。这些发现共同揭示了一个复杂的激素网络，通过该网络，饮食和运动相互作用以影响代谢和大脑功能。
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体神经发生（新神经元形成）增加，这是通过测量齿状回中的双皮质素阳性细胞得出的。在食用标准饲料的动物中，运动在整个海马体中显著增加了神经发生，海马体是参与情绪和记忆的大脑区域。这一发现表明，饮食质量可能从根本上改变大脑从体力活动的细胞层面获益的能力。
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，与认知表现呈负相关。这些相关性与实验条件无关，表明肠道代谢物谱与大脑功能之间存在基本关系。
朱利奥·利钦尼奥教授及其同事撰写的随刊社论强调了这些发现的临床相关性，指出"即使在错误的饮食环境中，运动也具有类似抗抑郁的效果，这对于那些难以改变饮食习惯的人群来说是个好消息。"该社论强调，这项研究提供了一个生物框架，用于理解为什么即使在饮食改善难以实施的情况下，运动仍然有益。
未来方向与临床转化
该研究提出了关于生活方式干预最佳顺序的重要问题。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，但要获得全面的神经可塑性益处，可能需要注意营养状况。这对设计最大化可行性和生物影响的干预措施具有重要意义。
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更长期适应。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。运动对鹅肌肽、吲哚-3-羧酸盐和脱氧肌苷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。特定肠道代谢物与行为测量之间的强烈相关性支持了人们对微生物-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联系的重要进展，提供了关于生活方式因素如何在分子和细胞层面相互作用以影响大脑功能的新见解。研究结果挑战了关于代谢和心理健康之间关系的现有范式，证明了即使在不良饮食选择的情况下，运动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，还为解决与现代饮食模式相关的心理健康挑战提出了实际应用。这些发现通过同行评审过程的可重复性和验证确保了其可靠性，并为未来调查奠定了基础。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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