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焦虑障碍全球发病率持续走高,给公共卫生带来严峻挑战。体育锻炼是安全可靠的非药物干预手段,可显著改善焦虑相关症状,然而运动调节情绪、抵御应激的分子机制仍未阐明。传统观点多将骨骼肌归为结构与代谢器官,大量研究现已证实骨骼肌兼具内分泌属性,运动时可释放 肌 因子 介 导全身远端信号交流,这类分子也是运动产生多重健康益处的关键介质。但骨骼肌如何借助运动信号作用于大脑、实现抗焦虑与提升应激耐受目前仍尚不清楚。

近日,西安交通大学第一附属医院脑科学研究中心李燕、马现仓、王崴团队于Advanced Science在线发表题为RPLP2 mediates the beneficial effects of exercise on stress resistance through musclebrain communication的研究论文。该研究证实酸性核糖体蛋白P2RPLP2导一条关键的肌-脑信号轴,骨骼肌分泌的RPLP2能够打通外周与中枢的信号通讯,进而发挥抗焦虑功效,揭示了运动提升机体应激耐受能力的全新分子机制

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1. 人群随机对照试验挖掘血清蛋白,锁定抗焦虑核心分子 RPLP2

研究团队首先开展为期 8 周的人群随机对照试验,结果显示,规律有氧运动可有效缓解受试者的焦虑症状。为探明 介导该 效应的关键分子,团队采集两组受试者血清进行全蛋白组检测,共筛选得到 67 个差异表达蛋白。结合蛋白 - 焦虑评分关联分析与机器学习模型逐层筛选,最终锁定 RPLP2 为核心候选分子。

2. 运动依靠 RPLP2 逆转应激造成的焦虑表现与海马神经损伤

随后团队通过小鼠运动应激模型开展动物验证。采用 自主跑轮搭配 慢性束缚应激( CIS )造模,借助高架十字迷宫、明暗 箱两项经典行为学实验证实,运动可明显缓解应激诱发的焦虑样行为。检测外周蛋白后发现,长期束缚压力会下调小鼠循环 RPLP2 ,而持续运动能够有效逆转这一变化。

研究人员进一步将视线聚焦调控情绪的核心脑区海马,解析神经层面内在变化。海马新生神经元的增殖、分化是维持情绪稳定、抵御压力的核心生理基础,而慢性应激会严重破坏这一过程:抑制海马神经元增殖分化,直接造成海马神经发生受损。与之相对,运动干预能够显著提升海马组织内RPLP2的表达量,有效修复应激造成的神经发育损伤,恢复新生神经元正常增殖与分化。这提示RPLP2可能是 介导运动 促进海马神经发生、提升机体抗焦虑能力的关 键分子。

3. 肌肉来源 RPLP2 介导运动 对海马的保护作用

为追踪海马内发挥保护作用的RPLP2源头,研究设计多组靶向敲除实验层层溯源:特异性沉默小鼠海马齿状回RPLP2后,新生神经元生成受阻、小鼠出现明显焦虑;有趣的是运动无法逆转海马RPLP2的基因下调,却能补足脑内蛋白水平实现修复。多组织检测显示骨骼肌RPLP2本底表达最高,且在运动诱导下蛋白表达显著升高。后续海马+ 肌肉双 位点敲除与蛋白示踪实验证实:骨骼肌分泌的RPLP2可进入循环抵达海马,是运动发挥神经保护、抵抗焦虑不可或缺 的肌脑信号分子 。

4. RPLP2 通过调控核糖体动力学与转录程序促进神经发生

进一步借助体外细胞与 转录组实验 探索其内在分子机制:体外细胞实验显示,肌肉分泌的 RPLP2 可直接整合入神经干细胞核糖体,加速核糖体大小亚基组装、促进核糖体向树突转运,提升新生蛋白合成,进而推动神经干细胞增殖分化。 转录组 分析筛选出 1 08 个受 RPLP2 双向调控的关键基因,富集于离子结合、胞外基质与神经元发育通路,调控轴突、树突及突触可塑性相关程序。综上, RPLP2 通过重塑核糖体动态与神经发育转录网络,驱动神经干细胞成熟。

5. 外源 RPLP2 可复 刻运动 对新生神经元的可塑性提升与抗焦虑作用

最后研究团队进行了小鼠验证实验:静脉补充重组 RPLP2 能够复 刻运动 的神经保护效果,修复应激造成的海马神经损伤,优化新生神经元突触与电生理功能,显著减轻小鼠焦虑表现,证明循环 RPLP2 可独立提升应激耐受。

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综合人群队列、动物体内与体外细胞多层实验结果 证实: 运动可升高外周 RPLP2 ,蛋白含量与焦虑程度负相关。 骨骼肌释放 RPLP2 经外周循环抵达海马,调控核糖体生成、助力神经发育。外源补充 RPLP2 可复 刻运动抗 焦虑效果。提出 一条全新骨骼肌 - 大脑 信号 通路,为各类焦虑情绪、应激相关障碍提供了非药物干预新靶点

西安交通大学第一附属医院脑科学研究中心 李燕 ,精神科 马现仓 , 王崴 为论文的共同通讯作者,在读博士生 罗珮语 、研究助理 武薇、 研究助理 彭欢、 在读博士生 贺丹 为共同第一作者。 感谢 西安交通大学第一附属医院 精神科贾敏,马青艳,杨再,范雅娟在样本收集方面的协助。

原文链接https://doi.org/10.1002/advs.76479

制版人:十一

学术合作组织

(*排名不分先后)

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