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运动人群铁缺乏和贫血发生率高于一般人群,运动人群进行过量铁补充也是常见现象。近几年来,运动对海马铁代谢的研究取得一定进展,而在铁缺乏饮食或铁过载饮食时,运动是否影响大脑皮层和纹状体的铁代谢研究甚少;饮食铁含量和运动对大脑皮层和纹状体铁代谢是否存在交互作用尚未见报道。本论文应用大鼠铁缺乏饮食、标准铁饮食和铁过载饮食以及长期有氧运动(游泳运动),研究目的是:(1)整个生长发育期(从幼儿至成年)饮食铁不同含量和有氧运动对大脑皮层和纹状体铁贮存以及其他金属离子(锰、铜、锌、钙)含量和氧化还原状态的影响;(2)对饮食铁含量和运动的交互作用进行分析;(3)并初步观察大脑皮层铁代谢是否和如何改变的分子生物学机制。本研究为青少年期发生的长期饮食铁缺乏和铁过载人群进行科学合理的饮食、铁强化剂补充和运动提供重要的参考价值。21天龄断乳雌性大鼠90只,随机分为3组,分别喂饲铁缺乏饲料(12 mg/kg)、标准铁饲料(45 mg/kg)和铁过载饲料(1000 mg/kg),一个月后各组再分为运动组和静息组,共6组包括分别喂饲标准铁饮食(IADS,n=12)、铁缺乏饮食(IDDS,n=12)、铁过载饮食(IODS,n=12)的3个静息组,和分别喂饲标准铁饮食和运动(IADE,n=18)、铁缺乏饮食和运动(IDDE,n=18)、铁过载饮食和运动(IODE,n=18)的3个运动组。运动大鼠采用每周游泳5天,每天1次的游泳运动。其中,运动前2周为适应阶段,第1周每天30分钟,第2周每天60分钟,第3周开始每天固定为120分钟。静息大鼠在笼内保持静息,运动大鼠游泳持续3个月。末次运动后,禁食24h,称体质量,取肝、脾、心等测定这些器官质量;取脑,分离大脑皮层、纹状体、延髓和中脑,测定非血红素铁(NHI)含量以及锰、铜、锌、硒、钙含量,测定大脑皮层和纹状体氧化还原状态,以及测定大脑皮层铁代谢相关蛋白的表达。此外,为了观察饮食铁含量和运动对外周铁贮存的效应,本研究对脾脏NHI含量进行分析。主要结果及结论如下:1.与IADS组比较,IDDS和IODS组大脑皮层NHI含量均无差异;IDDS组大脑皮层锰含量显著增加,IODS组大脑皮层铜、钙含量显著降低。与IDDS和IADS组比较,相应饮食运动组大脑皮层NHI、锰、铜、锌、钙、硒含量均无差异。与IODS比较,IODE组大脑皮层NHI、锰、铜、锌、钙含量均无差异,硒含量显著增加,NHI与锰、锌、钙之间的代谢关系显著改变。结果表明,青少年期发生铁过载饮食时,有氧运动后可有效调节大脑皮层NHI与锰、锌、钙之间的代谢关系,显著增加硒含量,避免铁过载毒性作用。与IADS组比较,IDDS组纹状体NHI、铜、锌、钙含量均无差异,锰含量显著增加;IODS组纹状体NHI含量显著增加,锰、铜、锌、钙含量均无差异。与IDDS组比较,IDDE组纹状体NHI含量无差异,锰、铜、锌、钙含量显著降低。与IADS和IODS组比较,相应饮食运动组纹状体NHI、锰、铜、锌、钙含量均无差异。在饮食不同铁含量时,运动后纹状体NHI与锰、铜、锌之间的代谢关系显著改变。结果表明,青少年期发生铁过载或铁缺乏饮食时,有氧运动后可有效调节纹状体金属离子含量及其与贮存铁之间的代谢关系。与IADS组比较,IDDS组中脑NHI、锰、铜、锌、钙含量均无差异;IODS组中脑NHI含量显著增加,锰、铜、锌、钙含量均无差异。与IDDS和IADS组比较,相应饮食静息组中脑NHI、锰、铜、锌、钙含量均无差异。与IODS组比较,IODE组中脑NHI和钙含量显著降低。结果表明,青少年期发生铁过载饮食时,有氧运动后显著降低中脑铁贮存和钙含量,避免毒性作用。与IADS组比较,IDDS组延髓NHI、锰、铜含量显著增加,锌、钙含量均无差异;IODS组延髓NHI、锰含量显著增加,铜、锌、钙含量均无差异。与IDDS组比较,IDDE组延髓NHI、锰、铜、锌含量均无差异,钙含量显著降低。与IADS和IODS组比较,相应饮食运动组延髓NHI、锰、铜、锌、钙含量均无差异。结果表明,青少年期发生铁缺乏饮食时,有氧运动后显著降低延髓钙含量,避免毒性作用。2.与IADS组比较,IDDS组大脑皮层丙二醛(MDA)含量显著增加。与IDDS组比较,IDDE组大脑皮层MDA含量和羟自由基抑制能力(RSC)显著降低,总抗氧化能力显著增加。结果表明,青少年期发生铁缺乏饮食时,有氧运动后可有效调节大脑皮层氧化还原状态。与IADS组比较,IDDS组纹状体RSC显著降低。与IODS组比较,IODE组纹状体MDA含量显著降低,RSC、总超氧化物歧化酶活性、总抗氧化能力显著增加。结果表明,青少年期发生铁过载饮食时,有氧运动后可显著降低纹状体MDA含量、增加RSC和总SOD活性,进而增加总抗氧化能力,从而缓解纹状体铁过载的毒性作用。3.与IADS组比较,IDDS组大脑皮层铁蛋白重链表达显著降低。与相应饮食静息组比较,运动后大脑皮层铁代谢相关蛋白表达均无差异。结果表明,青少年期发生铁缺乏或铁过载饮食时,有氧运动后大脑皮层铁代谢相关蛋白的表达均无显著影响,进而维持大脑皮层内铁稳态。4.与IADS组比较,IDDS组脾脏NHI含量显著降低;IO DS组脾脏NHI含量无差异。与IADS和IDDS组比较,相应饮食运动组脾脏NHI含量无差异。与IODS组比较,IODE组脾脏NHI含量显著增加。结果表明,青少年期发生铁过载饮食时,有氧运动后脾脏铁贮存显著增加,加剧脾脏铁毒性作用。