激素作用机制的两种假说(内源性大麻素系统)

运动员广泛描述的欣快和镇痛现象在被称为“跑步者高潮”的强迫和长时间身体活动期间发生,是内啡肽、单胺和内源性大麻素的活动及其对大脑奖励系统影响的结果。

激素作用机制的两种假说(内源性大麻素系统)(1)

身体活动PA可以定义为导致能量消耗的重复性和有计划的肌肉运动。一些研究人员广泛地将 PA 描述为预防、治疗和管理多种病理的重要、节省成本并且有效的因素 。尽管体育锻炼在各种疾病的病理生理学中的积极作用已广为人知,但其分子机制仍被广泛讨论。然而,在 PA 期间发生变化的最有可能和经过检查的机制之一是内源性大麻素系统ECS。

内源性大麻素系统ECS

学生物课的时候知道人体包括八大系统:运动系统、神经系统、内分泌系统、循环系统、呼吸系统、消化系统、泌尿系统、生殖系统。ECS由以色列科学家L.A. Matsuda在1992发现,至今也只有短短的不到30年时间,但因其重要性被部分人称为人体第九大系统。

在研究大麻素对人体影响的过程中,科学家惊奇地发现人体中存在一个复杂的大麻素受体(CBr)网络,广泛分布在中枢和外周神经系统中。CB-1和CB-2受体的发现使科学家产生这样的疑问“假如人体中没有大麻素的存在,为什么会有与之结合的受体呢?”这激励着科学家们去寻找人体中的类大麻素化合物。

最先被发现存在于人体的类大麻素化合物是花生四烯酸乙醇胺Anandamide(AEA)。它可以与CB-1,CB-2受体相互作用,分别调节中枢和外周神经系统,而外周神经系统的活动可以调节免疫系统功能。后来又发现了一种2-花生四烯酸甘油(2-AG)。这两种成分的分子形式和植物大麻素THC非常接近,所以大家更习惯并愿意使用"内源性大麻素系统"这个概念了。

研究发现,不仅具有精神活性的药物和物质能够影响ECS,饮食、控制体重、锻炼等生活方式也能调节ECS,这第一讲我们就先从运动开始谈。

身体运动和ECS

身体运动PA通常被认为可以刺激多巴胺的分泌,但机制并不简单,这和内源性大麻素系统ECS有关。

身体活动被认为是可能导致内源性大麻素信号通路激活的重要因素,几项研究表明它们之间存在明显的相互关联。基于各种研究,值得注意的是 PA 被证明以不同的方式调节 ECS。对基于动物和人类的模型进行的几项研究描述了运动后大麻素受体激动剂(即 AEA 和 2-AG)在血液中的水平发生显着变化。除了上面提到的内源性大麻素外,OEA 和 PEA,不直接作用于大麻素受体的类似内源性大麻素 (eCB) 化合物在运动过程中也发生了显着变化。

斯帕林等人是第一个描述激烈运动与人体模型中血液中较高 AEA 和 2-AG 水平之间的相关性的人。AEA 水平升高可能与其作用于外周感觉纤维和缓解疼痛以及大脑许多区域,尤其是右前叶和左尾状核发生“跑步高潮”有关。此外,AEA 浓度的增加应该是由急性运动表现期间较高的皮质醇分泌引发的。

大量研究表明,中度和激烈体力活动导致血清 AEA、OEA、PEA 和 2-AG 浓度升高。最近,Brellenthin 等人研究表明运动后 AEA 和 2-AG 循环水平都显著升高,但AEA的升高在自愿(即自我选择的)、有氧运动更为显著。Thompson 等人最近进行的一项对小鼠的研究表明,高跑小鼠(急性 PA)的AEA 水平显着较低,自愿体力活动就高得多,显着影响循环内源性大麻素水平。

有趣的是,同一项研究揭示了两性之间 AEA 和 2-AG 水平的差异:男性的 2-AG 水平往往增加,而女性的 AEA 水平更高。在人类中,男性受试者在跑步≥30 分钟后血清 AEA 水平比基线增加一倍,并且在骑自行车后男性受试者中也显着增加,但血清 2-AG 水平没有显着增加。在高海拔(高达 3196 m)剧烈徒步旅行显着增加了血清 AEA 水平超过基线。在低海拔地区进行剧烈的徒步旅行也会增加 AEA 水平,但程度较轻。

最近,Stensson 等人对患有纤维肌痛的女性进行了一项研究;他们指出,为期 15 周的以人为本的抗阻运动计划导致 AEA 和 2-AG 浓度显着增加,因此可能会增加肌肉力量并提供一些神经系统改变,例如镇痛或抗抑郁作用。此外,在最近对患有重度抑郁症的女性进行的一些研究中,也证明了中等和偏爱的体力活动后 2-AG 的循环水平较低 。也许,循环 2-AG 水平的变化取决于身体活动的类型、强度和持续时间,以及可能的合并症。

另外身体活动也可能影响大麻素受体 CB1 和 CB2 的表达。一些研究表明,慢性运动可能与小鼠 CB1 表达和密度的上调有关,尤其是在海马体中。Crombie 等人最近的一项研究,揭示了三分钟的等长握力运动会导致 ECS 发生显着变化;不仅在血液循环中 AEA、2-AG、OEA 和 PEA 水平升高,而且大麻素受体 CB1 型的表达增加,从而产生显着的镇痛作用。

众所周知,内源性大麻素系统及其信号通路可能显着参与中脑和纹状体部位突触中的多巴胺神经传递。此外,中脑中人腹侧被盖区 (VTA) 的 GABA 能神经元中大麻素受体 1 型的激活可能导致 VTA 多巴胺释放的去抑制,这涉及体育活动期间发生的奖励导向过程(主要是自愿的)。因此,这证明了 CB1、GABA 和多巴胺的表达之间存在显着且有前景的相关性。

这些研究可能至少部分被认为是对有关体育活动分子效应作用于ECS系统、提高奖励系统激励效果疑问的一个回答。值得一提的是,在体力活动方面,刺激神经肌肉接头神经末梢的 CB1可能会导致乙酰胆碱 (ACh) 释放和 Ca 2 通量受到抑制,从而导致肌肉张力降低。

身体运动和神经生理学

大量研究表明,身体活动影响神经生理学,包括情绪、疼痛、认知和神经反应,是无可争议的。然而,身体活动、内源性大麻素系统和人类神经生理学之间的相互关系仍未得到很好的发现。

运动员广泛描述的欣快和镇痛现象在被称为“跑步者高潮”的强迫和长时间身体活动期间发生,是内啡肽、单胺和内源性大麻素的活动及其对大脑奖励系统影响的结果。

人的身体里面也有内啡肽等多种内源性阿片肽,与阿片类受体作用。运动可以导致内源性阿片类药物的释放,“跑步者的高潮”可能会导致严重的运动成瘾,这可能会被 ECS 增强。

另一方面,内源性大麻素系统也积极参与与运动引起的痛觉减退相关的“跑步高潮”。很多数据描述了 ECS 和内源性阿片类药物系统在降低与体力活动相关的疼痛敏感性方面可能存在的相互作用。对健康个体进行的研究表明,短时间等长运动产生显着的镇痛作用,这与 AEA、2-AG 和 β-内啡肽的血清浓度增加有关。

大量证据表明,PA 和 ECS 之间的相互作用还可能会影响认知过程,例如记忆和学习,并且可能与大脑某些区域的成人神经发生的发展有关。在压力情况下,HPA(下丘脑 - 垂体 - 肾上腺)轴的激活导致外周血中内源性大麻素合成增加,随后促进记忆巩固的突触后β-肾上腺素受体的激活,尤其是在情绪激动时事件下。Wang 等人最近的一篇文章表明谷氨酸能神经元中的 CB1R 信号通过跑步机跑步增强,在记忆和学习改善中发挥重要作用,并导致小鼠海马神经元的神经营养素合成和脊柱密度增加。

体力活动是导致 BDNF(脑源性神经营养因子)合成增强的重要因素,BDNF 是调节海马齿状回和脑室下区神经发生的关键因素。BDNF 水平的增加与 AEA 和 2-AG 水平的增加以及神经祖细胞内 CB1受体的表达相关。这些发现表明 BDNF 和 ECS 之间存在明显的相互作用;结果是整体促进神经元的增殖、再生和活力。海曼等人研究发现,剧烈和长时间的体力活动导致男性骑自行车者的 BDNF 合成增强,这可能是由于循环水平升高的内源性大麻素(即男性骑自行车者中的 AEA)。

这些发现与运动引起的神经可塑性发展和抗抑郁作用相关。

身体运动和植物大麻素

慢性、高剂量的植物大麻素 THC 会导致可预测的脱敏和 CB1和 CB2下调,并伴有药物耐受性。慢性 THC 降低了啮齿动物大脑中的CB 1密度,并抑制了大麻素刺激的效果。

先前的研究经常注意到THC使用与年轻人的神经心理功能之间存在负相关关系。更具体地说,在短暂(12 小时以上)停止THC后,研究结果表明被观察者学习和记忆、工作记忆、计划和决策和执行功能存在缺陷。THC用户在停用一周后精神运动速度、持续注意力和认知抑制更差,男性用户的精神运动速度减慢,即使在停用三周后也是如此。

从事有氧运动可以提高整体有氧健康,可能会抵消常规THC使用者CB1上的下调,我们发现大麻使用和有氧健康水平之间的新相互作用,与工作记忆、排序能力、精神运动速度和视觉记忆的表现有关。一般来说,有氧健身水平较高的 THC用户在这些认知任务上的表现优于有氧健身水平较低的THC用户。

目前还缺乏关注体育活动与其他植物大麻素(例如 CBD 或 CBN)之间相互作用的研究结果,已知低剂量CBD是抑制CB1等大麻素受体的,这是否会减少体育运动对ECS带来的奖励作用还不清楚。

有少数研究通过减少组织中的炎症和减轻疼痛来展示 CBD 在肌肉恢复中的作用,这从另一个方面可以减少自愿运动的阻力,特别是对于有运动损伤和慢性疼痛群体。根据对宠物做的试验来看,使用CBD不会影响成年犬整体日常活动,包括活动持续时间、睡眠质量和休息在内的每日总活动量不受 CBD 的影响。这突出了CBD等植物大麻素在剧烈体力活动后的康复和恢复过程中的巨大潜在用途,目前CBD在运动员特别是有伤病和退役运动员中得到广泛接受和好评。

进一步研究方向

体育活动作为一种廉价、合理且有效的保持健康生活方式和预防包括神经系统疾病在内的大量疾病的方法,在世界范围内日益流行。因此,我们认为,更多关注不同类型运动的积极结果的数据,可能会提高人们的意识,并且至少在一定程度上有助于降低神经和神经退行性疾病的患病率。对动物和人体模型进行的大量研究表明,通过体育活动靶向 ECS 可能在治疗神经系统疾病方面提供有希望的结果。

身体活动与内源性大麻素系统之间的相关性领域仍待探索,需要进一步研究来实现。此外,新的研究应该检查 PA 对内源性大麻素信号传导影响的确切机制,以及调查 PA 类型、运动持续时间、强度、年龄和性别等条件,哪些条件对诱导 ECS 变化最有效。

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