运动干预下NPY对睾酮水平的影响机制探讨

房 亮，刘俊一，衣雪洁，常 波

(1.东北师范大学体育学院，吉林长春 130024；2.沈阳体育学院运动与健康研究中心，辽宁沈阳 110102；3.沈阳体育学院运动人体科学学院，辽宁沈阳 110102；4.赤峰学院体育学院，内蒙古赤峰 024000)

运动与睾酮水平的关系一直是运动医学界研究的热点。最近研究表明，NPY(神经肽Y)不但能够调控能量的摄入，还可作用下丘脑影响HPT(下丘脑-垂体-性腺轴)的功能；利用放射自显影法和免疫组化法，发现NPY及Y1R(Y1型受体)在睾丸血管密度很高，NPY与Y1R结合后可影响睾丸血管收缩；另有研究表明，运动应激可影响NPY的基因和蛋白表达。因此，运动、NPY、睾酮水平的关系值得思考。

1.1 NPY

NPY是Kazuhiko 等人在1982年首次从猪脑中提取纯化出的一种内源性具有生物活性的神经递质。NPY在结构和功能上与PHI(肽HI)和PYY(肽YY)极度相似，因此属于胰多肽家族。NPY是一种含36个氨基酸、分子量为4.2kD 的小肽。NPY是在氨基丁酸能神经元中合成的，在体内分布广泛，是细胞通讯中重要的神经递质，对中枢神经、心血管、呼吸、分泌、造血系统等多种器官具有广泛的生理作用。NPY主要通过G 蛋白偶联受体蛋白发挥作用，其发挥生物学功能的途径，是NPY前体释放后经过酶切形成了有生物学活性的NPY，然后通过与其相应的受体相结合，发挥不同的生理作用[1]。目前发现的NPY受体主要有8种亚型:Y1R-Y8R，所有受体均参与突触后传递活动，但Y2受体也参与突触前处理[2]，人体内NPY受体主要包括Y1R、Y2R、Y4R、Y5R 4种亚型。研究发现Y1R、Y2R 作为关键受体，在血管平滑肌中大量表达[3]。

1.2 睾酮

男性睾酮90%左右来自睾丸间质细胞，其余的睾酮在肾上腺皮质和其他组织生成。血睾酮约98%以结合形式存在，剩余2%左右以游离状态存在。在结合型睾酮中，44%～60%与性激素结合球蛋白(SHBG)结合，38%～54%与白蛋白和其他蛋白结合。与白蛋白结合的睾酮在毛细血管床可以解离被组织摄取，因此有活性的睾酮应该是游离睾酮及与白蛋白结合的睾酮之和，大约占血睾酮总量的一半。睾酮是体内主要的雄性激素，对维持男性生殖功能及心血管系统有益，且睾酮可促进体内的合成代谢，对增加红细胞数量、促进肌肉的生长与肌力的增加、维持骨强度、密度及促进骨髓红细胞的产生等起到重要的生理作用[4-5]。而运动干预会影响血睾酮水平，因此，运动性血睾酮变化一直是运动医学界研究的重点之一。

2 运动干预下中枢NPY对睾酮水平的影响

2.1 中枢NPY对睾酮合成的影响

NPY在调控生殖中发挥着重要作用[6]。在下丘脑，49%～64%的NPY起源于弓状核(ARC)，弓状核与内侧视前区GnRH 神经元紧密接触[7]。因此，NPY可以直接调节下丘脑GnRH(促性腺激素释放激素)和LH(黄体生成素)的分泌，调节HPT(下丘脑-垂体-睾丸)轴的功能。Raposinho 等研究发现，通过7d 给予小鼠中枢灌注NPY及PYY3-36(Y2R-Y5R 激动剂)均可抑制HPT轴功能，且PYY3-36作用更加明显[8]。Paula 等研究发现，将NPY注入正常雄性SD 大鼠侧脑室7d，大鼠性腺功能减退，精囊和前列腺重量显著下降[9]。Kumar 等研究发现，限食干预的大鼠下丘脑NPY表达显著上升，且GnRH 水平显著下降，进而影响LH 水平，抑制生殖轴功能[10]。Gonzales 等研究发现，Y1R参与了代谢紊乱状态下NPY诱导的青春期延迟[11]。也有研究发现脑室内持续灌注Y1R拮抗剂BIBP3266加速大鼠青春期发育[12]。综上提示:NPY对HPT轴的功能具有抑制作用，且Y1R、Y5R 极有可能在此作用中起到主导作用。

生理条件下，睾丸分泌睾酮受到下丘脑和垂体分泌的激素调控[13]。下丘脑分泌的GnRH 促进垂体分泌LH(黄体生成素)和FSH(卵泡刺激素)，LH随血液进入睾丸间质细胞影响睾酮的合成与分泌，而FSH 不但可促进睾丸支持细胞内雄激素受体的表达，还可以促进抑制素的合成和分泌。从另一角度讲，睾酮会对下丘脑和垂体分泌的激素产生反馈调节作用:1)血睾酮的升高会对下丘脑和垂体产生反馈性抑制作用，使GnRH 与LH、FSH 分泌减少，进而使睾酮合成分泌作用减弱。2)相反，当睾酮水平下降时，对下丘脑和垂体的反馈抑制作用减弱，Gn-RH 与LH 和FSH 分泌增加，从而促进血睾酮水平上升，通过这种反馈调节使血睾酮维持在相对稳定的状态。

2.2 运动干预下中枢NPY对HPT轴的影响

2.2.1 急性运动干预下中枢NPY对HPT轴的影响

2.2.1.1 急性运动干预对中枢NPY的影响 运动作为一种应激因素，可影响中枢NPY表达。田应池等研究发现一次性跑台运动后(坡度5%，速度20m/min，运动时间40min)，肥胖SD 大鼠下丘脑NPY浓度升高，但NPYmRNA 表达无显著性变化[14]。Chen 等研究发现一次性跑台运动后(速度35m/min，持续25min)即刻、30min、180minSD 大鼠室旁核(PVN)、背内侧核(DMN)、腹内侧核(VMN)NPY含量均较运动前显著增加[15]。Donyup Han 等研究发现低强度(坡度0%，速度8m/min，持续30min)的一次性运动后，小鼠下丘脑NPYmRNA无显著性变化，中等强度(额外附加速度16m/min，持续3min)及高强度(额外附加速度25m/min，持续3min)一次性运动后小鼠下丘脑NPYmRNA 表达显著升高，且强度越大运动干预对下丘脑NPYmRNA 表达影响越明显[16]。

由上可见，目前研究支持急性运动干预即使不能显著提高NPYmRNA，表达也可使NPY水平上升的观点。但目前有关运动、中枢NPY的研究大多集中在对食欲、心理应激等研究方面，有关运动干预下NPY对生殖方面的影响还鲜有报道。

2.2.1.2 急性运动干预对HPT轴的影响 目前，有关急性运动干预对HPT轴影响的研究有过一些报道，但由于运动方式、实验手段的不同，研究结果并不完全一致。大部分研究认为急性运动干预下LH 与睾酮水平的改变无关[17-23]。Joseph 等人对7名久坐不动但身体健康的老年男性进行一次性中等强度运动干预，发现中等强度运动期间血清睾酮水平、SHBG、血清总蛋白、游离睾酮水平显著上升(39%、19%、13%、23%)(P＜0.01)，且血清睾酮水平随运动强度的增加而上升(P＜0.01)，但LH 在运动期间无显著性变化[17]。Ronsen 等研究发现一天两次的高强度耐力性训练较一次更能引起内分泌反应，但与安静状态比较，两种运动均不能引起血浆LH、FSH 的显著变化[18]。Sgro 等研究发现30min次强度和大强度运动后即刻，LH 较对照组均无显著性差异，但在次强度运动后恢复期内LH 有下降趋势；但两种运动方式均可显著提高总睾酮水平[19]。Raastad 等人对9名男性力量运动员进行一次性中等强度和大强度抗阻训练干预，发现虽然两种负荷的运动均可引起睾酮的急性反应，但是均不能引起LH、FSH 的显著变化[20]。郑陆等研究发现对大鼠进行力竭游泳运动干预，其血清睾酮水平明显降低，但LH 水平未见相应变化[21]。Cumming 等研究发现LH 释放引起睾酮增加的间隔需要45min[22]，因此短时间急性运动引起的睾酮增加不可能与LH 有关。

当然，也有学者有其他发现。L Di Luigi 等对8名未经训练的男性进行了一次性逐级递增的跑台运动干预，发现虽然放免法测得运动前后LH(ILH)均无显著变化，但利用生物测试法测定LH(B-LH)、生物测试法和放免法测定LH 比率(B/ILH)，运动后较安静时均显著下降[23]。且有学者认为虽然短时间大强度或次强度运动干预下血睾酮的变化可能与生殖轴无关，但较长时间的急性运动、长期大运动量训练或过度训练与生殖轴功能多环节抑制有关[24-26]。

总的来说，目前关于急性运动干预对下丘脑-垂体-睾丸轴(HPT)的研究相对较少，且研究结果并不统一。结合以往的研究，我们推测:急性运动干预下，下丘脑-垂体激素对睾酮合成影响不大，即使长时间急性运动干预可能抑制了HPT轴功能，但其作用机制尚不明了；急性运动干预虽可影响中枢NPY表达，但是否就此对HPT轴起到抑制作用鲜有研究报道，需进一步探讨。

2.2.2 长期运动干预下中枢NPY对HPT轴的影响

2.2.2.1 长期运动干预对中枢NPY的影响 大部分研究发现长期运动干预可提升中枢NPY的表达[27-32]。Bjornebekk 等利用免疫杂交技术发现大鼠在轮子上进行持续5周的跑步训练(轮子直径34cm，每天跑48圈)后，海马CA4区和齿状回区域NPYmRNA 表达明显增加[27]。汪军等研究发现通过持续8周跑台训练(坡度5%，速度20m/min，运动时间为40min，每周5次)，肥胖SD 大鼠下丘脑NPY蛋白和基因表达均显著上升[28]。李宁川等研究发现10周的中等负荷游泳运动可显著提高(每天60min，每周7d，共10周)大鼠下丘脑NPYmRNA的表达[29]。另有研究认为长期运动干预并不能引起中枢NPY的显著变化。Khajehnasiri N 等研究发现为期一个月的高强度跑台训练(起始阶段:持续10min，速度5～35m/min；持续阶段:持续40min，速度35m/min；结束阶段:持续10min，速度5～35m/min，每次共计60min；每周5d)并不能引起大鼠下丘脑弓状核NPYmRNA 表达显著性变化[30]。Levin 等研究发现6周的运动干预并不能使肥胖大鼠下丘脑NPY产生显著变化[31]。孙焱等研究发现持续8周不同负荷的游泳训练均可以提高下丘脑NPY水平，但与对照组并无显著性差异[32]。

而另一些研究发现长期运动干预可导致中枢NPY表达下降[33-34]。张缨等研究发现通过6周的游泳训练(每周6d，每天60min)，大鼠下丘脑NPY浓度及基因表达均明显下降[33]。陈瑜文等研究发现为期4周的间歇低氧(氧体积分数为15.4%)跑台运动(速度20m/min、5d/周、1h/d)可以降低下丘脑NPY的表达[34]。

可见，由于实验条件、运动方案、实验对象的不同，长期运动干预对中枢NPY的影响是不同的，仍需进一步的实验研究。且目前有关长期运动干预对中枢NPY的研究依然停留在能量代谢、心理应激等方面，针对生殖方面的研究却鲜有报道，需要进一步探索。

2.2.2.2 长期运动干预对HPT轴的影响 1)长期运动干预对下丘脑GnRH 的影响。下丘脑GnRH 合成分泌改变会对HPT轴功能产生影响，有研究表明长期运动干预造成了下丘脑功能抑制[35]。另有研究发现接受长期耐力性训练的受试者会对外源性GnRH 激发的垂体LH 分泌呈延迟反应[36]，且随着运动强度的增大LH 对GnRH 应答迟钝更加明显[37]，说明长期大强度训练干预下垂体对下丘脑GnRH 刺激敏感度的降低。2)长期运动干预对LH的影响。以往多数研究认为长期运动干预不能明显影响LH 水平[38-41]。王一蓉等研究发现6周的递增负荷跑台运动干预可显著降低SD 大鼠血清睾酮水平，且GnRH 显著降低、LH 有下降趋势(无显著性变化)[38]。相似的研究发现通过6周的递增负荷游泳运动，大鼠血清睾酮水平下降，LH 无显著性变化[39]。Hackney 等人的研究也发现年龄相当的耐力运动员与普通男性相比，基础睾酮和游离睾酮明显偏低，但血清LH 水平却无显著性差异[40]。Rogol等人的研究表明长期大运动量训练的耐力性运动员LH 释放特性与对照组相比并无显著性差异[41]。

当然也有一些其他的研究结果。Safarine Jad 等对20～40岁男性进行为期60周的运动干预，发现无论是大强度运动组(80%VO2max，每次2h，每周5次)还是中等强度运动组(60%VO2max，每次2h，每周5次)，血清睾酮、游离睾酮、FSH、LH 浓度在第12周时均有下降趋势，FSH、LH 对GnRH 应答迟钝，且大强度运动组更加明显；当训练进行到24周时，大强度运动组受试者精子参数显著低于中等强度运动组。此外，在60周运动结束时给予外源性GnRH后，两组LH 和FSH 的反应均减弱[37]。Di Luigi L 等研究发现虽然长期耐力训练并未对LH 水平产生影响，但却造成了其生物活性的降低，且正是此原因导致了运动员组基础睾酮明显低于对照组，且认为这也许是下丘脑-垂体水平中与运动相关的各种不同激素急性和慢性活动的结果[23]。

综上，我们认为长期运动干预不能引起LH 水平、释放特性明显变化，但长期运动干预会使下丘脑GnRH 分泌受到抑制，另外可降低LH 生物活性和LH 对GnRH 的敏感性。因此，我们认为长期运动训练造成了HPT轴多环节功能抑制，这也许是中枢机制导致睾酮低下的重要原因。但这是否与长期运动训练导致NPY表达量的变化有关，则需要进一步研究探索。

3 运动干预下睾丸内NPY对睾酮水平的影响

3.1 运动干预对睾丸内NPY的影响

与应激密切相关的NPY，无论是在中枢还是在外周都对机体起着重要的调节作用。研究显示:NPY是一种有效、持久的血管收缩剂，既可发挥直接作用，也可发挥调节其他介质的作用[42]，其作用机制可能是NPY通过Y1R改变了L-型钙离子通道的开放与钙离子浓度，刺激血管平滑肌增殖，进而影响了血管通透性[43]。研究发现NPY在睾丸间质细胞、睾丸小血管周围及其精曲小管周围阳性表达，而在精曲小管内未见表达[44-45]，这说明NPY可能作为局部调控因子直接参与睾丸激素的产生和分泌。Terado 等研究表明从青春期前到青春期后，NPYmRNA 表达随睾丸的发育而增加[46]，且这种增加与血清睾酮水平的升高有关[47]。NPY主要通过与它的受体结合来发挥生理作用，且NPY与其受体结合是NPY实现其生理功能的关键。Collin 等研究发现局部注射NPY会导致注入睾丸血流大幅减少，且发现NPY通过作用于Y1R对睾丸血管收缩起到调节作用[48]。Camryn 利用放射自显影和免疫组织化学技术发现Y1R在睾丸血管中有很高的表达，NPY可通过与Y1R结合影响睾丸血管收缩，影响睾丸血流量[49]。另有研究显示，功能NPY受体、Y1RmRNA以及蛋白确实在睾丸中被发现，尤其是在小动脉和小动脉的平滑肌中[45，50]。且研究发现无论人、鼠，应激诱导血浆NPY增加以及血管收缩的反应，都是男(雄)性大于女(雌)性。这种由性别引起的差别可能与雄性激素可以调节NPY的表达，且雄性激素水平与YR 介导的睾丸血管收缩呈正相关[51]。这些发现提出了睾丸NPY可能作为血管收缩剂在睾丸功能的维持中发挥作用的推测。

综上，提示NPY在调控血管收缩、影响睾丸血流方面有重要的作用，因此睾丸内NPY的表达量可能影响LH、FSH 随血液进入睾丸间质细胞，从而影响睾酮的合成。

3.2 运动对睾酮水平的影响及可能机制

3.2.1 急性运动对酮水平的影响及可能机制

3.2.1.1 急性运动对睾酮水平的影响 一般来说，在男性进行了一次高强度的抗阻训练后，循环中的总睾酮和游离睾酮会立即增加，并在30min内恢复到基线水平，或低于基线水平[52-55]。当然，这些睾酮增加幅度受到运动强度、组数、运动选择、运动顺序和休息时间长度的极大影响。Kraemer 等人研究了在保持总工作量不变的情况下改变工作强度的效果，发现当工作强度降低时睾酮反应减弱；当重复的次数保持不变时，更高强度的干预会引起睾丸激素更大的应答[56]。当抗组训练导致睾酮增加时，这种增加的幅度也受到肌肉参与量的影响，跳跃深蹲比卧推更能提高睾酮浓度(分别为15%和7%)[57]，类似研究发现涉及较大肌肉量的抗阻运动比较小肌肉量参与的抗阻运动会产生更大睾酮升高幅度[58]。

在耐力训练方面，有关急性运动对睾酮影响的研究结果因运动强度、持续时间、运动方式等不同而具有多样性。一般认为短时间(45～90min)中等强度、大强度急性运动会提高睾酮水平[19，59-60]，持续90min的次极限强度急性运动只能轻微增加睾酮浓度，甚至不能引起睾酮的显著变化[59]，而长时间(≥2h)次极限或极限强度力竭运动会导致睾酮水平显著下降[59-60]，但这与研究对象的训练水平有关。有学者认为高水平训练者由于垂体-肾上腺皮质系统功能的稳定性较强，从而在长时间运动后血睾酮不降反升[61]。

综上，一般认为急性运动对睾酮水平的影响随时间的延续先上升，达到峰值后下降，且短时间急性运动对睾酮水平的影响是短暂的，睾酮水平可以在运动后1～24h 恢复到运动前水平，而力竭运动造成的低血睾酮往往需要24～72h 才能恢复[62]。

3.2.1.2 急性运动对睾酮水平影响的可能机制 短时间急性运动引起的血睾酮升高，多数学者认为与生殖轴的关系不大，起作用的主要是外周机制，例如交感肾上腺系统兴奋、肝脏及肝外清除率变化以及血液浓度的变化等[63]。几分钟内的运动即可引起血睾酮的变化，因此有关血液浓度及肝脏清除率的变化对血睾酮增高的影响还有待推敲。

有关一次性长时间较大强度造成血睾酮下降机制众说纷纭，有人认为与训练引起了HPG 轴功能在多个环节被抑制有关。也有人认为是外周机制:武桂新等研究认为，一次力竭性训练时造成合成睾酮的第一限制酶P450scc 活性下降亦有可能是造成血睾酮下降的重要原因[64]。另有学者认为低血睾酮现象与过度训练造成的高血清皮质醇水平高度相关[65]。

可见由于运动方式、强度、时间、训练水平的不同，急性运动对睾酮水平的影响亦不相同，且急性运动对睾酮水平影响机制尚存争议，需进一步探索研究。有关急性运动干预对睾丸内NPY表达影响的研究鲜有报道，有学者认为急性运动会引起血液流变学变化[63]，这引起我们的思考:急性运动应激是否可以通过改变睾丸内NPY表达影响睾丸血流量，进而影响睾酮的合成与释放?

3.2.2 长期运动对睾酮水平的影响及可能机制

3.2.2.1 长期运动对睾酮水平的影响 在长期耐力训练方面，因运动形式、强度等干预因素的不同，运动对睾酮水平的影响不尽相同。Arazi H 等对青年男性和中年男性进行为期8周的中等强度抗组训练干预研究，发现经过训练两组受试者睾酮浓度均有上升，且青年男性睾酮浓度上升幅度更加明显[66]。Grandys 等研究发现持续5周中等强度耐力训练可明显提升年轻男性血清睾酮水平[67]。Clark等研究发现12周中低—高强度的跑台运动干预后(40min/d，每周6d)，SD 大鼠血清睾酮水平并无显著性变化[68]。Sayyah M 等研究发现8周的有氧运动干预并不能引起青年男性血清睾酮水平的明显变化[65]。仝珏娟等研究发现通过6周的普通负荷游泳训练(无负重、每天60min、每周6d)，SD 大鼠血清睾酮水平有下降趋势，而为期6周的大负荷运动(无负重、每天120min、每周6d)更会导致血清睾酮水平明显下降[69]。严翊等研究发现5周间歇性负重游泳训练(每天训练1组，每组训练6次，每次训练5min，间歇1min，每周6d)会导致大鼠血清睾酮水平显著下降，一周的恢复虽可使血清睾酮水平上升，但仍无法达到运动前水平[70]。另有较早研究亦证实长时间大强度的运动会造成血清睾酮水平低下，最终导致男性生殖功能障碍[71]。

在抗阻训练方面，长期抗阻训练可使肌力和肌肉体积明显增长。早期的肌力增长一般认为是神经适应和协同功能的改善，而后期的肌力增长则更多是肌纤维的肥大。睾酮作为主要的雄性激素刺激肌肉蛋白合成，睾酮水平的高低对后期肌力的增长起到至关重要的作用。一般认为，男性进行适宜的长期抗阻训练能够引起安静时睾酮水平上升。如Kraemer 等人对青年男性进行10周的大运动量抗阻训练干预研究，发现青年男性安静时游离睾酮水平显著上升，而总血睾水平也有上升趋势[72]。Fry 等研究认为进行长期的大强度抗阻训练后，即使过度训练反应造成了睾酮水平下降，也只是受到相对较轻的影响，且其机制与与耐力性训练造成的过度训练不同[73]。

综上，长期中低等强度耐力训练不能引起睾酮水平的明显变化或可提升睾酮水平，而大强度的运动会造成疲劳的积累，导致睾酮水平下降，而一般认为适宜的长期抗阻训练可引起睾酮水平的提升。

3.2.2.2 长期运动对睾酮水平影响的可能机制 外周机制:睾丸间质细胞合成睾酮能力降低。尤同建等研究发现6周递增负荷游泳训练训练虽不能引起LH、FSH 显著变化，但仍可通过降低睾丸LH/CG受体对LH 的亲和力，从而影响睾酮的合成[74]。另有研究发现P450scc 活性的降低、睾丸间质细胞肾上腺能β2受体数量和亲和力的下降[75]亦有可能是长期运动造成睾酮水平低下的原因。可见睾酮被抑制的机制既发生在LH 受体水平，也发生在睾丸间质细胞合成睾酮的过程中。然而，当前的研究主要集中在耐力训练方面，有关长期抗阻训练对睾酮水平的影响机制尚不明了，需要进一步研究探讨。

中枢机制:详见本文“2.2.2.2长期运动干预对HPT轴的影响”。

目前有关长期运动干预下睾丸内NPY对睾酮水平的影响鲜有研究报道。长期运动应激是否可以通过改变睾丸内NPY表达改变睾丸血管收缩从而影响睾酮的合成与释放，需要我们进一步实验揭示，这为进一步揭示运动与睾酮水平关系提供了新思路。

4 结论

长时间的急性运动和长期运动干预会抑制下丘脑-垂体-睾丸轴功能，从而影响睾酮的合成，这可能与运动会改变下丘脑NPY的基因与蛋白表达量有关。不但如此，运动还可能通过改变睾丸内NPY的表达量从而影响睾丸的血管收缩，进而影响睾酮的合成与分泌。可见NPY无论下丘脑水平、睾丸水平都对睾酮的合成与分泌起到重要的调节作用，但目前有关运动干预下NPY对睾酮水平的影响还鲜有报道，需要进一步探索和实验研究，这对进一步揭示运动与睾酮水平的关系具有重要意义。