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运动真能防痴呆!揭示运动缓解阿尔兹海默氏病的机制

2018-9-16 22:23| 发布者: | 查看: 67| 评论: 0

摘要:   来源:奇点网微信公众号  运动对于生命的意义,送上再多的赞美也不过分。  在 2015 年,英国的一个研究团队证明,有氧运动能明显改善老年人的痴呆症状(阿尔兹海默病占了很大一部分),包括记忆力,认知,注 ...

  来源:奇点网微信公众号

  运动对于生命的意义,送上再多的赞美也不过分。

  在 2015 年,英国的一个研究团队证明,有氧运动能明显改善老年人的痴呆症状(阿尔兹海默病占了很大一部分),包括记忆力,认知,注意力等[1]。不过,运动究竟是如何改善认知的,科学家并不确定。

  近日,哈佛大学的 Rudolph E。 Tanzi 博士带领的团队终于从分子和细胞上揭开了一条谜底。他们发现,运动与刺激神经元再生相结合,能缓解小鼠阿尔兹海默病的症状(如β淀粉样蛋白沉积),并改善其认知功能。这项重要的研究成果发表在近期的《科学》杂志上[2]。

Rudolph E。 Tanzi 博士
Rudolph E。 Tanzi 博士

  作为奇点网的老读者,想必你也听说了,最近几个被寄予厚望的治疗阿尔兹海默病的药物(目的是清除β淀粉样蛋白沉积)在临床试验中失败了,为这个疾病的治疗蒙上一层阴影。同时,这也说明我们对阿尔兹海默病的认识还不够深刻。

  我们知道在人体大脑中,有一个叫海马体的区域主管着记忆,而阿尔兹海默病患者的主要症状之一就是记忆力衰退,对海马体的研究也是当今研究阿尔兹海默病的热点。

海马体的位置
海马体的位置

  在海马体中存在着成体神经元再生,而成体神经元再生在人类的学习和记忆中发挥着重要作用。科学家先前就发现,在人类阿尔兹海默病的典型症状出现之前,成体神经元再生就已经出现障碍了[3]。

  如果刺激成体神经元再生,对阿尔兹海默病究竟会有怎么样的影响呢?科学家们在患有阿尔兹海默病的小鼠身上进行了试验,通过转基因的方法(同时也辅以药物注射)诱导小鼠脑中的成体神经元再生,虽然观察到了神经元的增加,但是对于阿尔兹海默病的症状却并没有减轻,这条路似乎走不通。

  前文不是提到了运动可以改善阿尔兹海默病吗?将两者结合起来如何呢?

  科学家做了个对照实验,分别让诱导成体神经元再生的小鼠和没诱导的小鼠进行跑步锻炼,发现小鼠光进行锻炼好像也没啥用。不过当与诱导成体神经元再生结合在一起时,奇迹发生了,小鼠脑中的β淀粉样蛋白沉积减少了,更重要的是小鼠的认知能力也提升了!不得不说这是一个惊喜,但科学家们没有停止脚步,继续乘胜追击。

运动加刺激神经再生,使小鼠在迷宫实验中犯错更少
运动加刺激神经再生,使小鼠在迷宫实验中犯错更少

  那运动到底是如何改善认知的呢? 

  之前就有很多研究发现运动能增加大脑中很多细胞因子的表达,促进神经元生长和发育,增加突触的可塑性,减少神经炎症等等[4]。

  对之前进行了运动锻炼的小鼠体检,发现认知功能提升的小鼠中这些细胞因子水平果然有增加,而只诱导成体神经元再生而不锻炼的小鼠就没有了,看来就是这些细胞因子起的作用。那直接增加这些细胞因子的表达会不会有相同的效果呢?

  科学家们用转基因的手段直接提升其中一个神经营养因子(BDNF)的表达,发现能改善患病小鼠的记忆力和认知,当然,前提是要同时诱导成体神经元再生,使神经细胞的发生增加。

过表达 BDHF 同样使小鼠认知能力提升
过表达 BDHF 同样使小鼠认知能力提升

  而通过转基因的方式肯定不能满足人类的需求,毕竟我们治病更多的是吃药。科学家们用一种药物刺激这个神经营养因子的表达,同时诱导成体神经元再生,发现小鼠的认知能力也有明显的改善。而光吃药虽然能增加神经营养因子的水平,却无法治疗阿尔兹海默病,毕竟成体神经元再生对大脑的学习和记忆也是很重要的。

  这样,科学家首次在小鼠发现,诱导成体神经元再生与运动结合能有效治疗阿尔兹海默病。运动的意义是增加大脑中多种细胞因子的表达,给大脑一个良好的环境。

  同时,他们发现药物也能增加神经营养因子的表达,达到与运动类似的效果,这可能在以后会成为治疗阿尔兹海默病的一种方法。

  此外,这项研究也可能将科学家从β淀粉样蛋白的桎梏中解放出来,探索其他攻破阿尔兹海默病的路径。

  研究者们表示,更多的研究需要在阿尔兹海默病患者中进行,重点是患者是否有足够的成体神经元再生,使得他们在身体运动锻炼中受益。

  考虑到临床试验中的发现,运动能推迟阿尔兹海默病的发生[5],还能改善患者的症状,奇点糕对未来的研究有信心。

  但是,对于成年人中成体神经元再生的问题,学界一直充满争议。甚至顶级期刊之间也互相掐架。

  今年三月份发表在 Nature 的一篇论文在人脑标本中发现,成人大脑海马体中的神经祖细胞早已消耗殆尽,不会再产生新的神经元[6]。而随后发表在 Cell Stem Cell 上的研究论文又表示,在老年人的海马体中仍然有神经祖细胞存在,老年人的大脑中也有新的神经元再生[7]。

  目前这个问题现在还没有定论,最终的结果还须看进一步的研究。

  不过,现在这个小鼠身上的实验,与之前运动改善阿尔兹海默病的临床研究相结合,间接支持了成年人中神经元能再生的观点。

  科学问题说完,又消耗了不少所剩不多的脑细胞。

  奇点糕觉得该好好运动了,让自己可怜的脑细胞们生活在更好的环境中,还可以预防阿尔兹海默病,何乐而不为呢?又到周末,奇点糕准备明天轻装上阵,出去跑上几圈,大家要一起吗?

  参考文献

  [1] Young J, Angevaren M, Rusted J, Tabet N。 Aerobic exercise to improve cognitive function in older people without known cognitive impairment。 Cochrane Database Syst Rev 2015;4:Cd005381。

  [2] ChoiS H, Bylykbashi E, Chatila Z K, et al。 Combined adult neurogenesis and BDNFmimic exercise effects on cognition in an Alzheimer’s mouse model[J]。 Science,2018, 361(6406): eaan8821。

  [3] Y。 Mu, F。 H。 Gage, Adult hippocampal neurogenesis and its role in Alzheimer’s disease。 Mol。 Neurodegener。 6, 85–93 (2011)。

  [4] S。 S。 Vaynman, Z。 Ying, D。 Yin, F。 Gomez-Pinilla, Exercise differentially regulates synaptic proteins associated to the function of BDNF。 Brain Res。 1070, 124–130 (2006) 

  [5] Young J, Angevaren M, Rusted J, Tabet N。 Aerobic exercise to improve cognitive function in older people without known cognitive impairment。 Cochrane Database Syst Rev 2015;4:Cd005381。

  [6] Sorrells, S。 F。, Paredes, M。 F。, Cebriansilla, A。, Sandoval, K。, Qi, D。, Kelley, K。 W。, Alvarezbuylla, A。 (2018)。 Human hippocampal neurogenesis drops sharply in children to undetectable levels in adults。 Nature, 555(7696), 377-381。

  [7] Boldrini, M。, Fulmore, C。, Tartt, A。, Simeon, L。 R。, Pavlova, I。 P。, Poposka, V。, 。。。 & Mann, J。 J。 (2018)。 Human Hippocampal Neurogenesis Persists throughout Aging。 Cell Stem Cell, 22(4)。

  本文作者  低温艺术家 & BioTalker


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