【Science】新发现:运动可以预防大脑的衰老,不运动也可以?

2020
07/13

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Lauren / 转化医学网
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近日,美国科学家发表的一项研究表明,一种肝脏蛋白可代替运动,成为预防大脑衰老的武器。

导言:人的大脑中存在着衰老起步器和抗衰老起步器,在衰老机制中占有重要地位。大脑的衰老改变又是机体衰老的最早和最主要的表现。因此,要延缓衰老就应从预防大脑衰老开始。众所周知,运动可以预防大脑的衰老,近日,美国科学家发表的一项研究表明,一种肝脏蛋白可代替运动,成为预防大脑衰老的武器。

加州大学旧金山分校(UC San Francisco)Eli和Edythe再生医学和干细胞研究中心的科学家们在小鼠身上进行的一项新研究显示,一种很少被研究的肝脏蛋白可能是众所周知的运动对衰老大脑有益的原因。这一发现可能会带来新的疗法,为那些由于身体限制而无法锻炼的人提供身体活动的神经保护作用。

运动是保护大脑不受年龄相关性认知衰退影响的最佳研究和最有力的方法之一,并且已被证明可以改善患有神经退行性疾病(如阿尔茨海默症和额颞叶痴呆症)风险的个体认知能力,即使是那些具有罕见基因变异的人,也会不可避免地患上痴呆症。

但许多老年人由于身体限制或残疾而无法定期锻炼,研究人员长期以来一直在寻找一些疗法,以便为身体活动水平低的人带来同样的神经益处。

2020年7月9日发表在《科学》杂志上的一项新研究表明,在小鼠运动后,它们的肝脏会分泌一种名为Gpld1的蛋白质进入血液。在老年小鼠的血液中,这种蛋白质的水平与认知功能的改善相对应。与加州大学旧金山分校记忆与衰老中心合作的研究发现,定期锻炼的老年人血液中这种酶的含量也有所提高。但是研究人员表明,仅仅通过增加小鼠肝脏产生的Gpld1的数量,就可以给大脑带来与经常锻炼相同的好处。

加州大学旧金山分校解剖学、物理治疗和康复科学系的助理教授索尔·维勒达(Saul Villeda)博士表示,“如果有一种药物能对大脑产生和锻炼一样的好处,每个人都会服用。现在我们的研究表明,至少其中的一些好处有一天可能会以药片的形式出现。”

维勒达的实验室之前已经证明,存在于幼龄老鼠血液中的生物因子可以使衰老的老鼠大脑恢复活力,相反,老龄老鼠血液中的因子可以使幼龄老鼠过早地出现与年龄相关的认知衰退。

这些先前的研究结果促使维勒达实验室的研究生阿兰那·霍洛维茨(Alana Horowitz)和博士后研究员范雪莱(Xuelai Fan)博士研究了血液中可能也会带来锻炼益处的因素,这也被认为可以使衰老的大脑恢复活力,其方式类似于实验室的“年轻血液”实验。

霍洛维茨和范从定期锻炼了七周的老年老鼠身上提取血液,并将其注射给久坐不动的老年老鼠。他们发现,经过四周的治疗,老年老鼠的学习和记忆能力有了显著提高,这与经常锻炼的老鼠的情况相似。当他们检查这些动物的大脑时,他们发现了海马体区域新神经元生成增强的证据,这是一个有充分证据表明锻炼能使人恢复活力的指标。

为了发现血液中哪些特定的生物因素可能是这些效应背后的原因,霍洛维茨、范和他的同事们测量了活跃小鼠和不活动小鼠血液中不同可溶性蛋白质的含量。他们确定了30种候选蛋白质,令他们惊讶的是,其中19种主要来自肝脏,而且许多蛋白质之前与控制人体新陈代谢的功能有关。其中两种蛋白Gpld1和pon1对代谢过程尤为重要,研究人员选择对Gpld1进行更详细的研究,因为之前很少有研究对Gpld1的功能进行研究。

研究小组发现,小鼠在运动后血液循环中Gpld1增加,并且Gpld1水平与小鼠认知能力的提高密切相关。对加利福尼亚大学旧金山分校记忆与衰老中心Hillblom衰老网络研究收集的人体数据进行分析后发现,与不太活跃的老年人相比,健康、活跃的老年人血液中Gpld1的含量也较高。

为了测试Gpld1自身是否能驱动所观察到的锻炼带来的好处,研究人员使用基因工程来诱导老年小鼠的肝脏产生过量的Gpld1,然后测量这些小鼠在认知和记忆各个方面的多项测试中的表现。令他们惊讶的是,三周的治疗产生的效果与六周的常规锻炼相似,同时海马体中新神经元的生长也显著增加。

进一步的实验室实验表明,由肝脏产生的Gpld1不会通过所谓的血脑屏障,血脑屏障保护大脑免受血液中的有毒或感染性物质的伤害。相反,这种蛋白质似乎通过减少体内炎症和血液凝固的途径对大脑产生影响。凝血和炎症都随着年龄的增长而升高,并与痴呆和与年龄相关的认知能力下降有关。

该实验室目前正致力于更准确地了解Gpld1如何与其他生物化学信号系统相互作用,以产生其促进大脑的机制,希望能够确定治疗的特定靶点,有朝一日,这些治疗将为衰老的大脑带来许多保护作用。

参考:

【1】https://medicalxpress.com/news/2020-07-brain-benefits-gained-protein.html 

【2】https://science.sciencemag.org/content/369/6500/167.full


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关键词:
大脑,研究,锻炼,血液,衰老

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