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科学家揭示运动缓解阿尔兹海默氏病,改善大脑环境的分子机制
来源:奇点网    时间:2018-10-09

 

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。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。

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

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。

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。

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。

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。

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,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。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。

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。