運動真能防癡呆!揭示運動緩解阿爾茲海默氏病的機製
2018年09月16日08:39

  來源:奇點網微信公眾號

  運動對於生命的意義,送上再多的讚美也不過分。

  在2015年,英國的一個研究團隊證明,有氧運動能明顯改善老年人的癡呆症狀(阿爾茲海默病占了很大一部分),包括記憶力,認知,注意力等[1]。不過,運動究竟是如何改善認知的,科學家並不確定。

  近日,哈佛大學的Rudolph E。 Tanzi博士帶領的團隊終於從分子和細胞上揭開了一條謎底。他們發現,運動與刺激神經元再生相結合,能緩解小鼠阿爾茲海默病的症狀(如β澱粉樣蛋白沉積),並改善其認知功能。這項重要的研究成果發表在近期的《科學》雜誌上[2]。

Rudolph E。 Tanzi博士
Rudolph E。 Tanzi博士

  作為奇點網的老讀者,想必你也聽說了,最近幾個被寄予厚望的治療阿爾茲海默病的藥物(目的是清除β澱粉樣蛋白沉積)在臨床試驗中失敗了,為這個疾病的治療蒙上一層陰影。同時,這也說明我們對阿爾茲海默病的認識還不夠深刻。

  我們知道在人體大腦中,有一個叫海馬體的區域主管著記憶,而阿爾茲海默病患者的主要症狀之一就是記憶力衰退,對海馬體的研究也是當今研究阿爾茲海默病的熱點。

海馬體的位置
海馬體的位置

  在海馬體中存在著成體神經元再生,而成體神經元再生在人類的學習和記憶中發揮著重要作用。科學家先前就發現,在人類阿爾茲海默病的典型症狀出現之前,成體神經元再生就已經出現障礙了[3]。

  如果刺激成體神經元再生,對阿爾茲海默病究竟會有怎麼樣的影響呢?科學家們在患有阿爾茲海默病的小鼠身上進行了試驗,通過轉基因的方法(同時也輔以藥物注射)誘導小鼠腦中的成體神經元再生,雖然觀察到了神經元的增加,但是對於阿爾茲海默病的症狀卻並沒有減輕,這條路似乎走不通。

  前文不是提到了運動可以改善阿爾茲海默病嗎?將兩者結合起來如何呢?

  科學家做了個對照實驗,分別讓誘導成體神經元再生的小鼠和沒誘導的小鼠進行跑步鍛鍊,發現小鼠光進行鍛鍊好像也沒什麼用。不過當與誘導成體神經元再生結合在一起時,奇蹟發生了,小鼠腦中的β澱粉樣蛋白沉積減少了,更重要的是小鼠的認知能力也提升了!不得不說這是一個驚喜,但科學家們沒有停止腳步,繼續乘勝追擊。

運動加刺激神經再生,使小鼠在迷宮實驗中犯錯更少
運動加刺激神經再生,使小鼠在迷宮實驗中犯錯更少

  那運動到底是如何改善認知的呢?

  之前就有很多研究發現運動能增加大腦中很多細胞因子的表達,促進神經元生長和發育,增加突觸的可塑性,減少神經炎症等等[4]。

  對之前進行了運動鍛鍊的小鼠體檢,發現認知功能提升的小鼠中這些細胞因子水平果然有增加,而只誘導成體神經元再生而不鍛鍊的小鼠就沒有了,看來就是這些細胞因子起的作用。那直接增加這些細胞因子的表達會不會有相同的效果呢?

  科學家們用轉基因的手段直接提升其中一個神經營養因子(BDNF)的表達,發現能改善患病小鼠的記憶力和認知,當然,前提是要同時誘導成體神經元再生,使神經細胞的發生增加。

過表達BDHF同樣使小鼠認知能力提升
過表達BDHF同樣使小鼠認知能力提升

  而通過轉基因的方式肯定不能滿足人類的需求,畢竟我們治病更多的是吃藥。科學家們用一種藥物刺激這個神經營養因子的表達,同時誘導成體神經元再生,發現小鼠的認知能力也有明顯的改善。而光吃藥雖然能增加神經營養因子的水平,卻無法治療阿爾茲海默病,畢竟成體神經元再生對大腦的學習和記憶也是很重要的。

  這樣,科學家首次在小鼠發現,誘導成體神經元再生與運動結合能有效治療阿爾茲海默病。運動的意義是增加大腦中多種細胞因子的表達,給大腦一個良好的環境。

  同時,他們發現藥物也能增加神經營養因子的表達,達到與運動類似的效果,這可能在以後會成為治療阿爾茲海默病的一種方法。

  此外,這項研究也可能將科學家從β澱粉樣蛋白的桎梏中解放出來,探索其他攻破阿爾茲海默病的路徑。

  研究者們表示,更多的研究需要在阿爾茲海默病患者中進行,重點是患者是否有足夠的成體神經元再生,使得他們在身體運動鍛鍊中受益。

  考慮到臨床試驗中的發現,運動能推遲阿爾茲海默病的發生[5],還能改善患者的症狀,奇點糕對未來的研究有信心。

  但是,對於成年人中成體神經元再生的問題,學界一直充滿爭議。甚至頂級期刊之間也互相掐架。

  今年三月份發表在Nature的一篇論文在人腦標本中發現,成人大腦海馬體中的神經祖細胞早已消耗殆盡,不會再產生新的神經元[6]。而隨後發表在Cell Stem Cell 上的研究論文又表示,在老年人的海馬體中仍然有神經祖細胞存在,老年人的大腦中也有新的神經元再生[7]。

  目前這個問題現在還沒有定論,最終的結果還須看進一步的研究。

  不過,現在這個小鼠身上的實驗,與之前運動改善阿爾茲海默病的臨床研究相結合,間接支援了成年人中神經元能再生的觀點。

  科學問題說完,又消耗了不少所剩不多的腦細胞。

  奇點糕覺得該好好運動了,讓自己可憐的腦細胞們生活在更好的環境中,還可以預防阿爾茲海默病,何樂而不為呢?又到週末,奇點糕準備明天輕裝上陣,出去跑上幾圈,大家要一起嗎?

  參考文獻

  [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, 85C93 (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, 124C130 (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 | 低溫藝術家 & BioTalker

關注我們Facebook專頁
    相關新聞
      更多瀏覽