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运动后的血液增强记忆和抑制大脑炎症机制
时间：2021-12-10 00:00:00 编辑： 点击：215次
体育运动对小鼠的大脑有好处，对人类的大脑也有好处。在小鼠、人类和实验室玻璃器皿中进行的大量研究已经明确了这一点。如今，在一项新的研究中，来自美国斯坦福大学医学院的研究人员指出有可能将进行马拉松跑步的小鼠（下称马拉松小鼠）所享有的大脑益处转移给它们的久坐不动的同伴（下称久坐小鼠）身上。他们发现来自大量运动的年轻成年小鼠（即马拉松小鼠）的血液对年龄相同、久坐小鼠的大脑有益。马拉松小鼠血液中的一种蛋白似乎是这种益处的主要原因。相关研究结果于2021年12月8日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin”。
这一发现可能会开启一扇治疗之门，通过控制那些不怎么运动的人的大脑炎症，有可能降低他们患神经退行性疾病的风险或减缓其进展。
在这项新的研究中，这些作者比较了同年龄的马拉松小鼠和久坐小鼠的血液样本。他们表明，输注来自马拉松小鼠的血液可以减少久坐小鼠的神经炎症，并改善其认知能力。此外，他们还分离出了一种血源性蛋白，它似乎在运动的抗神经炎症效果中发挥了重要作用。
炎症和认知健康
论文通讯作者、斯坦福大学医学院神经病学与神经科学教授Tony Wyss-Coray博士说，神经炎症与人类的神经退行性疾病紧密相连。他说，动物研究已表明，神经炎症会诱发神经退行性疾病，而逆转或减少神经炎症可以延长认知健康。
Wyss-Coray说，任何患过流感的人都能体会到引起发烧的病毒感染所带来的认知功能的丧失，“你会变得昏昏欲睡，你会感到脱节，你的大脑不那么好用，你不会记得那么清楚”。
这是感染后全身炎症的结果，至少部分上是如此。当你的免疫系统加强斗争时，炎症会蔓延到你的大脑。神经免疫学家Wyss-Coray说，神经炎症也加剧了阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病的进展。他在今年早些时候发表的一项研究中发现了死于COVID-19的人出现大脑炎症的迹象。
人们已经知道，运动能诱发大脑中的一些健康表现，如更多的神经细胞生成和更少的炎症。Wyss-Coray说，“我们发现，这种运动效果在很大程度上可以归因于血液中存在的因子，而且我们有可能将这种效果转移到同龄的、不运动的人身上。”
夜间小鼠马拉松
小鼠喜欢跑步。让笼中的小鼠接触一种直径为几英寸的跑步轮，在没有训练或提示的情况下，它们将用比我们短得多的腿每晚跑上4到6英里（它们白天睡觉）。如果你把跑步轮锁上，小鼠就不会有那么多的运动量，尽管它仍然可以自由地在笼子里来回溜达（大致相当于时不时地到厨房里去拿啤酒或从冰箱里拿点心）。
这些作者在3个月大的实验室小鼠的笼子里装上了功能性或锁上的跑步轮，这些小鼠的代谢相当于25岁的人类。与久坐小鼠相比，一个月的稳定跑步足以使马拉松小鼠大脑中的神经元和其他细胞的数量大幅增加。
接下来，这些作者收集了马拉松小鼠的血液，以及作为对照的久坐小鼠的血液。然后，每隔三天，他们将来自马拉松小鼠或久坐小鼠的血浆（血液中无细胞的部分）注射给其他的久坐小鼠。每次注射的数量相当于接受注射的小鼠总血量的7%至8%。(在人类中，同等数量的血液大约是1/2到3/4品脱）。
Wyss-Coray说，“进行跑步轮运动的小鼠（即马拉松小鼠）更聪明。在两项不同的实验室记忆测试中，注射了马拉松小鼠血浆的久坐小鼠的表现优于接受久坐小鼠血浆注射的同样久坐的小鼠。”
此外，接受马拉松小鼠血浆注射的久坐小鼠比接受久坐小鼠血浆注射的其他久坐小鼠拥有更多的产生神经元的细胞，这些细胞在海马体（一种与记忆和导航有关的大脑结构）中产生新的神经元。
这些作者比较了接受马拉松小鼠血浆注射的久坐小鼠与接受久坐小鼠血浆注射的其他久坐小鼠的海马体中数千个基因的激活水平。在大约2000个激活水平因马拉松小鼠血浆输注而发生变化的基因中，有250个激活水平变化最为显著的基因被认为与炎症过程密切相关，它们的激活水平变化表明接受马拉松小鼠血浆输注的久坐小鼠的神经炎症更低。Wyss-Coray说，“马拉松小鼠的血液显然对大脑起了作用，尽管它是在大脑之外系统地输注的。”
在对马拉松小鼠血液中的蛋白进行检查时，这些作者发现了235种不同的蛋白，与久坐小鼠相比，其中23种蛋白变得较少，26种蛋白变得较多。在这些不同表达的蛋白中，有几种与补体级联---一组由大约30种血源性蛋白组成的蛋白，它们相互作用，启动对病原体的免疫反应---有关。Wyss-Coray指出，补体系统的异常激活导致的慢性炎症似乎会加速许多神经退行性疾病的进展。
一种感兴趣的蛋白
从马拉松小鼠血浆中去除一种称为簇集素（clusterin）的蛋白在很大程度上抵消了它对久坐小鼠大脑的抗炎作用。这些作者们测试的其他蛋白都没有同样的效果。簇集素是一种补体级联的抑制剂，它在马拉松小鼠的血液中的含量比久坐小鼠明显要高。
进一步的实验表明，簇集素与大脑内皮细胞表面上大量存在的受体结合。Wyss-Coray指出，这些细胞在大多数阿尔茨海默病患者中都有炎症，而且他的研究表明，血液内皮细胞能够将循环血液中的化学信号，包括炎症信号，转送到大脑中。
簇集素本身，即使是在大脑之外给送，也能够减少两种不同品系的实验小鼠的大脑炎症，在这些小鼠中，急性全身炎症或与阿尔茨海默病相关的慢性神经炎症已经被诱发。
另外，这些作者发现，在为期6个月的有氧运动项目结束时，20名患有轻度认知障碍（阿尔茨海默病的前兆）的退伍军人血液中的簇集素水平升高了。
Wyss-Coray推测，一种能增强或模拟簇集素与它在大脑内皮细胞表面上的受体结合的药物可能有助于减缓神经炎症相关的神经退行性疾病（比如阿尔茨海默病）的进程。
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这一发现可能会开启一扇治疗之门，通过控制那些不怎么运动的人的大脑炎症，有可能降低他们患神经退行性疾病的风险或减缓其进展。
在这项新的研究中，这些作者比较了同年龄的马拉松小鼠和久坐小鼠的血液样本。他们表明，输注来自马拉松小鼠的血液可以减少久坐小鼠的神经炎症，并改善其认知能力。此外，他们还分离出了一种血源性蛋白，它似乎在运动的抗神经炎症效果中发挥了重要作用。
炎症和认知健康
论文通讯作者、斯坦福大学医学院神经病学与神经科学教授Tony Wyss-Coray博士说，神经炎症与人类的神经退行性疾病紧密相连。他说，动物研究已表明，神经炎症会诱发神经退行性疾病，而逆转或减少神经炎症可以延长认知健康。
Wyss-Coray说，任何患过流感的人都能体会到引起发烧的病毒感染所带来的认知功能的丧失，“你会变得昏昏欲睡，你会感到脱节，你的大脑不那么好用，你不会记得那么清楚”。
这是感染后全身炎症的结果，至少部分上是如此。当你的免疫系统加强斗争时，炎症会蔓延到你的大脑。神经免疫学家Wyss-Coray说，神经炎症也加剧了阿尔茨海默病和其他神经退行性疾病的进展。他在今年早些时候发表的一项研究中发现了死于COVID-19的人出现大脑炎症的迹象。
人们已经知道，运动能诱发大脑中的一些健康表现，如更多的神经细胞生成和更少的炎症。Wyss-Coray说，“我们发现，这种运动效果在很大程度上可以归因于血液中存在的因子，而且我们有可能将这种效果转移到同龄的、不运动的人身上。”
夜间小鼠马拉松
小鼠喜欢跑步。让笼中的小鼠接触一种直径为几英寸的跑步轮，在没有训练或提示的情况下，它们将用比我们短得多的腿每晚跑上4到6英里（它们白天睡觉）。如果你把跑步轮锁上，小鼠就不会有那么多的运动量，尽管它仍然可以自由地在笼子里来回溜达（大致相当于时不时地到厨房里去拿啤酒或从冰箱里拿点心）。
这些作者在3个月大的实验室小鼠的笼子里装上了功能性或锁上的跑步轮，这些小鼠的代谢相当于25岁的人类。与久坐小鼠相比，一个月的稳定跑步足以使马拉松小鼠大脑中的神经元和其他细胞的数量大幅增加。
接下来，这些作者收集了马拉松小鼠的血液，以及作为对照的久坐小鼠的血液。然后，每隔三天，他们将来自马拉松小鼠或久坐小鼠的血浆（血液中无细胞的部分）注射给其他的久坐小鼠。每次注射的数量相当于接受注射的小鼠总血量的7%至8%。(在人类中，同等数量的血液大约是1/2到3/4品脱）。
Wyss-Coray说，“进行跑步轮运动的小鼠（即马拉松小鼠）更聪明。在两项不同的实验室记忆测试中，注射了马拉松小鼠血浆的久坐小鼠的表现优于接受久坐小鼠血浆注射的同样久坐的小鼠。”
此外，接受马拉松小鼠血浆注射的久坐小鼠比接受久坐小鼠血浆注射的其他久坐小鼠拥有更多的产生神经元的细胞，这些细胞在海马体（一种与记忆和导航有关的大脑结构）中产生新的神经元。
这些作者比较了接受马拉松小鼠血浆注射的久坐小鼠与接受久坐小鼠血浆注射的其他久坐小鼠的海马体中数千个基因的激活水平。在大约2000个激活水平因马拉松小鼠血浆输注而发生变化的基因中，有250个激活水平变化最为显著的基因被认为与炎症过程密切相关，它们的激活水平变化表明接受马拉松小鼠血浆输注的久坐小鼠的神经炎症更低。Wyss-Coray说，“马拉松小鼠的血液显然对大脑起了作用，尽管它是在大脑之外系统地输注的。”
在对马拉松小鼠血液中的蛋白进行检查时，这些作者发现了235种不同的蛋白，与久坐小鼠相比，其中23种蛋白变得较少，26种蛋白变得较多。在这些不同表达的蛋白中，有几种与补体级联---一组由大约30种血源性蛋白组成的蛋白，它们相互作用，启动对病原体的免疫反应---有关。Wyss-Coray指出，补体系统的异常激活导致的慢性炎症似乎会加速许多神经退行性疾病的进展。
一种感兴趣的蛋白
从马拉松小鼠血浆中去除一种称为簇集素（clusterin）的蛋白在很大程度上抵消了它对久坐小鼠大脑的抗炎作用。这些作者们测试的其他蛋白都没有同样的效果。簇集素是一种补体级联的抑制剂，它在马拉松小鼠的血液中的含量比久坐小鼠明显要高。
进一步的实验表明，簇集素与大脑内皮细胞表面上大量存在的受体结合。Wyss-Coray指出，这些细胞在大多数阿尔茨海默病患者中都有炎症，而且他的研究表明，血液内皮细胞能够将循环血液中的化学信号，包括炎症信号，转送到大脑中。
簇集素本身，即使是在大脑之外给送，也能够减少两种不同品系的实验小鼠的大脑炎症，在这些小鼠中，急性全身炎症或与阿尔茨海默病相关的慢性神经炎症已经被诱发。
另外，这些作者发现，在为期6个月的有氧运动项目结束时，20名患有轻度认知障碍（阿尔茨海默病的前兆）的退伍军人血液中的簇集素水平升高了。
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