要是說起運動對人體的好處，這話可就長了。運動可改善人體的新陳代謝，促進骨骼生長，提高骨密度，強健肌肉，提高心肺功能。經(jīng)常運動的人神經(jīng)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)功能得到強化，身手更敏捷、靈活。運動可消耗脂肪，增加肌肉，幫助你減肥和塑型。除了這些生理上的好外，運動還可以給人帶來愉悅感，緩解緊張情緒，減輕壓力……
運動的好處真是數(shù)不勝數(shù)，這也讓其成了科學研究的熱點，尤其是運動在減緩認知老化和神經(jīng)退化方面，一直受到重點關注。有研究表明運動帶來的認知益處，與海馬體內(nèi)的可塑性增加和炎癥減少有關，但對調(diào)節(jié)這些影響的因素和機制仍知之甚少。
2021 年 12 月 8 日，來自美國斯坦福大學醫(yī)學院神經(jīng)病學和神經(jīng)科學系的 Tony Wyss-Coray 團隊在 Nature 雜志上發(fā)表了題為 Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin 的研究性論文，比較了相同年齡的運動小鼠和久坐小鼠的血液樣本，發(fā)現(xiàn)將跑步小鼠的血液輸?shù)骄米∈蟮捏w內(nèi)，可以減少小鼠的神經(jīng)炎癥，并提高他們的認知能力。
此外，研究人員分離出一種血源性蛋白質——clusterin（CLU），該蛋白質似乎在抗神經(jīng)炎癥中發(fā)揮著重要作用。這一發(fā)現(xiàn)可以為治療打開大門，通過控制久坐不動的人的大腦炎癥，降低他們患神經(jīng)退行性疾病的風險或減緩其進展。
圖片來源：Nature
研究內(nèi)容
跑步小鼠的血漿可改善認知
首先，研究者檢測了運動對小鼠海馬體的影響。在小鼠跑步 28 天后，海馬體中整體細胞存活率增加，包括神經(jīng)元（NeuN+ BrdU+細胞）、神經(jīng)干細胞和祖細胞（NSPC；Sox2+ GFAP-細胞）和星形膠質細胞（GFAP+ BrdU+細胞）。
鑒于運動對海馬體的有益影響，研究者將來自運動雄性小鼠的血漿輸入到同窩出生的不運動的小鼠身上，看其是否可以產(chǎn)生運動相同的效果。令人驚奇的是，與輸對照組血漿的小鼠相比，接受運動小鼠血漿的受體小鼠的總增殖細胞、DCX+ 神經(jīng)母細胞和存活細胞數(shù)量顯著增加。然而，存活的成熟神經(jīng)元的數(shù)量并沒有顯著增加，而是導致新產(chǎn)生的星形膠質細胞的存活率增加了兩倍。
此外，輸入運動小鼠的血液后，受體小鼠的空間學習能力和記憶力也得到增強。這些結果表明，運動可以改善小鼠的認知能力，且輸入跑步小鼠的血液后也可以提高受體小鼠的認知能力。
圖片來源：Nature
跑步小鼠的血漿可減少神經(jīng)炎癥
由于跑步小鼠血漿的輸注下調(diào)了免疫和炎癥基因，研究者測試了跑步小鼠的血漿是否可以減少受體小鼠的急性神經(jīng)炎癥。
脂多糖（LPS）是革蘭氏陰性菌外膜的主要成分，通過外周注射 LPS 可以誘導腦血管和中樞神經(jīng)炎癥，模擬與神經(jīng)退行性疾病相關的神經(jīng)炎癥。LPS 注射處理后，導致小鼠海馬體中有 4,936 個基因差異表達。令人興奮的是，輸注跑步小鼠血漿處理治療后，逆轉了大量這些基因的表達。對最重要的 500 個差異表達基因進行通路分析，發(fā)現(xiàn)主要與對細胞因子的反應、先天免疫反應的調(diào)節(jié)、對刺激和細胞因子產(chǎn)生的反應的調(diào)節(jié)相關。總之，這些結果表明運動小鼠的血漿能有效地拮抗海馬體中 LPS 誘導的神經(jīng)炎癥反應。
圖片來源：Nature
跑步改變補體和凝血途徑的蛋白質
研究者接下來探討了跑步如何影響血漿蛋白質組。他們使用質譜分析了跑步小鼠血漿的蛋白質組，鑒定了 235 種蛋白質。在跑步小鼠的血漿中，23 個下調(diào)，26 個上調(diào)。值得注意的是，補體和凝血途徑的蛋白質占顯著變化蛋白質的 26%。蛋白質組學分析還顯示 CLU、補體因子 H（FH）、補體 1 抑制劑（C1INH）的水平增加。這些發(fā)現(xiàn)提示了跑步對大腦中補體和凝血級聯(lián)反應的影響，尤其是在男性中。
圖片來源：Nature
蛋白 CLU 減少海馬體炎癥
為了鑒定跑步血漿中的抗炎成分，研究者在運動小鼠血漿中分別去除了上述發(fā)現(xiàn)的四種蛋白。給小鼠全身注射 LPS 誘導神經(jīng)炎癥，并輸入正常的運動小鼠血漿（IgG 對照抗體）或缺乏 CLU、FH、PEDF 或 LIFR 的運動小鼠血漿處理，8 小時后使用 qPCR 分析小鼠海馬的免疫和炎癥基因表達。值得注意的是，蛋白 CLU 的缺少在很大程度上消除了運動小鼠血漿的抗炎特性，而 FH、PEDF 或 LIFR 的缺失幾乎沒有影響。
為了評估這些觀察結果在人類中的作用，研究人員在 20 名具有輕度認知障礙的患者中進行了實驗，經(jīng) 6 個月的鍛煉干預后，檢測了前 13 種補體/凝血蛋白中的 8 種，包括在小鼠中鑒定的 CLU。與小鼠中的發(fā)現(xiàn)一致，運動患者在運動干預后 CLU 顯著增加，而補體因子 3（C3）、凝血因子 II（FII/凝血酶原）、uPA 和纖溶酶原（PLG）減少。
圖片來源：Nature
結論
神經(jīng)炎癥與人類的神經(jīng)退行性疾病密切相關。動物研究表明，神經(jīng)炎癥會導致神經(jīng)退行性疾病的進展，逆轉或減少神經(jīng)炎癥可以延長認知健康。而運動會改善大腦健康，例如產(chǎn)生更多神經(jīng)細胞和減少炎癥。
本研究發(fā)現(xiàn)，身體進行有氧運動引起的血漿變化，足以概括運動對神經(jīng)發(fā)生和記憶的有益影響，并可以減少未運動的小鼠和神經(jīng)炎癥小鼠的海馬體炎癥。這些影響與補體和凝血途徑有關，其中 CLU 蛋白在抗神經(jīng)炎癥中發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。
「我們發(fā)現(xiàn)，運動的效果在很大程度上可以歸因于血液中的因素，我們可以將這種效果轉移到同齡的、不運動的個體身上」，Wyss-Coray 教授說。她推測，一種增強或模擬 CLU 與大腦內(nèi)皮細胞受體結合的藥物，可能有助于減緩與神經(jīng)炎癥相關的神經(jīng)退行性疾?。ㄈ绨柎暮ＤY）的進展。
聯(lián)系客服
