吃一种药丸对大脑的益处相当于定期运动6周

原创 Nicholas Weiler 阿尔茨海默病

锻炼对大脑的好处可以通过一种蛋白质获得，这一发现为帮助保护大脑衰老的药物打开了大门。

加州大学旧金山分校(UC San Francisco)和伊莱和伊迪丝·博德再生医学和干细胞研究中心(Eli and Edythe Broad Center for Regeneration Medicine and Stem Cell Research)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与运动对衰老大脑的好处有关。

这一发现可能会带来新的疗法，为那些由于身体条件限制而无法锻炼的人提供身体活动的神经保护作用。

锻炼是保护大脑免受与年龄相关的认知衰退影响的研究最深入、最有效的方法之一，并且已经证明，锻炼可以改善患有神经退行性疾病(如阿尔茨海默病和额颞叶痴呆)的个体的认知能力，即使是那些具有罕见基因变异，未来不可避免地会患上痴呆症的个体。

但许多老年人由于身体条件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能给身体活动水平低的人带来同样的神经益处的疗法。

该研究于7月9日发表在《Science》杂志上

这项于2020年7月9日发表在《科学》（Science）杂志上的新研究[1]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。在老龄小鼠的血液中，这种蛋白质的水平与认知功能的改善相对应。与UCSF记忆与衰老中心（UCSF Memory and Aging Center）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。

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以药丸的形式出现，研究资深作者Saul Villeda博士说，他是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。

Saul Villeda, PhD

Villeda实验室之前的研究[2]已经证明，存在于幼龄小鼠血液中的生物因子可以使老龄小鼠的大脑恢复活力，相反，老龄小鼠血液中的因子可以使幼龄老鼠的认知能力过早衰退。

这些先前的研究结果使得Villeda实验室的研究生Alana Horowitz和博士后研究员Xuelai Fan研究了血液传播的因子，这些因子也可能带来锻炼的好处，也就是众所周知的以类似于在“年轻血液”实验中看到的方式使老化的大脑恢复活力。

Horowitz和Fan从有规律运动了7周的老龄小鼠身上抽取了血液，并将其注射给不运动的老龄小鼠。他们发现，在四周的时间里，小鼠的记忆力得到了显著的改善。当他们检查这些小鼠的大脑时，他们发现了海马体区域新神经元生成增强的证据，这是一个充分证据，表明锻炼能使人恢复活力。

为了发现血液中哪些特定的生物因子可能是这些效应背后的原因，Horowitz、Fan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种主要来源于肝脏，而且许多蛋白质之前已经被证实与控制人体新陈代谢的功能有关。其中的两个蛋白Gpld1和Pon1在代谢过程中特别重要，研究人员选择对Gpld1进行更详细的研究，是因为之前很少对其功能进行研究。

Vellida说：“我们认为，如果这种蛋白质已经被彻底研究过，就会有人发现这种效应。我想说的是，如果你打算冒险探索一些新事物，你不妨大胆尝试！”

研究小组发现，运动后小鼠血液循环中的Gpld1水平增加，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（Hillblom Aging Network study）收集的人体数据进行分析后发现，与不太活动的老年人相比，健康、爱运动的老年人血液中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龄小鼠的肝脏产生过量的Gpld1，然后测量动物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。

“说实话，我没想到能成功地找到一种分子，可以解释锻炼对大脑的这么多好处。似乎更有可能的是，锻炼会产生许多微小的、微妙的效果，加起来就会产生很大的好处，但这很难区分开来，”Villeda说，“当我看到这些数据时，我完全惊呆了。”

“通过这种蛋白质，肝脏对身体活动作出反应，并告诉衰老的大脑变得年轻，”Villeda补充说，“据我们所知，这是肝脏与大脑交流的一个很好的例子，而没有人知道它的存在。这让我想知道，我们在神经科学中还遗漏了什么，在很大程度上忽略了其他器官可能对大脑产生的戏剧性影响，反之亦然。”

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栓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。

加州大学再生医学和干细胞研究中心

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，以产生它的大脑促进作用，希望能够确定治疗的具体靶点，有朝一日，这些治疗将为衰老的大脑带来许多和锻炼一样的保护益处。

参考文献

Source：University of California San Francisco

Brain Benefits of Exercise Can Be Gained with a Single Protein

References：

[1]. Horowitz AM, Fan X, Bieri G, et al. Blood factors transfer beneficial effects of exercise on neurogenesis and cognition to the aged brain. Science. 2020;369(6500):167-173. doi:10.1126/science.aaw2622

[2].https://www.ucsf.edu/news/2018/02/409856/cognitive-benefits-young-blood-linked-brain-protein-mice

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