《科學》：運動真能防痴呆！科學家揭示運動緩解阿爾茲海默氏病，及改善大腦環境的分子機制丨科學大發現

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痴呆癥狀（阿爾茲海默病佔了很大一部分），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癥狀（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

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癥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

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癥狀出現之前，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癥狀卻並沒有減輕，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煉，發現小鼠光進行鍛煉好像也沒啥用。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

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煉的小鼠體檢，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煉的小鼠就沒有了，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

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煉中受益。

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]，還能改善患者的癥狀，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，間接支持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？又到周末，奇點糕準備明天輕裝上陣，出去跑上幾圈，大家要一起嗎？

編輯神叨叨

敲了這麼長時間鍵盤，今日手指的運動量應該足夠我不變傻了吧~什麼，還不夠？再來本Medical Trend，咱們動動眼球~

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, 85–93 (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, 124–130 (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).

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本文作者 | 低溫藝術家 & BioTalker

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