圖片來源：Pixabay

眾所周知，運動對于衰老的大腦益處多多，而加州大學(xué)舊金山分校（UCSF）伊萊和伊迪絲博德再生醫(yī)學(xué)和干細(xì)胞研究中心（Eli and Edythe Broad Center for Regeneration Medicine and Stem Cell Research）的科學(xué)家最新的小鼠研究結(jié)果表示，一種先前研究不多的肝臟蛋白質(zhì)可能是產(chǎn)生這一效果的主要原因。這項研究發(fā)現(xiàn)有望催生新型治療手段，讓那些由于身體條件局限無法鍛煉的人也能得到和體育鍛煉同樣的神經(jīng)保護(hù)效果。

在如何保護(hù)大腦免于衰老相關(guān)認(rèn)知減退方面，鍛煉是被研究得最多、也最為有效的方法。鍛煉被證明能夠改善神經(jīng)退行性疾病（比如阿爾茨海默癥和額顳葉癡呆）患者的認(rèn)知能力，甚至還能讓那些因具有罕見基因變體、不可避免會患上癡呆癥的人受益。

但是，許多老年人因為身體條件限制或者身患?xì)埣矡o法定期鍛煉。長久以來，研究人員一直在尋找各種療法，給身體活動量有限的人帶來同樣的神經(jīng)益處。

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發(fā)表在《科學(xué)》雜志的這項研究提出，小鼠鍛煉之后，它們的肝臟會在血液中分泌一種稱為Gpld1的蛋白質(zhì)。血液中這些蛋白質(zhì)的水平與老年小鼠的認(rèn)知功能改善相對應(yīng)。而與UCSF記憶和衰老中心合作的一項研究發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)常鍛煉的老年人血液中，這種酶的水平也得到了提升。但是，研究人員表示，僅僅增加小鼠肝臟產(chǎn)生的Gpld1水平給大腦帶來的好處就和長期鍛煉帶來的效果相同。

“如果有一種藥物能夠產(chǎn)生和鍛煉一樣的效果，那么人人都會服用它?，F(xiàn)在，我們的研究表明，至少其中的某些好處有一天可能可以通過服藥實現(xiàn)。”Saul Villeda博士說道，他是該研究的高級作者，也是UCSF解剖學(xué)系和物理治療與康復(fù)科學(xué)系的助理教授。

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維萊達(dá)實驗室先前的研究已經(jīng)表明，年輕小鼠血液中存在的生物因子能夠讓衰老小鼠大腦再度恢復(fù)活力，同時，反過來，衰老小鼠血液中的生物因子能夠?qū)е履贻p小鼠過早出現(xiàn)與衰老相關(guān)的認(rèn)知衰退。這些研究結(jié)果引起了實驗室的研究生Alana Horowitz和博士后研究員 Xuelai Fan的興趣，她們倆尋找著可能的血液傳播因子，產(chǎn)生和鍛煉一樣的益處，也就是和“年輕血液”實驗中的方式一樣，讓衰老的大腦恢復(fù)活力。

Horowitz和Fan讓老年小鼠定期鍛煉，持續(xù)7周，然后抽取它們身上的血液，注射入完全不運動的老年小鼠體內(nèi)。她們發(fā)現(xiàn)，為期四周的療程大幅改善了年長小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力，類似于在定期鍛煉的小鼠體內(nèi)看到的那樣。在檢查動物大腦時，她們在海馬體發(fā)現(xiàn)了新神經(jīng)元大量產(chǎn)生的證據(jù)，而先前研究早已證明運動鍛煉有益于恢復(fù)海馬體的活力。

為了發(fā)現(xiàn)血液中究竟哪些特異性生物因子在這一現(xiàn)象背后發(fā)生作用，Horowitz、Fan和同事們檢測了運動小鼠和不運動小鼠血液內(nèi)不同可溶性蛋白的含量。研究團(tuán)隊識別出30種候選蛋白質(zhì)，讓他們驚訝的是，其中19種主要來自肝臟，而且許多先前還與控制人體的新陳代謝功能相關(guān)。這些蛋白質(zhì)中有兩種在代謝過程中的作用尤為突出，即Gpld1和Pon1。研究人員選擇深入研究Gpld1，因為以前的研究很少探究它的功能。

“我們認(rèn)為，如果有人早就徹底研究過這種蛋白質(zhì)，也許他們就會碰到這一現(xiàn)象?！盫illeda 說，“我想說，如果你準(zhǔn)備好冒險探索新事物，你可能會發(fā)現(xiàn)了不得的東西！”

團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，在堅持鍛煉的小鼠血液循壞內(nèi)，Gpld1得到了增加，而其水平和改善動物認(rèn)知能力緊密相關(guān)。UCSF記憶和衰老中心希爾布洛姆衰老網(wǎng)絡(luò)（Hillblom Aging Network）研究項目收集到的人類數(shù)據(jù)分析則表明，與那些不怎么運動的老年人相比，健康、積極運動的老年人血液中Gpld1的水平也更高。

為了檢驗Gpld1本身是否會驅(qū)動前面所觀察到的益處，研究人員使用基因工程方法，誘導(dǎo)老年小鼠肝臟分泌過量的Gpld1，然后通過多個認(rèn)知和記憶測試衡量動物的表現(xiàn)。讓他們頗為意外的是，為期3周的治療產(chǎn)生的效果和定期運動6周后的效果相似，同時海馬體中新神經(jīng)元的生長大幅增加。

“說實話，我并沒有期待能成功發(fā)現(xiàn)單個分子會給大腦帶來和鍛煉一樣的這么多好處。鍛煉似乎更可能產(chǎn)生許多微小、精妙的效果，然后逐漸累積起來，產(chǎn)生了巨大好處，但這些效果具體很難一一分離出來?！盫illeda說，“當(dāng)我看到這些數(shù)據(jù)時，我完全驚呆了?！?/p>

“通過這種蛋白質(zhì)，肝臟對體育活動做出響應(yīng)，告訴年邁的大腦要保持年輕活力?！盫illeda補(bǔ)充說，“這是肝臟-大腦交流的重要范例，據(jù)我們所知，之前沒有人知道這種相互作用的存在。這也讓我好奇，在神經(jīng)科學(xué)中我們還錯過了什么其他東西，因為我們很大程度上忽視了其他器官可能對大腦產(chǎn)生的巨大影響，反之亦然?！?/p>

進(jìn)一步實驗表明，肝臟產(chǎn)生的Gpld1不會穿過所謂的血腦屏障，這一屏障保護(hù)大腦，防止血液中有毒物質(zhì)或者感染性物質(zhì)的侵害。然而，這種蛋白質(zhì)可能通過減少全身炎癥和血液凝結(jié)等途徑，對大腦施加影響。眾所周知，血液凝結(jié)和炎癥情況會隨著年齡的增長而增加，而且這與癡呆癥和年齡相關(guān)的認(rèn)知衰退相關(guān)。

如今，實驗室正在展開研究，試圖更準(zhǔn)確地理解Gpld1與其他生物化學(xué)信號傳導(dǎo)系統(tǒng)相互作用、促進(jìn)大腦功能的機(jī)制，希望識別出適用于治療的特異性靶點，從而有一天能夠給衰老的大腦帶來和鍛煉一樣的保護(hù)性好處。

翻譯：阿金

審校：戚譯引

引進(jìn)來源：加州大學(xué)舊金山分校

本文來自：中國數(shù)字科技館