锻炼对大脑的益处可以通过一种蛋白质获得

根据加州大学旧金山分校(UC San Francisco) Eli和Edythe Broad再生医学和干细胞研究中心的科学家在小鼠身上进行的一项新研究，一种很少被研究的肝脏蛋白质可能是运动对衰老大脑的众所周知的好处的原因。这一发现可能会带来新的治疗方法，为那些由于身体限制而无法锻炼的人提供身体活动的神经保护作用。

锻炼是被研究得最好和最有效的保护心脏的方法之一大脑从与年龄相关的认知能力下降并被证明可以改善患有神经退行性疾病(如阿尔茨海默病)的个体的认知能力额颞叶痴呆——即使是那些不可避免地会导致痴呆的罕见基因变异。

但许多老年人不能经常锻炼的原因是什么物理限制长期以来，研究人员一直在寻找能给身体活动水平低的人带来同样神经益处的疗法。

这项新研究发表于2020年7月9日科学，表明在老鼠锻炼后，它们的肝脏会向血液中分泌一种名为Gpld1的蛋白质。血液中这种蛋白质的水平与老年小鼠认知功能的改善相对应，与加州大学旧金山分校记忆和衰老中心的一项合作发现，定期锻炼的老年人血液中这种酶的水平也升高了。但研究人员表明，仅仅是增加小鼠肝脏产生的Gpld1的数量，就能给大脑带来许多与定期锻炼相同的好处。

“如果有一种药物能产生和锻炼一样的对大脑的好处，每个人都会服用它。现在我们的研究表明，至少有一部分的好处可能有一天会以药片的形式出现，”研究的资深作者Saul Villeda博士说，他是加州大学旧金山分校解剖学和物理治疗与康复科学系的助理教授。

维尔达的实验室此前已经证明了这一点生物因素存在于幼鼠血液中的能使之恢复活力老鼠大脑老化相反，老龄小鼠血液中的因素会导致年轻小鼠过早的年龄相关认知能力下降。

这些先前的研究结果促使维莱达实验室的研究生Alana Horowitz和博士后研究员Xuelai Fan博士继续研究血液传播的因素，这些因素可能也会带来锻炼的好处，众所周知，锻炼也可以恢复活力衰老的大脑与实验室的“年轻血液”实验相似。

霍洛维茨和范从定期锻炼7周的老年小鼠身上提取血液，并将其注射给不运动的老年小鼠。他们发现，经过4周的治疗，老年小鼠的学习和记忆能力有了显著改善，这与经常锻炼的小鼠的情况类似。当他们检查这些动物的大脑时，他们发现了在被称为海马体的区域新神经元产生增强的证据。海马体是证明运动能使人恢复活力的有力证据。

去发现生物因素霍洛维茨、范和同事们测量了活跃小鼠和不运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，其中19种蛋白质主要来自肝脏，其中许多蛋白质此前与控制身体新陈代谢的功能有关，这让他们感到惊讶。其中两种蛋白质——Gpld1和pon1——在代谢过程中特别重要，研究人员选择更详细地研究Gpld1，因为之前很少有研究调查它的功能。

维勒达说:“我们认为，如果这种蛋白质已经被彻底研究过，就会有人偶然发现这种效应。”“我想说的是，如果你想冒险探索新事物，不妨做大一点!”

研究小组发现，运动后小鼠的血液循环中Gpld1增加，并且Gpld1水平与动物认知表现的改善密切相关。加州大学旧金山分校记忆与衰老中心希尔布洛姆衰老网络研究收集的人类数据分析显示，与不太活跃的老年人相比，健康、活跃的老年人血液中的Gpld1也有所升高。

为了测试Gpld1自身是否能促进所观察到的锻炼益处，研究人员使用基因工程技术诱导老龄小鼠的肝脏过度产生Gpld1，然后测量动物在多种测试中的表现，这些测试测量了认知和记忆的各个方面。令他们惊讶的是，三周的治疗产生的效果与六周的定期锻炼相似，同时海马区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个单一分子，可以解释锻炼对大脑的这么多好处。这似乎更有可能锻炼会产生许多微小而微妙的影响，这些影响加起来会产生巨大的好处，但这些好处很难被分离出来。”Villeda说。“当我看到这些数据时，我完全惊呆了。”

维尔达补充说:“通过这种蛋白质，肝脏对身体活动做出反应，并告诉衰老的大脑要变得年轻。”“据我们所知，这是肝脏与大脑交流的一个显著例子，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，因为我们在很大程度上忽略了其他器官可能对大脑产生的显著影响，反之亦然。”

进一步的实验室实验表明，肝脏产生的Gpld1不会通过所谓的血脑屏障，而血脑屏障可以保护大脑免受血液中有毒或感染性物质的伤害。相反，这种蛋白质似乎通过减少全身炎症和凝血的途径对大脑产生影响。这两个血已知凝血和炎症随着年龄的增长而升高，并与痴呆和年龄相关的认知能力下降有关。

目前，该实验室正致力于更好地了解Gpld1是如何与其他生化信号系统相互作用，产生促进大脑发育的效果的，希望找到治疗的具体靶点，有朝一日可以提供许多保护作用锻炼的好处对于衰老的大脑。

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