运动对阿尔茨海默病的影响

付绍婷

(华东师范大学体育与健康学院 上海 200241)

阿尔茨海默病是一种广发于老年人的神经退行性疾病,以进行性认知功能障碍和记忆能力损伤为主要临床症状,主要表现为大脑皮质细胞内神经原缠结,细胞外老年斑和神经细胞缺失。它不仅影响病人的生活质量,而且给家庭和社会带来沉重负担。目前关于阿尔茨海默病的发病机制尚不明确,只是从不同角度提出了几种假说,包括：β-淀粉样蛋白毒性学说、神经元纤维缠结学说、胆碱能损伤学说、钙平衡失调学说等。近年来氧化应激学说是当前研究的热点,它与Aβ沉积学说、tau蛋白理论、金属离子中毒学说［1］等均紧密相联。研究表明,适宜的运动训练可以提高体内SOD、CAT等抗氧化酶的活性,增强清除自由基的能力,预防和减缓阿尔茨海默病的发生和发展,因此运动训练可能是防止AD的一种潜在治疗方法,本文在查阅相关文献的基础上分析了氧化应激与AD以及运动对抗氧化能力的关系作阐述。

1 自由基与阿尔茨海默病

自由基是指外层轨道上含有不配对电子的原子、分子或原子团,这些未配对的电子具有获取电子的倾向,因此它们的化学性质活泼,反应性极强,可以和体内一些物质发生连锁反应导致生物膜破坏、生物分子交联、灭活及一些生理和生化过程发生紊乱。正常生理情况下,机体内存在着内源性抗氧化系统维持着氧化还原的平衡。在脑老化的过程中,抗氧化能力下降,神经元细胞膜上的不饱和脂肪酸被氧化,产生大量的自由基,包括超氧阴离子自由基(O2

-)、H2O2、脂质过氧化物和羰自由基等[2],这些自由基会通过与Aβ、tau蛋白相互作用,促进老年痴呆的形成。

1.1 自由基与A β

Aβ是AD患者的脑内老年斑的主要成分,脑内Aβ来源于其前体β淀粉样蛋白(amyloid precursor protein,APP)的水解,有Aβ-40和Aβ-42两种。VED CHAUHAN 等人[3]研究认为ROS可以激活β分泌酶和γ分泌酶,APP通过淀粉样蛋白途径裂解,Aβ含量增多,Aβ可以产生自由基,自由基又可以进一步促进Aβ的聚集,形成恶性循环,进一步加重了阿尔茨海默病的发展。Butterfield DA等人[4]研究还发现,Aβ的氧化阻断了谷氨酸对谷氨酸转移酶和谷氨酸合成酶兴奋性毒性的调节,导致Ca2+的动态平衡紊乱,增加了自由基的生成,最终导致细胞死亡。

1.2 自由基与tau蛋白

神经元缠结是AD的另一主要特征,主要成分是过度磷酸化的tau蛋白,主要存在于大脑新皮质的锥体细胞及海马区。Tau蛋白是人脑中正常存在的磷蛋白,位于轴索和神经元胞体中,在相同的微管中间形成横桥,并与其它细胞骨架系统一起保证细胞内物质运输,故又称为微管相关蛋白。当tau蛋白高度磷酸化时,就会丧失与微管的结合能力,破坏细胞骨架稳定,导致分子间广泛交叉聚集形成双螺旋纤维(PHF),PHF是神经元缠结的主要组成成分。体内tau蛋白的磷酸化程度受蛋白激酶和磷酸激酶的调节,ROS可以导致体内钙离子稳态失调,大量内流的Ca2+激活钙依赖性蛋白激酶及钙调蛋白激酶,促进Tau蛋白异常磷酸化。此外,ROS又可通过抑制能量代谢代偿性激活糖原合成激酶-3β(GSK-3β)代偿性激活,进一步加重tau蛋白的磷酸化。

2 不同方式的运动训练对抗氧化酶的影响

2.1 耐力训练对抗氧化酶的影响

研究表明,虽然运动过程中交感神经兴奋,刺激机体的耗氧量增加,ROS的释放增多,氧化应激加重,上调抗氧化防御系统的防御能力,但是长时间的耐力训练可以使机体的抗氧化系统产生适应性变化,减少氧化损伤。Hyun等[5]研究发现,长时间的耐力训练促进葡萄糖转运蛋白-1(GLUT-1)和脑源性神经营养因子(BDNF)等蛋白质的表达增加,诱导包括超氧化物岐化酶-1(SOD-1)、过氧化酶(CAT)和Bc-l 2的基因表达,增强机体抗氧化能力,使神经元免受氧化应激及兴奋毒性脑损伤,预防和延缓AD发生。Yea-Huyn Leem等人[6]研究发现,3个月的跑台有氧运动后,Tg/htau23转基因小鼠总的SOD和过氧化氢酶的活性上升了。运动训练产生的这种适应性变化与运动强度有关,适宜的运动强度可以增加抗氧化酶的含量和活性,运动负荷过大会产生相反的效果,姚军成[7]等人对雄性SD大鼠研究发现,一般负荷的游泳训练可以提高大脑内SOD含量,过度负荷的刺激反而降低了大脑内的SOD含量。

2.2 抗阻训练对抗氧化能力的影响

抗阻训练是指完全依靠力量克服一定外界阻力的运动,阻力可来自他人、自身、重力、专门器械、杠铃、哑铃、弹簧、弹力带等,是增强肌肉力量和耐力的练习方式。近来研究发现,跟耐力训练一样,都可以提高机体的抗氧化能力,王立丰[8]等人对SAMP8雄性小鼠研究发现,抗阻训练可以提高总SOD、CAT抗氧化酶的活性,减缓氧化损伤,李海鹏[9]等人研究亦发现,8周的爬梯运动虽然未能减少氧化损伤,也提高了T-AOC、SOD、CAT的活性。

综上所述,抗阻和耐力训练都可以提高机体的抗氧化能力,增强机体清处自由基的能力,改善学习记忆能力,延缓阿尔茨海默病的发生和发展。但运动强度要适宜,运动负荷过大将会产生相反的效果。

3 结语

阿尔茨海默病是一种多发生在老年,以进行性认知障碍和记忆力损伤为主要临床症状的神经系统退行性疾病,不仅严重影响患者的生活质量,而且给家庭和社会带来沉重的负担。随着世界人口趋向老龄化,阿尔茨海默病患者越来越多,已经成为现在医学亟待解决的问题之一。近年来研究发现,脑内过量的自由基可以通过不同的途径导致老年性痴呆,与Aβ毒性,tau蛋白磷酸化导致的神经元缠结有密切关系,而适宜的运动训练可以提高机体的抗氧化酶活性,增强机体清处自由基的能力,对阿尔茨海默病有一定的缓解作用,可是具体的机制还不是很清楚,需要进一步研究。

[1]陈艳杏,孙圣刚.阿尔茨海默病中的钙紊乱机制研究进展[J].国际神经病学神经外科学杂志,2009,36(5)：441-444.

[2]Smith M A,Rottkamp CA,Nunomura A,etal.Oxidative stress in Alzheimer＇s disease [J].Biochimicaet Bio physica Acta(BBA)Molecular Basis of Disease,2000,1502(1)：139-144.

[3]SKOVRONSKY DM,LEE VM,TROJANOWSKI JQ.Neurodegenerative disease：new concepts of pathogenesis and their therapeutic implications[J].Annu Rev Pathol,2006,1：151-170.

[4]Butterfield DA,Griffin S,Munch G.Amyloid β-peptide and amyloid pathology are central to the oxidative stress and inflammatory cascades under which Alzheime r＇s disease brain exists[J].Alzheimer Dis,2002,4：193-201.

[5]Hyun Seob UM.Exercise training acts as a therapeutic strategy for reduction of the pathogenic pheno types for Alzheime＇rs disease in an NSE /APPsw-transgenic model[J].Int.J.Mole.Med,2008(22)：529-539.

[6]UM HSKANG EB,LEEM YH.Exercise training acts as a therapeutic strategy for reduction of the pathogenic phenotypes for Alzheimer＇s disease in an NSE/APPsw-transgenic model[J].International Journal of Molecular Medicine,2008,22(4)：529-539.

[7]姚军成,赵志伟,宗有智.不同负荷游泳训练对大鼠大脑及小脑皮质SOD含量的影响[J].西安体育学院学报,2005,22(2)：68-71.

[8]王立丰,李海鹏，王静，等.抗阻训练对小鼠骨骼肌DNA损伤、脂质过氧化及抗氧化能力的影响[J].体育学刊,2010,17(8)：107-111.

[9]李海鹏,卢健.爬梯运动对Sarcopenia小鼠骨骼肌氧化应激状态的影响[J].体育研究与教育，2011,26(6)：108-110.