运动你的脑

编译 凌寒

虽然锻炼有益于大脑和认知能力这一概念已经被普遍接受，但精力旺盛的人能够在晚年保持思维敏捷的机制尚不清楚。霍洛维茨（Horowitz）等人论证了锻炼对减缓大脑衰老的有益作用可以通过血浆转移的方式从经常运动的小鼠传递给久待不动的小鼠。作者还提供了令人信服的证据，证明运动对大脑衰老的积极影响至少部分是通过肝脏机制介导的，并为进一步研究确定了极富希望的目标。

人口老龄化日渐严重，对经济、社会和健康造成深远影响，因此，采取促进健康老龄化的干预措施势在必行。据报道，在动物模型中，雷帕霉素和热量限制等维持晚年健康的干预措施可以改善记忆和认知能力，但将此类干预措施应用于人类仍然颇具挑战。诸如异时异种共生（即通过外科手术将年轻和年老的动物连接在一起产生血浆交换）或输注法异时性血浆转移等方法已经引起了相当多的关注，也为恢复小鼠衰老的海马神经元活力提供了很大希望。然而，在减轻实验动物和人类因衰老而引起的脑结构和功能退化方面，定期体育锻炼才是最持久有效的健康增进策略。用体育锻炼来探测大脑衰老的机制也有可能找到能够终生维持大脑健康的新型治疗途径。

霍洛维茨等人将定期运动锻炼的成年或老年小鼠的血浆转移至久待不动的老年小鼠。这一举措促进了新海马神经元的形成，提高了神经营养因子的浓度，并且改善了久待不动的小鼠在行为测试中的认知能力。通过血浆蛋白组学筛选，确定了造成这种影响的潜在循环因子。在研究工作中，作者发现糖基磷脂酰肌醇特异性磷脂酶D1（GPLD1）——一种在肝脏中含量丰富的蛋白质——在小鼠中可被有规律的运动锻炼诱导产生。检测发现，与不常运动的老年人相比，经常运动的老年人（66岁至78岁）血浆中GPLD1浓度也较高。此外，通过体内转染在小鼠肝脏中特异性诱导GPLD1产生足以再现运动对久待不动的小鼠的活力的恢复作用。

肌醇磷酸键可将蛋白质锚定在膜上，而GPLD1可水解糖基磷脂酰肌醇（GPI）中的肌醇磷酸键，并将其释放入循环系统。霍洛维茨等人发现，体内诱导GPLD1产生后，GPLD1的这种活性对于改善认知和促进海马神经发展十分必要。有趣的是，无论是肝脏还是循环系统中GPLD1的浓度都不会随着年龄的增长而下降，而且GPLD1似乎也并没有从循环系统中进入大脑。这表明GPLD1对海马体的有益作用可能涉及到由外周器官释放的中介因子，这些中介因子能够进入大脑直接作用于海马体。这一概念得到了一些研究的支撑，如有研究证明锻炼可以诱导肌肉过氧化物酶体增殖物激活受体—γ辅活化因子1α（PGC-1α）的产生，最终导致循环系统中鸢尾素（一种直接作用于大脑的肌细胞因子）浓度的增加。因此，确定循环GPLD1的组织水平靶点以及由此引起的可穿越血脑屏障的循环因子的改变，对于理解其对大脑的直接作用机制至关重要。霍洛维茨等人认为，凝血和补体信号级联有可能是介导GPLD1作用的中介因子；但是，需要进行进一步研究以充分了解它们的作用。

尽管GPLD1的增加对海马神经发生和行为结果的影响已被霍洛维茨等人在小鼠身上进行了测试，但是它对其他大脑衰老标志的影响还需要进一步测试，这些大脑衰老标志包括神经炎症、突触修剪以及已被证明的能够导致年龄相关认知能力下降的神经生理性缺陷。GPLD1在经锻炼的小鼠和精力旺盛的人体内都有所增加，该观察结果强调了这一发现的稳健性以及对未来转化研究的潜力。通过血浆转移运动锻炼带来的功能性益处的能力，增加了目前科学家对血浆复壮的兴趣，并将其作为延缓或逆转衰老过程的干预手段。然而，血浆供应与取用所涉及的固有的安全和伦理问题仍有待解决。这些发现也与曾经一份从反面验证的报告结果相一致，该报告显示衰老以及外围肌肉损伤的负面影响可以通过血浆在小鼠之间转移。人们通常认为运动只能预防与年龄相关的变化，但霍洛维茨等人研究中的一项重要发现表明，运动也有返老还童的效果。这一点强调了运动对延缓衰老有广泛和积极影响的重要性。未来的研究关注如何确定发挥这些有益作用所需的运动强度、持续时间和频率，尤其是针对人类群体。这是运动的急性作用还是长期活动的结果（小鼠使用跑步轮运动＞40天）是需要回答的核心问题。这些发现，连同正在进行的临床研究，将有助于向公众提供循证知识，以指导他们进行体育运动，以促进大脑的健康型衰老。

资料来源 Science