科学家发现运动产生的鸢尾素,对阿茨海默病有重大意义

科研结果显示,除了强身健体、提神醒脑、减少疾病等这些众所周知的好处外,运动还被发现对于目前全球日趋严重的阿尔茨海默病(AD)有预防作用。

2019年1月8日,巴西科学家Fernanda Felice教授带领的研究团队发现,运动(游泳)时肌肉释放的一种叫做鸢尾素的激素,可以进入大脑,增加大脑海马体中鸢尾素的水平,从而拯救因AD造成的突触可塑性和记忆能力损失。这项研究对于AD的预防和治疗有重要的指导意义,相关论文发表在著名学术期刊《自然医学》上[2]。

AD大脑的一个突出特点就是β-淀粉样蛋白和tau蛋白的沉积,并且出现了能量代谢异常的现象,包括葡萄糖摄入减少和胰岛素抵抗等。此外,AD还与代谢异常有关,例如二型糖尿病患者患AD的风险更高[3]。

之前有研究发现,治疗代谢类疾病有助于减少AD的发生。再结合运动能够预防AD的研究。这些证据暗示AD、运动、代谢这三者之间存在着某种不为人所知的联系[3]。
2012年,哈佛大学的Bruce Spiegelman教授团队发现,运动会刺激细胞释放一种新的激素——鸢尾素。鸢尾素能作用于皮下脂肪,促进白色脂肪转化成米色脂肪[4]。

随后,科学家又发现鸢尾素还具有保护神经[5]、增加皮质骨量[6]、减少骨丢失[7]等作用。前不久,我们刚报道了Spiegelman教授团队找到了鸢尾素受体的研究。

《自然医学》:游泳拯救认知!科学家发现运动产生的鸢尾素,能够增加阿尔茨海默病大脑突触连接,改善记忆力 | 科学大发现鸢尾素的作用考虑到鸢尾素与运动、代谢的关系,以及其所具有的神经保护功能。Fernanda教授猜测, 鸢尾素可能就是连接运动与AD的信使。

于是,Fernanda团队检测了AD小鼠和AD患者的脑脊液及海马体,发现这些部位鸢尾素的水平确实降低了。

随后,他们还证实,鸢尾素减少的后果确实很严重。将正常小鼠的鸢尾素下调后,小鼠海马体的突触可塑性以及记忆能力都受到了严重损害。

那么增强AD小鼠大脑中鸢尾素的水平会有什么效果呢?研究人员发现,当AD小鼠海马体中鸢尾素水平提升后,海马体中神经突触的连接明显增多。与此同时,小鼠的记忆能力也增强了,在迷宫实验中表现得更加出色。

《自然医学》:游泳拯救认知!科学家发现运动产生的鸢尾素,能够增加阿尔茨海默病大脑突触连接,改善记忆力 | 科学大发现APP/PSA ΔE9为AD小鼠模型AdFNDC5指过表达鸢尾素
不仅如此,增强鸢尾素表达还能能减少β-淀粉样蛋白与神经元的结合,降低可溶性β-淀粉样白-42(Aβ42)的水平。不过,不可溶的Aβ42并没有受到影响。

《自然医学》:游泳拯救认知!科学家发现运动产生的鸢尾素,能够增加阿尔茨海默病大脑突触连接,改善记忆力 | 科学大发现鸢尾素表达能减少β-淀粉样蛋白与神经元的结合
此外,鸢尾素水平的上升还提高了各种与突触连接相关的基因表达,比如cAMP信号通路相关基因的表达。这条通路在记忆形成中发挥着重要作用。
总之,增强鸢尾素的表达对患有AD的大脑具有多方面的好处。

前面我们提到过,运动能刺激鸢尾素的分泌,而鸢尾素又能缓解AD病情。那么由运动产生的鸢尾素是否真的能影响到大脑?

研究人员让小鼠们完成了一项为期5周,每周五天,每天1小时的游泳训练。然后对这些小鼠进行检测,发现它们大脑中鸢尾素水平确实有所恢复,记忆能力得到提升。而且,海马体中细胞因子和突触连接也增加了。

《自然医学》:游泳拯救认知!科学家发现运动产生的鸢尾素,能够增加阿尔茨海默病大脑突触连接,改善记忆力 | 科学大发现游泳后,受β-淀粉样蛋白影响的小鼠记忆力恢复
随后,研究者们还进一步证实,大脑情况的改善确实来自于运动产生的鸢尾素。

研究者分别在小鼠的外周血液系统中增加或减少鸢尾素,发现都能影响到小鼠海马体中鸢尾素的含量,进而影响到小鼠的突触连接和记忆能力。这表明外周血液循环中的鸢尾素确实能进入大脑,而运动产生的鸢尾素是释放到血液中的。

这项研究揭示了鸢尾素信号通路与AD之间的联系,并发现增加外周血液系统中鸢尾素的含量可能是治疗AD的潜在策略。此外,该研究还建立起了运动预防和改善AD的完整联系。

《自然医学》:游泳拯救认知!科学家发现运动产生的鸢尾素,能够增加阿尔茨海默病大脑突触连接,改善记忆力 | 科学大发现运动改善AD的机制在以后的研究中,科学家会继续探索鸢尾素信号在大脑中发挥作用的具体方式,比如找到大脑中鸢尾素的受体等。

不过,本文作者也提到,虽然AD患者脑脊液中鸢尾素的含量降低,但血液中鸢尾素的含量并不受影响。而且,鸢尾素减少只发生在中期到晚期的AD患者中,轻度认识障碍的患者并没有这种现象。这说明鸢尾素减少并不是引起AD患者早期认知障碍的原因。但随着疾病的进程,鸢尾素的减少加剧了认知障碍。

也就是说,鸢尾素损失是AD造成的,而非AD的病因。因此,我们对AD的研究仍任重道远。

不过无论如何,这次的发现对于改善AD的病情仍然具有重要的指导意义。对于无法运动的老年AD患者来说,开发激活鸢尾素信号通路的药物,或许是一个不错的选择。而对于精力“充沛”的智力人来讲运动能增加突触可塑性,增强记忆力,并能预防AD,何乐而不为呢?

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