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運動小鼠血液可讓懶惰伙伴大腦“返老還童”

時間:2020-07-13 09:51:25 來源:中國科學報

  眾所周知,運動可以使大腦變敏銳。經常鍛煉身體的人和小鼠在認知測試中的表現更好,而老年人進行體育鍛煉還可以降低其患癡呆癥的風險。


  而近期科學家的一個驚人發現,或許會為那些不能運動或者不愛運動的人帶來福音。據《科學》報道,研究人員發現注射經常鍛煉的小鼠血液可以使懶惰小鼠的大腦活躍起來。


  這種作用源于血液中一種特定的肝蛋白質。它未來可能會變成一種藥物,將運動為大腦帶來的益處傳遞給那些難以離開床和椅子的年老或虛弱的人。


  “會不會因為你血液中存在某些東西,你的大腦就認為你已經鍛煉過了呢?”美國加州大學舊金山分校研究員Saul Villeda問道。


  這項新發現源于Villeda的實驗室和其他研究人員對嚙齒動物的研究。他們發現,年輕小鼠的血液可以使年老小鼠的大腦和肌肉恢復活力。


  一些研究小組聲稱找到了能解釋這種“年輕血液”益處的特定蛋白質。其中,Villeda小組的研究生Alana Horowitz和博士后Xuelai Fan懷疑不只是年輕,運動也能通過血液產生類似的益處。


  為了進一步驗證猜想,研究人員把滾輪放在一個裝滿小鼠的籠子里,這些白天不活躍的小家伙晚上會在上面跑上幾英里。研究人員從籠子里經過6個星期滾輪鍛煉的老年或中年小鼠身上采集血液,然后把這些血液輸送給在沒有滾輪的籠子里的老年小鼠。


  研究人員在3周內給未運動的老年小鼠輸送了8次血液,發現它們在學習和記憶測試(如在迷宮中尋找出路)上的表現幾乎和運動的小鼠一樣好。而對照組的未運動老年小鼠沒有被輸送血液,它們的測試表現就沒有進步。


  該試驗顯示,從運動小鼠身上獲取血液的老年小鼠海馬體(一個參與學習和記憶的大腦區域)中長出了大約兩倍的新神經元。這種變化與直接運動的小鼠相同。


  隨后,研究人員尋找小鼠運動時血液中含量上升的蛋白質,這種蛋白質由小鼠肝臟的一種名為糖基磷脂酰肌醇—特異性磷脂酶D1(Gpld1)產生。


  當科學家們將Gpld1基因注入未運動小鼠的尾靜脈時,其傳遞到肝臟可以使器官產生相應的酶。小鼠的認知能力和大腦神經元的生長在3周后得到了改善,其改善程度與它們從運動小鼠身上獲得血液的效果差不多。


  研究小組還發現,一組經常鍛煉的老年人血液中Gpld1濃度明顯高于不經常鍛煉的老年人,這表明上述小鼠的研究結果可能在人身上也成立。


  研究人員在運動小鼠的大腦中沒有發現太多的Gpld1,它似乎沒有直接穿過血腦屏障。它對大腦的促進作用可能是通過割裂許多類型細胞膜上某些蛋白質來實現的。隨后,這些細胞釋放出來的分子進入血液,降低炎癥和血液凝固度,而后者與老年癡呆癥和認知能力下降有關。


  Villeda研究小組希望能開發出一種具有相同效果的藥物,并將其應用于體弱無力、無法運動的老年人。


  相關論文信息:https://doi.org/10.1126/science.aaw2622


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