運動如何“清潔”阿爾茨海默症大腦

為治療與年齡相關的痴呆症和記憶喪失提供了潛在的線索

對於全球5000萬患有阿爾茨海默症的患者來說,今年早些時候製藥巨頭宣佈將停止對治療藥物的研究,無疑是令人沮喪的。考慮到預計到2050年,全球將有1億人被診斷出患有阿爾茨海默症,而且可能沒有任何醫療手段來改善他們的生活質量,這個訊息就更令人沮喪了。

不過,治療藥物的研發似乎迎來了一線生機。新的研究表明,體育鍛煉可以“清理”患有阿爾茨海默症的小鼠大腦中的惡劣環境,從而使海馬體(大腦中參與記憶和學習的結構)中的新神經細胞能夠促進認知能力的提高,例如學習和記憶。這些發現暗示,富集海馬體環境以促進細胞生長和存活的藥物可能有效恢復人類阿爾茨海默症患者的大腦健康和功能。

患有阿爾茨海默症的患者的大腦是一個充滿有害神經細胞垃圾(澱粉樣斑塊和神經原纖維纏結)的惡劣地方,並且伴隨著嚴重的認知能力下降,例如記憶喪失,神經細胞和連線會急劇減少。以破壞這些有害垃圾(特別是澱粉樣斑塊)為目標來恢復大腦功能,一直是許多臨床試驗失敗的根源。這種徒勞促使人們重新評估澱粉樣蛋白假說,該假說是基於澱粉樣斑塊的毒性積累而得出的阿爾茨海默症病理學的中心教條。


支援科學新聞報道

如果您喜歡這篇文章,請考慮透過 訂閱來支援我們屢獲殊榮的新聞報道。 透過購買訂閱,您將有助於確保有關當今塑造我們世界的發現和想法的有影響力的故事的未來。


與此同時,也有跡象表明運動在預防阿爾茨海默症方面發揮作用,但具體如何發生以及如何利用它進行治療仍然難以捉摸。研究表明,運動可以產生生化變化,從而使大腦環境更加肥沃,從而修復神經細胞的健康。此外,運動可以誘導與阿爾茨海默症病理相關的修復性變化,並改善海馬體中神經細胞的生長和連線,這一過程稱為成人海馬神經發生。出於這些原因,作者 Choi 等人探討了運動誘導的作用和海馬神經細胞的生長是否可以用於治療阿爾茨海默症,以恢復大腦功能。

                                                                                                                                 

研究人員發現,與久坐不動的小鼠相比,阿爾茨海默症小鼠模型的運動動物的記憶力大大增強,這是由於成年海馬神經發生得到改善以及一種稱為 BDNF 的促進腦細胞生長的特定分子的含量增加。重要的是,他們可以透過使用基因(注射病毒)和藥物手段的組合來增加海馬細胞的生長和 BDNF 水平,從而恢復患有阿爾茨海默症的小鼠(但沒有運動)的大腦功能,特別是記憶。另一方面,在阿爾茨海默症早期阻斷海馬神經發生會使神經細胞健康在後期惡化,導致海馬體退化,並隨後導致記憶功能下降。這提供了臨床前概念證明,即增加成人海馬神經發生和 BDNF 水平的藥物組合可以改變疾病程序或完全預防阿爾茨海默症。

這項工作表明,澱粉樣蛋白假說(即阿爾茨海默症是由澱粉樣斑塊的沉積引起的)似乎並不樂觀。在這項研究中,表明消除澱粉樣斑塊對於改善記憶缺陷並非必要,這與在健康個體的大腦中也發現斑塊的證據是一致的。相反,我們可能正在尋找一種基於促進更健康的大腦環境和成人海馬神經發生的、新的和改進的阿爾茨海默症基本理論。

但是,應該對這一令人鼓舞的訊息保持謹慎,阿爾茨海默症的小鼠模型因無法轉化為人類而臭名昭著,因此,在小鼠中有效的治療方法在人類中失敗了。此外,即使這些發現轉化為人類,它也可能僅適用於具有與所用小鼠模型相關的遺傳成分的一小部分阿爾茨海默症患者。未來的研究需要在模仿已知阿爾茨海默症遺傳環境範圍的小鼠模型中重複這些結果,更重要的是,要證明其對人類疾病的醫學相關性。

在將這些發現轉化為人類患者之前,仍然需要進行大量研究來確定藥物或藥品是否可以透過使用 BDNF“清理”大腦並刺激神經發生來模擬運動的效果——運動模擬劑,從而對抗阿爾茨海默症。目前,在實驗室中向動物施用 BDNF 的方法(直接注射到大腦中)對於人類使用而言並不理想,並且刺激海馬神經發生的化合物仍然難以捉摸。

未來,試圖產生藥物手段來模仿和增強運動的好處(運動模擬劑),以增加成人海馬神經發生以及 BDNF,可能有一天會為改善阿爾茨海默症患者的認知能力提供有效的方法。此外,在疾病的早期階段增加神經發生可能有助於防止神經元細胞在疾病後期死亡,從而提供一種潛在的、強大的疾病修飾治療策略。

Are you a scientist who specializes in neuroscience, cognitive science, or psychology? And have you read a recent peer-reviewed paper that you would like to write about? Please send suggestions to Mind Matters editor Gareth Cook. Gareth, a Pulitzer prize-winning journalist, is a contributing writer at The New York Times Magazine and can be reached at garethideas AT gmail.com or Twitter @garethideas.

Jonathan D. Grinstein, PhD, is a biomedical researcher turned freelance science writer based out of San Diego. His writing explores the intersection of neuroscience and mental health. You can find out more about his work here.

More by Jonathan D. Grinstein
© .