鍛鍊對大腦益處的論調可能聽起來很熟悉。我們大多數人都知道，動起來可以促進心理和神經健康。但是，如果透過這些生化過程，我們可以在無需經歷鍛鍊的痛苦下獲得所有這些大腦益處呢？小鼠實驗已經證明了這種捷徑的可行性。並且有跡象表明，齧齒動物的結果也可能適用於人類。
當從經常鍛鍊的小鼠身上提取的血漿注射到它們久坐不動的同類身上時，久坐不動的小鼠的記憶力得到改善，大腦炎症也減少了。奧運運動員的血液不會被輸注到沙發土豆的手臂中——至少目前還不會。但是，輕度認知障礙患者鍛鍊六個月後，體內一種在跑步小鼠血漿中發現的關鍵蛋白質會增加。這種相同的蛋白質可能能夠將其化學資訊傳遞到臭名昭著且挑剔的血腦屏障，並觸發大腦中的抗炎過程。
這些於 2021 年 12 月 8 日發表在《自然》雜誌上的研究結果，提供了關於鍛鍊如何有益於大腦，以及身體活動增強的分子如何在器官嚴格的守門人之間進行交流的新細節。結果還暗示了肝臟和抗凝系統在這些影響中可能發揮的令人驚訝的作用，並可能為未來鍛鍊藥丸或血漿注射的場景指明方向。
關於支援科學新聞
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您將幫助確保有關塑造我們當今世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
“拼圖正在拼湊在一起，”加州大學舊金山分校解剖學系副教授索爾·維萊達說，他指的是鍛鍊對大腦影響的多系統參與的這些暗示。維萊達沒有參與《自然》雜誌的研究，他和他的同事之前在鍛鍊小鼠血漿中發現了一種蛋白質，可以重新整理衰老小鼠大腦中的神經元。“我們開始在血液中識別出可以針對衰退或病理學不同方面的因素，而這個因素真正突出了影響大腦炎症的血液因素，”他說。“我腦海中不斷浮現的詞是‘融合’。”
在融合的道路上，行為科學家祖琳·德·米格爾（Zurine De Miguel），現任加州州立大學蒙特雷灣分校助理教授，以及她在斯坦福大學和退伍軍人事務部帕洛阿爾託醫療保健系統的同事，首先必須讓小鼠鍛鍊。這些動物全力奔跑了 28 天，然後將它們的血漿轉移到在那段時間內沒有碰過跑步輪的小鼠身上。接受“跑步者血漿”的受體動物在學習和記憶力方面表現出改善。反過來，它們的大腦啟動了產生促進記憶和學習的蛋白質的基因，並顯示出炎症反應減弱。當研究人員故意誘導動物的大腦炎症時，跑步小鼠的血漿也降低了這種反應。
研究小組接下來研究了跑步者血漿中包含的物質。他們發現抗凝蛋白水平升高，包括一種稱為簇集蛋白的蛋白質，它有助於清除細胞碎片。研究人員將注意力集中在這種蛋白質上，測試了從跑步者血漿中剝離簇集蛋白的效果。接受不含簇集蛋白的血漿的久坐不動小鼠的大腦顯示出較少的抗炎活性。
該小組還發現，簇集蛋白很容易附著在形成血腦屏障的細胞上。當他們透過將蛋白質注射到基因改造患有神經退行性疾病的小鼠的迴圈系統中來模擬體育活動的效果時，動物的大腦炎症也減輕了。
最後，研究人員想看看運動是否會導致人體內簇集蛋白升高。他們測量了 20 名患有輕度認知障礙的退伍軍人在結構化體育活動六個月前後的蛋白質水平，發現他們的水平有所增加。
德·米格爾指出，在她和她同事的研究中，雄性和雌性小鼠的結果略有不同。儘管兩組的抗凝蛋白譜相似，但雌性小鼠表現出更大的變異性。德·米格爾說，她們產生的激素會影響抗凝因子，並且一些雌性小鼠在研究期間可能處於性接受階段，這可能解釋了這種更大的變異。
該實驗說明了人們越來越認識到大腦對外來援助的依賴性，而這種援助來自神經禁飛區之外。作者說，肝臟和心臟是最可能的簇集蛋白來源。德·米格爾說，結果表明這兩個器官都是體育鍛煉產生的有益分子的來源。“它們似乎都在與大腦進行對話，”她補充道。
維萊達說，他的小組對衰老小鼠的跑步者血漿的研究也暗示了肝臟的作用。該器官產生一種與動物認知能力改善相關的酶，並且在年長的活躍人群的血液中，同一種酶也增加了。這種與肝臟的聯絡“讓我們感到驚訝，因為當你想到鍛鍊時，肝臟通常不是你關注的重點，”他說。維萊達補充說，有了這一發現，“這些機制開始融合並進入相似的空間。”
儘管體育活動與身體健康密切相關，但過度鍛鍊也可能對身體不利。有跡象表明，一些經常進行高強度體育活動的人可能患肌萎縮側索硬化症的風險增加。“有一些資訊表明，過度鍛鍊會損害您的免疫反應，使您容易感染機會性感染，”德·米格爾說。
如果這些在小鼠身上的效果也在人類身上得到證實，跑步者血漿將如何用作療法？“與我剛開始我的實驗室時相比，我現在更有希望了，因為當時很難想到識別所有這些因素，”維萊達說。“但是現在我們有了候選者，當您擁有這些候選者時，您就可以開始考慮小分子開發。”
德·米格爾說，可能的第一步可能是測試哪些鍛鍊方案會觸發攜帶大腦益處的蛋白質的最大增加。與小鼠一樣，需要體育鍛煉的大腦增強能力的人可以簡單地接受跑步者血漿的注射，在沒有伴隨痛苦的情況下獲得跑步者的益處。