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运动使人更聪明的科学论证
送交者: 柳浪美 2022年03月17日11:37:11 于 [健康生活] 发送悄悄话

运动使人更聪明的科学论证

 

说起运动对人体的好处,这似乎已是老生常谈了。

当今,有点文化的人都懂得,运动可改善人体的新陈代谢,促进骨骼生长,提高骨密度,强健肌肉,提高心肺功能。人经常运动,可强化神经系统的调节功能,身手更敏捷、灵活。并且运动可消耗脂肪,增加肌肉,帮助减肥和塑型。

当然,除了这些生理上的益处外,运动还可以给人带来愉悦感,缓解紧张情绪,减轻压力……

正如伏尔泰的一句名言:“生命在于运动”。

每天坚持恰当的运动有益于身体健康。运动不但能改善代谢健康,而且可帮助预防心脑血管疾病和糖尿病等,甚至一些研究也表明运动锻炼可以降低癌变症的风险。

运动的好处真是数不胜数,这也让这一命题成为科学研究的热点。

那么,运动在减缓认知老化和神经退化方面,会带来哪些帮助呢?这个问题一直受到科研人员的重点关注。

近期,美国斯坦福大学医学院神经病学和神经科学系的 Tony Wyss-Coray 团队在 Nature 杂志上发表一篇研究性论文,题为 Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin (运动后血浆通过簇集蛋白增强记忆力,抑制大脑炎症)。

他们进行了一个非常有意义的实验。真是这个实验结果引领他们打开了一扇探究运动与脑力相关的大门。

研究小组将相同年龄小鼠随机分为两组,一组小鼠使用跑步机坚持运动,另一组则是作为对照的不运动小鼠。28天后,研究人员分别采集了两组小鼠的血浆。首先比较了相同年龄的运动小鼠和久坐小鼠的血液样本,确定运动锻炼可使小鼠诱导神经可塑性,改善认知能力,减少炎症反应。

然后,将这些血浆分别注射到另一组不运动的年轻小鼠体内。

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研究人员惊奇地发现,注射了运动小鼠血浆的久坐小鼠,其海马细胞增殖和存活率显著增加。这些小鼠的神经炎症减少,对环境和空间的学习认知能力以及记忆力也有所增强。

有趣的是,这积极的反应与在运动小鼠体内观察到的由跑步产生的直接效应类似。

是什么因素导致了这种现象的发生呢?

研究团队对运动小鼠的血浆成分进行了蛋白质组学分析后,发现一些特定的细胞抗炎因子,比如一种血源性蛋白质——簇集蛋白 (clusterin),在小鼠运动锻炼之后其含量水平明显提高。该蛋白质似乎在抗神经炎症方面发挥着重要作用

进一步研究提供了以下四方面的科学证据:

1)运动锻炼可对抗脂多糖诱导的神经炎症。输注运动小鼠血浆处理治疗后,大量逆转了脂多糖诱导的基因表达。对最重要的 500 个差异表达基因进行通路分析,发现主要与对细胞因子的反应、先天免疫反应的调节、对刺激和细胞因子产生的反应的调节相关。由此表明,运动小鼠的血浆能有效地拮抗海马体中脂多糖诱导的神经炎症反应。静脉注射簇集蛋白在急性大脑炎症小鼠模型和阿尔茨海默病小鼠模型上也均表现出抗炎作用。一句话,运动小鼠的血浆可减少神经炎症。

2)运动会改变簇集蛋白的水平。运动小鼠血浆中的簇集蛋白水平会升高,而簇集蛋白具有抗炎作用,从而缓解大脑压力。其具体表现是提高小鼠空间定位、学习和记忆力等大脑认知能力。且输入运动小鼠的血液后,也可以提高久坐小鼠的认知能力,增强空间学习能力和记忆力。

3)簇集蛋白减少海马体炎症,增加海马体中整体细胞存活率,包括神经元 (NeuN+ BrdU+细胞)、神经干细胞和祖细胞 (NSPC;Sox2+ GFAP-细胞) 和星形胶质细胞 (GFAP+ BrdU+细胞)。

鉴于运动对海马体的有益影响,研究人员将运动雄性小鼠的血浆输入到同窝出生的不运动小鼠身上,观察是否会产生运动相同的效果,其结果是肯定的。接受运动小鼠血浆的受体小鼠的总增殖细胞、DCX+ 神经母细胞和存活细胞数量显著增加。然而,存活的成熟神经元的数量并没有显著增加,而是导致双倍增加新产生的星形胶质细胞的存活率。

4)运动改变补体和凝血途径的蛋白质

研究人员接着使用质谱分析了跑步小鼠血浆的蛋白质组,鉴定了 235 种蛋白质,探讨了跑步如何影响血浆蛋白质组。蛋白质组学分析确定补体和凝血途径的蛋白质占显著变化蛋白质的 26%,簇集蛋白、补体因子-H、补体 1 抑制剂的水平增高。这些发现提示了运动会对大脑中补体和凝血级联反应产生影响,尤其是对雄性而言。

为了评估以上这些研究结果是否在人类中也有影响,研究人员在 20 名具有轻度认知障碍的患者中进行了实验,经 六个月的身体锻炼干预后,检测了前 13 种补体/凝血蛋白中的 8 种,包括在小鼠中鉴定的簇集蛋白。与小鼠实验中的发现一致,轻度认知损害患者在运动干预后,簇集蛋白显著增加,而补体因子-3 (C3)、凝血因子 II (FII/凝血酶原)、uPA 和纤溶酶原 (PLG) 减少;其认知能力和记忆力也得到一定改善。

综上所述,这项研究清楚地表明,血浆中存在对大脑有益的可转移的抗炎因子,这些抗炎因子的水平会在运动锻炼之后升高,从而导致了运动有益于大脑健康这一现象的产生。身体进行有氧运动引起的血浆变化,足以阐明运动对神经发生和记忆的有益影响,可以减少神经炎症和海马体炎症。并且这些影响与调节补体和凝血途径有关,簇集蛋白在抗神经炎症中发挥着重要的调节作用。

神经炎症与人类的神经退行性疾病密切相关,神经炎症会导致神经退行性疾病的进展。这一发现可以为降低阿尔茨海默病等神经退行性疾病的患病风险或减缓其进展指明了新方向,因为运动会产生更多神经细胞,逆转或减少神经炎症,从而延长认知能力,改善大脑健康。

=-=

近期的Science 杂志发表了题为 “Widely available supplement may explain brain boost from exercise (广泛使用的补品可以解释运动对大脑的促进作用)” 的新闻报道,系统介绍中国南方科大脑研究中心、澳大利亚昆士兰大学脑研究院、德国神经退行性疾病中心联合在Cell Metabolism 期刊在线发表的题为 “Selenium mediates exercise-induced increases in adult neurogenesis and reverses the learning deficits induced by hippocampal injury and ageing (硒介导运动诱导的成人神经新生的增加,并逆转由海马损伤和衰老引起的学习障碍)” 的研究论文,

该研究揭示了运动介导大脑产生新神经元的全新机制,进一步阐明了广泛使用的食物补充剂——硒,可以解释运动对大脑的促进作用。

硒,作为一种高效的抗氧化物可显著降低海马体齿状回内神经干细胞的氧化应激压力,诱导神经干细胞的增殖与分化为新生神经元,最终提高空间认知功能。该研究首次发现运动引起硒转运蛋白硒蛋白-P (Selenoprotein P) 的大量分泌,通过其受体低密度脂蛋白相关蛋白-8 (LRP8) 重塑机体内元素的空间分布,显著提高脑组织内硒元素的含量

进一步研究发现膳食补充硒代甲硫氨酸,可以起到模拟运动介导神经发生的效果, 并在老龄小鼠及海马体损伤模型小鼠中分别证实了膳食补充硒元素对衰老及脑缺血缺氧诱发的海马体损伤和脑损伤引起的空间认知障碍具有保护作用。

纳什大学维多利亚心脏研究所的营养生物化学家 Bárbara Cardoso 的研究也表明,在巴西坚果、谷物和一些豆类中所含的硒能提高老年人的语言流利度和正确复制图画的能力。因而开始考虑将硒的补充作为一种策略,疗或预防那些无法运动或更易缺硒的人群 (如老年人、中风和阿尔茨海默病患者) 的认知能力下降

总而言之,以上多项研究工作都明确地建议大家,多运动,多吃坚果、紫薯等富含微量元素硒的食物。让自己的脑神经变得更健康、更活跃。对老年人来说,运动则可减缓大脑衰退的过程,头脑变得灵光。


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