關于鍛煉如何預防神經退行性疾病的新見解

2022-11-07 16:17

《腦可塑性》特刊探討了運動誘導的外周系統激活如何改善認知功能，延緩或預防神經退行性疾病的發生。

越來越多的證據表明，鍛煉可以改善大腦功能，延緩或預防神經退行性疾病的發生，如阿爾茨海默病和帕金森病。雖然其潛在機制尚不清楚，但最近的研究表明，運動誘導的外周系統（如肌肉、腸道、肝臟和脂肪組織）的激活可能會影響神經可塑性。《腦可塑性》（Brain Plasticity）特刊介紹了有關神經可塑性和外周因素在認知健康中的作用的新研究和見解。

研究于2022年10月21日發表在《Brain Plasticity》特刊上

佛羅里達大西洋大學（Florida Atlantic University FAU）Charles E． Schmidt 醫學院和腦研究所的聯合客座編輯和雜志主編 Henriette van Praag 博士解釋說：“至少有十幾個外周因素已經被確定會影響神經營養素水平、成人神經發生、炎癥、突觸可塑性和記憶功能。”

組織蛋白酶B （Cathepsin B ，CTSB 一種肌肉因子）和腦源性神經營養因子（BDNF）已被發現具有強大的神經保護作用。在特刊上發表的一項新研究中，研究人員觀察了增加有氧運動強度是否會增加血液中循環的 CTSB 和 BDNF 的量。16 名年輕健康受試者以最大能力完成基于跑步機的有氧運動，然后分別以 40％、60％和 80％的能力完成。

在每次運動后采集的血液樣本中檢測循環 CTSB 和 BDNF，并在骨組織中檢測 CTSB 蛋白、BDNF 蛋白和 mRNA 表達。研究人員發現，高強度運動在年輕人運動后立即提高血液循環的 CTSB，骨骼肌組織表達 CTSB 和 BDNF 的信息和蛋白質。

“ CTSB 和 BDNF 是很有希望的治療靶點，可以延緩認知障礙的發生和發展，”首席研究員、密歇根大學（University of Michigan）運動學院的 Jacob M． Haus 博士說，“未來的研究需要闡明調節它們的釋放、處理和骨骼肌組織中纖維類型的特定作用的機制。”

特刊還分享了新的研究，CTSB 可能通過調節處理速度在認知控制中發揮作用，中等強度和高強度間歇運動都增加了年輕成年女性的血清 BDNF 水平和工作記憶表現。

五篇綜述文章涵蓋了肌肉、肝臟、脂肪組織、腸道微生物群和大腦之間的器官間相互作用。雖然眾所周知，運動可以保護中樞神經系統，但直到最近才發現它取決于骨骼肌的內分泌能力。在他們的綜述中，來自圣裘德兒童研究醫院（St． Jude Children’s Research Hospital）發育神經生物學部的 Mamta Rai 博士和 Fabio Demontis 博士強調了肌肉因子、代謝物和其他非傳統因素的影響，這些因素介導了肌肉－大腦和肌肉－視網膜通信對神經發生、神經遞質合成、蛋白質平衡、情緒、睡眠、認知功能和運動后進食行為的影響。

他們還提出了由不活動和肌肉疾病狀態引起的有害的肌肉因子可能成為治療干預的新焦點的可能性。他們說：“我們提出，通過調節肌肉因子和肌肉代謝物來調整肌肉到中樞神經系統的信號，可能會對抗受系統信號影響的與年齡相關的神經退行性變和腦部疾病。”

男性和女性對身體活動的生物反應不同，對神經退行性疾病的發病、發展和結局的脆弱性也不同。阿拉巴馬大學（University of Alabama）伯明翰分校的 Constanza J． Cortes 博士和加州州立大學（California State University）Zurine De Miguel 博士的一篇綜述討論了關于免疫系統對運動反應的性別差異的新興研究，認為這是體育活動影響大腦的潛在機制。

“個別研究結果表明，女性對運動的免疫反應可能會增強，但還需要更多的研究，” Cortes 博士和 De Miguel 博士觀察到，“需要整合神經科學、運動生理學和老年科學的跨學科研究來解釋認知衰老和與年齡相關的神經退行性疾病的性別差異，并開發新的治療靶點。”

對大腦和脂肪組織之間相互作用的研究，特別是對一種可以穿過血腦屏障的激素的研究，這種激素已被證明可以改善阿爾茨海默病動物模型的神經元功能，越來越多的證據表明，神經發生可以由腸道微生物群調節，以及關于運動和飲食對海馬 BDNF 信號的影響的研究，這些研究為神經退行性疾病的治療提供了建議。

“這期雜志收集的研究證實了鍛煉對記憶功能的重要性，”麻省總醫院（MSH）和哈佛醫學院（Harvard Medical School）客座編輯 Christiane D． Wrann 博士說，“我們很高興與大家分享這期激動人心的特刊。在未來幾年，可能會發現更多與大腦相關的系統性分子，并可能為神經退行性疾病的新治療方法提供基礎。”

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參考文獻

Source：IOS Press

New insights into how exercise protects against neurodegenerative diseases

Reference：

［1］．Cortes， Constanza J． and De Miguel， Zurine． ‘Precision Exercise Medicine： Sex Specific Differences in Immune and CNS Responses to Physical Activity’． 1 Jan． 2022 ： 65 – 77．

MLA

［2］． Mazo， Corey E． et al． ‘High Intensity Acute Aerobic Exercise Elicits Alterations in Circulating and Skeletal Muscle Tissue Expression of Neuroprotective Exerkines’． 1 Jan． 2022 ： 5 – 18．

［3］． Rai， Mamta and Demontis， Fabio．‘Muscle－to－Brain Signaling Via Myokines and Myometabolites’． 1 Jan． 2022 ： 43 –63．

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