在一項新的研究中,來自美國麻省總醫(yī)院(MGH)的研究人員發(fā)現(xiàn)編碼記憶的大腦結(jié)構(gòu)中的神經(jīng)發(fā)生(neurogenesis)---誘導(dǎo)新神經(jīng)元的產(chǎn)生---能夠改善阿爾茨海默病小鼠模型中的認知功能。他們的研究表明這些對認知的有益影響能夠被阿爾茨海默病患者大腦中存在的有害的炎癥環(huán)境破壞,而體育鍛煉能夠“清理”這種炎癥環(huán)境,從而允許新的神經(jīng)元能夠存活和改善阿爾茨海默病小鼠模型的認知。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2018年9月7日的Science期刊上,論文標題為“Combined adult neurogenesis and BDNF mimic exercise effects on cognition in an Alzheimer’s mouse model”。
圖片來自Science, doi:10.1126/science.aan8821。
論文通信作者、麻省總醫(yī)院艾莉森-麥克坎斯大腦健康中心聯(lián)合主任、神經(jīng)病學(xué)系副主任Rudolph Tanzi博士說,“在我們的研究中,我們證實體育鍛煉是開啟神經(jīng)發(fā)生的最佳方式之一,隨后通過找出所涉及的分子和遺傳事件,我們確定了如何通過基因療法和藥物試劑模擬體育鍛煉的有益效果?!?nbsp;
作為論文第一作者,麻省總醫(yī)院的Se Hoon Choi博士補充道,“雖然我們迄今為止還沒有辦法安全地在患者身上實現(xiàn)同樣的效果,但是我們確定了在未來開發(fā)出做到這一點的方法的蛋白和基因靶標?!?/span>
成體神經(jīng)發(fā)生---在胚胎階段之后和在一些動物的新出生期發(fā)生的新神經(jīng)元產(chǎn)生---在海馬體和另一種被稱為紋狀體的大腦結(jié)構(gòu)中進行著。雖然成體海馬體神經(jīng)發(fā)生(adult hippocampal neurogenesis, AHN)對學(xué)習(xí)和記憶是至關(guān)重要的,但是這一過程如何影響阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病仍未得到充分了解。
在這項研究中,這些研究人員著手研究AHN受損如何在小鼠模型中導(dǎo)致阿爾茨海默病病理特征和認知功能受損,以及增加AHN是否能夠減輕癥狀。他們的實驗表明在小鼠模型中,AHN能夠通過體育鍛煉或藥物治療和促進神經(jīng)祖細胞產(chǎn)生的基因療法加以誘導(dǎo)。動物行為測試結(jié)果揭示出對已通過藥物和遺傳手段誘導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生的小鼠而言,它們僅獲得有限的認知益處。但是對通過體育鍛煉誘導(dǎo)AHN的小鼠而言,它們表現(xiàn)出改善的認知能力和下降的β-淀粉樣蛋白水平。
Tanzi解釋道,“盡管體育鍛煉誘導(dǎo)的AHN通過啟動神經(jīng)發(fā)生改善阿爾茨海默病小鼠模型的認知,但是試圖通過使用基因療法和藥物來達到這一結(jié)果并沒有帶來益處。這是因為由藥物和基因療法誘導(dǎo)的新生神經(jīng)元不能夠在已被阿爾茨海默病病理特征(特別是神經(jīng)炎癥)破壞的大腦區(qū)域中存活。因此,我們想要了解體育鍛煉引起的神經(jīng)發(fā)生存在著哪些不同。”
Choi說,“我們發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的區(qū)別在于體育鍛煉也開啟了腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)的產(chǎn)生---已知它在神經(jīng)元生長和存活中起著非常重要的作用,這就為新的神經(jīng)元存活下來創(chuàng)造了一個更好的大腦環(huán)境。通過聯(lián)合使用誘導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生和增加BDNF產(chǎn)生的藥物和基因療法,我們能夠成功地模擬體育鍛煉對認知功能的影響?!?br data-filtered="filtered" style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; word-wrap: break-word; color: rgb(37, 37, 37); font-family: 微軟雅黑, "microsoft yahei", Arial, sans-serif; font-size: 16px; box-sizing: border-box !important;"/>
Tanzi補充道,“從中吸取的教訓(xùn)就是僅僅開啟新神經(jīng)元的產(chǎn)生是不夠的,你必須同時'清理'它們在產(chǎn)生時所處的環(huán)境,以確保這些新產(chǎn)生的神經(jīng)元存活下來并茁壯成長。體育鍛煉能夠?qū)崿F(xiàn)這一目標,但是我們找到了通過使用同時開啟神經(jīng)發(fā)生和BDNF產(chǎn)生的藥物和基因療法來模仿這些有益的認知效果的方法。”
在這項研究的另一部分中,這些研究人員發(fā)現(xiàn)在出生后不久的年輕阿爾茨海默病小鼠模型中,阻斷神經(jīng)發(fā)生導(dǎo)致它們在生命后期出現(xiàn)嚴重的認知缺陷。Tanzi說,“我們接下來將探究安全地促進阿爾茨海默病患者中的神經(jīng)發(fā)生是否將有助于緩解這種疾病的癥狀,以及在當(dāng)前的健康人中較早地做到這一點是否能夠有助于在生命后期預(yù)防這種疾病的癥狀產(chǎn)生。我們?nèi)缃穹浅Ed奮地研究如何實施我們的新發(fā)現(xiàn)以便更有效地治療和預(yù)防這種可怕的疾病?!?br data-filtered="filtered" style="margin: 0px; padding: 0px; max-width: 100%; word-wrap: break-word; color: rgb(37, 37, 37); font-family: 微軟雅黑, "microsoft yahei", Arial, sans-serif; font-size: 16px; box-sizing: border-box !important;"/>
參考資料:Se Hoon Choi1, Enjana Bylykbashi1, Zena K. Chatila et al. Combined adult neurogenesis and BDNF mimic exercise effects on cognition in an Alzheimer’s mouse model. Science, 7 Sep 2018, 361(6406):eaan8821, doi:10.1126/science.aan8821.
Tara L. Spires-Jones1, Craig W. Ritchie. A brain boost to fight Alzheimer's disease. Science, 7 Sep 2018, 361(6406):975-976, doi:10.1126/science.aau8060.