圖片來源：Pixabay
眾所周知，運動對於衰老的大腦益處多多，而加州大學舊金山分校（UCSF）伊萊和伊迪絲·博德再生醫學和幹細胞研究中心（Eli and Edythe Broad Center for Regeneration Medicine and Stem Cell Research）的科學家最新的小鼠研究結果表示，一種先前研究不多的肝臟蛋白質可能是產生這一效果的主要原因。這項研究發現有望催生新型治療手段，讓那些由於身體條件侷限無法鍛鍊的人也能得到和體育鍛煉同樣的神經保護效果。
在如何保護大腦免於衰老相關認知減退方面，鍛鍊是被研究得最多、也最為有效的方法。鍛鍊被證明能夠改善神經退行性疾病（比如阿爾茨海默症和額顳葉痴呆）患者的認知能力，甚至還能讓那些因具有罕見基因變體、不可避免會患上痴呆症的人受益。
但是，許多老年人因為身體條件限制或者身患殘疾無法定期鍛鍊。長久以來，研究人員一直在尋找各種療法，給身體活動量有限的人帶來同樣的神經益處。
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發表在《科學》雜誌的這項研究提出，小鼠鍛鍊之後，它們的肝臟會在血液中分泌一種稱為Gpld1的蛋白質。血液中這些蛋白質的水平與老年小鼠的認知功能改善相對應。而與UCSF記憶和衰老中心合作的一項研究發現，在經常鍛鍊的老年人血液中，這種酶的水平也得到了提升。但是，研究人員表示，僅僅增加小鼠肝臟產生的Gpld1水平給大腦帶來的好處就和長期鍛鍊帶來的效果相同。
“如果有一種藥物能夠產生和鍛鍊一樣的效果，那麼人人都會服用它。現在，我們的研究表明，至少其中的某些好處有一天可能可以透過服藥實現。”Saul Villeda博士說道，他是該研究的高階作者，也是UCSF解剖學系和物理治療與康復科學系的助理教授。
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維萊達實驗室先前的研究已經表明，年輕小鼠血液中存在的生物因子能夠讓衰老小鼠大腦再度恢復活力，同時，反過來，衰老小鼠血液中的生物因子能夠導致年輕小鼠過早出現與衰老相關的認知衰退。這些研究結果引起了實驗室的研究生Alana Horowitz和博士後研究員 Xuelai Fan的興趣，她們倆尋找著可能的血液傳播因子，產生和鍛鍊一樣的益處，也就是和“年輕血液”實驗中的方式一樣，讓衰老的大腦恢復活力。
Horowitz和Fan讓老年小鼠定期鍛鍊，持續7周，然後抽取它們身上的血液，注射入完全不運動的老年小鼠體內。她們發現，為期四周的療程大幅改善了年長小鼠的學習和記憶能力，類似於在定期鍛鍊的小鼠體內看到的那樣。在檢查動物大腦時，她們在海馬體發現了新神經元大量產生的證據，而先前研究早已證明運動鍛鍊有益於恢復海馬體的活力。
為了發現血液中究竟哪些特異性生物因子在這一現象背後發生作用，Horowitz、Fan和同事們檢測了運動小鼠和不運動小鼠血液內不同可溶性蛋白的含量。研究團隊識別出30種候選蛋白質，讓他們驚訝的是，其中19種主要來自肝臟，而且許多先前還與控制人體的新陳代謝功能相關。這些蛋白質中有兩種在代謝過程中的作用尤為突出，即Gpld1和Pon1。研究人員選擇深入研究Gpld1，因為以前的研究很少探究它的功能。
“我們認為，如果有人早就徹底研究過這種蛋白質，也許他們就會碰到這一現象。”Villeda 說，“我想說，如果你準備好冒險探索新事物，你可能會發現了不得的東西！”
團隊發現，在堅持鍛鍊的小鼠血液循壞內，Gpld1得到了增加，而其水平和改善動物認知能力緊密相關。UCSF記憶和衰老中心希爾布洛姆衰老網路（Hillblom Aging Network）研究專案收集到的人類資料分析則表明，與那些不怎麼運動的老年人相比，健康、積極運動的老年人血液中Gpld1的水平也更高。
為了檢驗Gpld1本身是否會驅動前面所觀察到的益處，研究人員使用基因工程方法，誘導老年小鼠肝臟分泌過量的Gpld1，然後透過多個認知和記憶測試衡量動物的表現。讓他們頗為意外的是，為期3周的治療產生的效果和定期運動6周後的效果相似，同時海馬體中新神經元的生長大幅增加。
“說實話，我並沒有期待能成功發現單個分子會給大腦帶來和鍛鍊一樣的這麼多好處。鍛鍊似乎更可能產生許多微小、精妙的效果，然後逐漸累積起來，產生了巨大好處，但這些效果具體很難一一分離出來。”Villeda說，“當我看到這些資料時，我完全驚呆了。”
“透過這種蛋白質，肝臟對體育活動做出響應，告訴年邁的大腦要保持年輕活力。”Villeda補充說，“這是肝臟-大腦交流的重要範例，據我們所知，之前沒有人知道這種相互作用的存在。這也讓我好奇，在神經科學中我們還錯過了什麼其他東西，因為我們很大程度上忽視了其他器官可能對大腦產生的巨大影響，反之亦然。”
進一步實驗表明，肝臟產生的Gpld1不會穿過所謂的血腦屏障，這一屏障保護大腦，防止血液中有毒物質或者感染性物質的侵害。然而，這種蛋白質可能透過減少全身炎症和血液凝結等途徑，對大腦施加影響。眾所周知，血液凝結和炎症情況會隨著年齡的增長而增加，而且這與痴呆症和年齡相關的認知衰退相關。
如今，實驗室正在展開研究，試圖更準確地理解Gpld1與其他生物化學訊號傳導系統相互作用、促進大腦功能的機制，希望識別出適用於治療的特異性靶點，從而有一天能夠給衰老的大腦帶來和鍛鍊一樣的保護性好處。
翻譯：阿金
審校：戚譯引
引進來源：加州大學舊金山分校
本文來自：中國數字科技館
