要是说起运动对人体的好处，这话可就长了。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。经常运动的人神经系统的调节功能得到强化，身手更敏捷、灵活。运动可消耗脂肪，增加肌肉，帮助你减肥和塑型。除了这些生理上的好外，运动还可以给人带来愉悦感，缓解紧张情绪，减轻压力……
运动的好处真是数不胜数，这也让其成了科学研究的热点，尤其是运动在减缓认知老化和神经退化方面，一直受到重点关注。有研究表明运动带来的认知益处，与海马体内的可塑性增加和炎症减少有关，但对调节这些影响的因素和机制仍知之甚少。
2021 年 12 月 8 日，来自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 杂志上发表了题为 Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin 的研究性论文，比较了相同年龄的运动小鼠和久坐小鼠的血液样本，发现将跑步小鼠的血液输到久坐小鼠的体内，可以减少小鼠的神经炎症，并提高他们的认知能力。
此外，研究人员分离出一种血源性蛋白质——clusterin（CLU），该蛋白质似乎在抗神经炎症中发挥着重要作用。这一发现可以为治疗打开大门，通过控制久坐不动的人的大脑炎症，降低他们患神经退行性疾病的风险或减缓其进展。
图片来源：Nature
研究内容
跑步小鼠的血浆可改善认知
首先，研究者检测了运动对小鼠海马体的影响。在小鼠跑步 28 天后，海马体中整体细胞存活率增加，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，研究者将来自运动雄性小鼠的血浆输入到同窝出生的不运动的小鼠身上，看其是否可以产生运动相同的效果。令人惊奇的是，与输对照组血浆的小鼠相比，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，而是导致新产生的星形胶质细胞的存活率增加了两倍。
此外，输入运动小鼠的血液后，受体小鼠的空间学习能力和记忆力也得到增强。这些结果表明，运动可以改善小鼠的认知能力，且输入跑步小鼠的血液后也可以提高受体小鼠的认知能力。
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跑步小鼠的血浆可减少神经炎症
由于跑步小鼠血浆的输注下调了免疫和炎症基因，研究者测试了跑步小鼠的血浆是否可以减少受体小鼠的急性神经炎症。
脂多糖（LPS）是革兰氏阴性菌外膜的主要成分，通过外周注射 LPS 可以诱导脑血管和中枢神经炎症，模拟与神经退行性疾病相关的神经炎症。LPS 注射处理后，导致小鼠海马体中有 4,936 个基因差异表达。令人兴奋的是，输注跑步小鼠血浆处理治疗后，逆转了大量这些基因的表达。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。总之，这些结果表明运动小鼠的血浆能有效地拮抗海马体中 LPS 诱导的神经炎症反应。
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跑步改变补体和凝血途径的蛋白质
研究者接下来探讨了跑步如何影响血浆蛋白质组。他们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。在跑步小鼠的血浆中，23 个下调，26 个上调。值得注意的是，补体和凝血途径的蛋白质占显著变化蛋白质的 26%。蛋白质组学分析还显示 CLU、补体因子 H（FH）、补体 1 抑制剂（C1INH）的水平增加。这些发现提示了跑步对大脑中补体和凝血级联反应的影响，尤其是在男性中。
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蛋白 CLU 减少海马体炎症
为了鉴定跑步血浆中的抗炎成分，研究者在运动小鼠血浆中分别去除了上述发现的四种蛋白。给小鼠全身注射 LPS 诱导神经炎症，并输入正常的运动小鼠血浆（IgG 对照抗体）或缺乏 CLU、FH、PEDF 或 LIFR 的运动小鼠血浆处理，8 小时后使用 qPCR 分析小鼠海马的免疫和炎症基因表达。值得注意的是，蛋白 CLU 的缺少在很大程度上消除了运动小鼠血浆的抗炎特性，而 FH、PEDF 或 LIFR 的缺失几乎没有影响。
为了评估这些观察结果在人类中的作用，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 6 个月的锻炼干预后，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 CLU。与小鼠中的发现一致，运动患者在运动干预后 CLU 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。
图片来源：Nature
结论
神经炎症与人类的神经退行性疾病密切相关。动物研究表明，神经炎症会导致神经退行性疾病的进展，逆转或减少神经炎症可以延长认知健康。而运动会改善大脑健康，例如产生更多神经细胞和减少炎症。
本研究发现，身体进行有氧运动引起的血浆变化，足以概括运动对神经发生和记忆的有益影响，并可以减少未运动的小鼠和神经炎症小鼠的海马体炎症。这些影响与补体和凝血途径有关，其中 CLU 蛋白在抗神经炎症中发挥着重要的调节作用。
「我们发现，运动的效果在很大程度上可以归因于血液中的因素，我们可以将这种效果转移到同龄的、不运动的个体身上」，Wyss-Coray 教授说。她推测，一种增强或模拟 CLU 与大脑内皮细胞受体结合的药物，可能有助于减缓与神经炎症相关的神经退行性疾病（如阿尔茨海默症）的进展。
话不多说，跑步赶紧安排上！
题图来源：站酷海洛
参考文献：
1. De Miguel, Z., Khoury, N., Betley, M.J. et al. Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin. Nature (2021). https://doi.org/10.1038/s41586-021-04183-x
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