运动如何保护大脑、预防阿尔茨海默病

随着年龄增长，血脑屏障会变得更加脆弱。这个紧密排列的血管网络通常能保护大脑免受血液中循环的有害物质侵害，但随着时间推移，它可能会出现渗漏，让有害化合物进入脑组织，引发炎症。这种炎症与认知衰退有关，常见于阿尔茨海默病等疾病中。
几年前，研究团队发现运动的小鼠肝脏会产生更高水平的一种名为GPLD1的酶。GPLD1似乎能让大脑恢复活力，但存在一个谜团：这种酶本身无法进入大脑，科学家不确定它是如何带来认知益处的。
新研究给出了答案。
GPLD1如何减少脑部炎症
科学家发现，GPLD1会影响另一种名为TNAP的蛋白质。随着小鼠衰老，TNAP会在构成血脑屏障的细胞中积累，这种积累会削弱屏障并增加渗漏。当小鼠运动时，它们的肝脏会将GPLD1释放到血液中。这种酶会到达大脑周围的血管，从这些细胞表面清除TNAP，帮助恢复屏障的完整性。
“这一发现表明，在理解大脑如何随年龄衰退方面，身体的作用非常重要，”加州大学旧金山分校巴卡尔衰老研究所副主任Saul Villeda博士说。Villeda是这篇论文的资深作者，该论文于2月18日发表在《细胞》杂志上。
确定TNAP在认知衰退中的作用
为了确定GPLD1如何发挥作用，研究团队聚焦于这种酶最擅长的功能：从细胞表面切割特定蛋白质。研究人员寻找含有可能作为靶点的蛋白质的组织，并推测其中一些蛋白质可能会随着年龄增长而积累。
血脑屏障中的细胞因其携带多个可能的GPLD1靶点而引人注目。当科学家在实验室中测试这些蛋白质时，只有一种被GPLD1切割：TNAP。
进一步的实验证实了TNAP的重要性。经过基因改造、在血脑屏障中过量产生TNAP的年轻小鼠，出现了与老年动物类似的记忆和认知问题。
当研究人员降低2岁小鼠（相当于人类70岁）的TNAP水平时，血脑屏障的渗透性降低，炎症减少，这些小鼠在记忆测试中的表现也更好。
“我们能够在小鼠晚年利用这种机制，而且它仍然有效，”Villeda实验室的博士后学者、该研究的共同第一作者Gregor Bieri博士说。
对阿尔茨海默病和脑衰老的意义
研究结果表明，开发能够切割TNAP等蛋白质的药物，可能提供一种新的策略来修复血脑屏障，即使它已因衰老而受损。
“我们正在揭示阿尔茨海默病研究在很大程度上忽视的生物学机制，”Villeda说，“这可能会开辟新的治疗可能性，超越传统上几乎只关注大脑的策略。”