運動不僅有助於大腦，還可以在細胞水平上改變大腦。科學家們發現運動激活的關鍵腦細胞和基因可能有助於對抗阿爾茨海默氏症，甚至在人腦中驗證了這種影響。信用： Shutterstock

使用先進的單核 RNA 測序 （snRNA-seq） 和廣泛使用的阿爾茨海默病臨牀前模型，麻省總醫院布萊根的研究人員和紐約州立大學上州醫科大學的合作者已經確定了對運動反應最明顯的特定腦細胞類型。這些發現在人體樣本中得到了驗證，闡明瞭運動與大腦健康之間的聯繫，並指出了未來的藥物靶點。結果發表在《自然神經科學》上。

「雖然我們早就知道運動有助於保護大腦，但我們並不完全瞭解哪些細胞負責或它在分子水平上是如何工作的，」資深作者 Christiane D. Wrann 博士說，他是麻省總醫院布萊根心臟和血管研究所和馬薩諸塞州總醫院麥坎斯腦健康中心的神經科學家和運動神經保護項目負責人。「現在，我們有一張詳細的地圖，瞭解運動如何影響阿爾茨海默病大腦記憶中心的每種主要細胞類型。」

該研究的重點是海馬體的一部分——這是記憶和學習的關鍵區域，在阿爾茨海默病的早期就受到了損害。研究團隊利用單核 RNA 測序，這是一種相對較新的技術，使研究人員能夠觀察單細胞分子水平的活性，從而深入瞭解阿爾茨海默病等疾病。

研究人員使用行走的輪子鍛鍊了一種常見的阿爾茨海默病小鼠模型，與久坐不動的同類相比，這提高了他們的記憶力。然後，他們分析了數千個腦細胞的基因活動，發現運動改變了小膠質細胞（一種與疾病相關的腦細胞羣）和團隊新發現的特定類型的神經血管相關星形膠質細胞 （NVA） 中的活動，這些細胞與大腦中的血管相關。此外，科學家將代謝基因 Atpif1 確定為在大腦中創建新神經元的重要調節因子。「我們能夠使用我們的新目標基因集來調節新生神經元，這強調了我們研究的前景，」在 Wrann 博士實驗室工作的博士後研究員、主要作者 Joana Da Rocha 博士說。

為了確保這些發現與人類相關，該團隊在人類阿爾茨海默氏症腦組織的大型數據集中驗證了他們的發現，發現了驚人的相似之處。

「這項工作不僅闡明瞭運動如何有益於大腦，還揭示了未來阿爾茨海默病治療的潛在細胞特異性靶點，」紐約州立大學上州醫科大學生物統計學家、該研究的聯合大四學生內森·塔克 （Nathan Tucker） 說。「我們的研究為研究阿爾茨海默病預防和治療的科學界提供了寶貴的資源。」

披露：Wrann 是 Aevum Therapeutics 的學術聯合創始人和顧問。Wrann 在 Aevum Therapeutics 中擁有經濟利益，該公司開發利用運動的保護分子機制來治療神經退行性和神經肌肉疾病的藥物。Wrann 的利益由馬薩諸塞州總醫院和麻省總醫院根據其利益衝突政策進行審查和管理。

資金： 本研究部分由美國國立衛生研究院 （NS117694、AG062904、AG064580、AG072054、HL140187、AG066171、AG057777、AG072464、NS118146、NS127211）、治癒阿爾茨海默氏症基金、阿爾茨海默氏症協會研究補助金、McCance 腦健康中心的 SPARC 獎、Hassenfeld 臨牀學者獎、Claflin 傑出學者獎、BIDMC 2023 轉化研究中心火花資助獎、馬薩諸塞州總醫院醫學發現基金 （2024A022508）、ADDF-Harrington