运动如何“清洁”阿尔茨海默症大脑

为治疗与年龄相关的痴呆症和记忆丧失提供了潜在的线索

对于全球5000万患有阿尔茨海默症的患者来说,今年早些时候制药巨头宣布将停止对治疗药物的研究,无疑是令人沮丧的。考虑到预计到2050年,全球将有1亿人被诊断出患有阿尔茨海默症,而且可能没有任何医疗手段来改善他们的生活质量,这个消息就更令人沮丧了。

不过,治疗药物的研发似乎迎来了一线生机。新的研究表明,体育锻炼可以“清理”患有阿尔茨海默症的小鼠大脑中的恶劣环境,从而使海马体(大脑中参与记忆和学习的结构)中的新神经细胞能够促进认知能力的提高,例如学习和记忆。这些发现暗示,富集海马体环境以促进细胞生长和存活的药物可能有效恢复人类阿尔茨海默症患者的大脑健康和功能。

患有阿尔茨海默症的患者的大脑是一个充满有害神经细胞垃圾(淀粉样斑块和神经原纤维缠结)的恶劣地方,并且伴随着严重的认知能力下降,例如记忆丧失,神经细胞和连接会急剧减少。以破坏这些有害垃圾(特别是淀粉样斑块)为目标来恢复大脑功能,一直是许多临床试验失败的根源。这种徒劳促使人们重新评估淀粉样蛋白假说,该假说是基于淀粉样斑块的毒性积累而得出的阿尔茨海默症病理学的中心教条。


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与此同时,也有迹象表明运动在预防阿尔茨海默症方面发挥作用,但具体如何发生以及如何利用它进行治疗仍然难以捉摸。研究表明,运动可以产生生化变化,从而使大脑环境更加肥沃,从而修复神经细胞的健康。此外,运动可以诱导与阿尔茨海默症病理相关的修复性变化,并改善海马体中神经细胞的生长和连接,这一过程称为成人海马神经发生。出于这些原因,作者 Choi 等人探讨了运动诱导的作用和海马神经细胞的生长是否可以用于治疗阿尔茨海默症,以恢复大脑功能。

                                                                                                                                 

研究人员发现,与久坐不动的小鼠相比,阿尔茨海默症小鼠模型的运动动物的记忆力大大增强,这是由于成年海马神经发生得到改善以及一种称为 BDNF 的促进脑细胞生长的特定分子的含量增加。重要的是,他们可以通过使用基因(注射病毒)和药物手段的组合来增加海马细胞的生长和 BDNF 水平,从而恢复患有阿尔茨海默症的小鼠(但没有运动)的大脑功能,特别是记忆。另一方面,在阿尔茨海默症早期阻断海马神经发生会使神经细胞健康在后期恶化,导致海马体退化,并随后导致记忆功能下降。这提供了临床前概念证明,即增加成人海马神经发生和 BDNF 水平的药物组合可以改变疾病进程或完全预防阿尔茨海默症。

这项工作表明,淀粉样蛋白假说(即阿尔茨海默症是由淀粉样斑块的沉积引起的)似乎并不乐观。在这项研究中,表明消除淀粉样斑块对于改善记忆缺陷并非必要,这与在健康个体的大脑中也发现斑块的证据是一致的。相反,我们可能正在寻找一种基于促进更健康的大脑环境和成人海马神经发生的、新的和改进的阿尔茨海默症基本理论。

但是,应该对这一令人鼓舞的消息保持谨慎,阿尔茨海默症的小鼠模型因无法转化为人类而臭名昭著,因此,在小鼠中有效的治疗方法在人类中失败了。此外,即使这些发现转化为人类,它也可能仅适用于具有与所用小鼠模型相关的遗传成分的一小部分阿尔茨海默症患者。未来的研究需要在模仿已知阿尔茨海默症遗传环境范围的小鼠模型中重复这些结果,更重要的是,要证明其对人类疾病的医学相关性。

在将这些发现转化为人类患者之前,仍然需要进行大量研究来确定药物或药品是否可以通过使用 BDNF“清理”大脑并刺激神经发生来模拟运动的效果——运动模拟剂,从而对抗阿尔茨海默症。目前,在实验室中向动物施用 BDNF 的方法(直接注射到大脑中)对于人类使用而言并不理想,并且刺激海马神经发生的化合物仍然难以捉摸。

未来,试图产生药物手段来模仿和增强运动的好处(运动模拟剂),以增加成人海马神经发生以及 BDNF,可能有一天会为改善阿尔茨海默症患者的认知能力提供有效的方法。此外,在疾病的早期阶段增加神经发生可能有助于防止神经元细胞在疾病后期死亡,从而提供一种潜在的、强大的疾病修饰治疗策略。

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Jonathan D. Grinstein, PhD, is a biomedical researcher turned freelance science writer based out of San Diego. His writing explores the intersection of neuroscience and mental health. You can find out more about his work here.

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