锻炼对大脑益处的论调可能听起来很熟悉。我们大多数人都知道，动起来可以促进心理和神经健康。但是，如果通过这些生化过程，我们可以在无需经历锻炼的痛苦下获得所有这些大脑益处呢？小鼠实验已经证明了这种捷径的可行性。并且有迹象表明，啮齿动物的结果也可能适用于人类。
当从经常锻炼的小鼠身上提取的血浆注射到它们久坐不动的同类身上时，久坐不动的小鼠的记忆力得到改善，大脑炎症也减少了。奥运运动员的血液不会被输注到沙发土豆的手臂中——至少目前还不会。但是，轻度认知障碍患者锻炼六个月后，体内一种在跑步小鼠血浆中发现的关键蛋白质会增加。这种相同的蛋白质可能能够将其化学信息传递到臭名昭著且挑剔的血脑屏障，并触发大脑中的抗炎过程。
这些于 2021 年 12 月 8 日发表在《自然》杂志上的研究结果，提供了关于锻炼如何有益于大脑，以及身体活动增强的分子如何在器官严格的守门人之间进行交流的新细节。结果还暗示了肝脏和抗凝系统在这些影响中可能发挥的令人惊讶的作用，并可能为未来锻炼药丸或血浆注射的场景指明方向。
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“拼图正在拼凑在一起，”加州大学旧金山分校解剖学系副教授索尔·维莱达说，他指的是锻炼对大脑影响的多系统参与的这些暗示。维莱达没有参与《自然》杂志的研究，他和他的同事之前在锻炼小鼠血浆中发现了一种蛋白质，可以刷新衰老小鼠大脑中的神经元。“我们开始在血液中识别出可以针对衰退或病理学不同方面的因素，而这个因素真正突出了影响大脑炎症的血液因素，”他说。“我脑海中不断浮现的词是‘融合’。”
在融合的道路上，行为科学家祖琳·德·米格尔（Zurine De Miguel），现任加州州立大学蒙特雷湾分校助理教授，以及她在斯坦福大学和退伍军人事务部帕洛阿尔托医疗保健系统的同事，首先必须让小鼠锻炼。这些动物全力奔跑了 28 天，然后将它们的血浆转移到在那段时间内没有碰过跑步轮的小鼠身上。接受“跑步者血浆”的受体动物在学习和记忆力方面表现出改善。反过来，它们的大脑启动了产生促进记忆和学习的蛋白质的基因，并显示出炎症反应减弱。当研究人员故意诱导动物的大脑炎症时，跑步小鼠的血浆也降低了这种反应。
研究小组接下来研究了跑步者血浆中包含的物质。他们发现抗凝蛋白水平升高，包括一种称为簇集蛋白的蛋白质，它有助于清除细胞碎片。研究人员将注意力集中在这种蛋白质上，测试了从跑步者血浆中剥离簇集蛋白的效果。接受不含簇集蛋白的血浆的久坐不动小鼠的大脑显示出较少的抗炎活性。
该小组还发现，簇集蛋白很容易附着在形成血脑屏障的细胞上。当他们通过将蛋白质注射到基因改造患有神经退行性疾病的小鼠的循环系统中来模拟体育活动的效果时，动物的大脑炎症也减轻了。
最后，研究人员想看看运动是否会导致人体内簇集蛋白升高。他们测量了 20 名患有轻度认知障碍的退伍军人在结构化体育活动六个月前后的蛋白质水平，发现他们的水平有所增加。
德·米格尔指出，在她和她同事的研究中，雄性和雌性小鼠的结果略有不同。尽管两组的抗凝蛋白谱相似，但雌性小鼠表现出更大的变异性。德·米格尔说，她们产生的激素会影响抗凝因子，并且一些雌性小鼠在研究期间可能处于性接受阶段，这可能解释了这种更大的变异。
该实验说明了人们越来越认识到大脑对外来援助的依赖性，而这种援助来自神经禁飞区之外。作者说，肝脏和心脏是最可能的簇集蛋白来源。德·米格尔说，结果表明这两个器官都是体育锻炼产生的有益分子的来源。“它们似乎都在与大脑进行对话，”她补充道。
维莱达说，他的小组对衰老小鼠的跑步者血浆的研究也暗示了肝脏的作用。该器官产生一种与动物认知能力改善相关的酶，并且在年长的活跃人群的血液中，同一种酶也增加了。这种与肝脏的联系“让我们感到惊讶，因为当你想到锻炼时，肝脏通常不是你关注的重点，”他说。维莱达补充说，有了这一发现，“这些机制开始融合并进入相似的空间。”
尽管体育活动与身体健康密切相关，但过度锻炼也可能对身体不利。有迹象表明，一些经常进行高强度体育活动的人可能患肌萎缩侧索硬化症的风险增加。“有一些信息表明，过度锻炼会损害您的免疫反应，使您容易感染机会性感染，”德·米格尔说。
如果这些在小鼠身上的效果也在人类身上得到证实，跑步者血浆将如何用作疗法？“与我刚开始我的实验室时相比，我现在更有希望了，因为当时很难想到识别所有这些因素，”维莱达说。“但是现在我们有了候选者，当您拥有这些候选者时，您就可以开始考虑小分子开发。”
德·米格尔说，可能的第一步可能是测试哪些锻炼方案会触发携带大脑益处的蛋白质的最大增加。与小鼠一样，需要体育锻炼的大脑增强能力的人可以简单地接受跑步者血浆的注射，在没有伴随痛苦的情况下获得跑步者的益处。