越运动越聪明！ Nature：“运动员血液”能让久坐不动的小鼠满血复活！

2021-12-15 09:18 · 生物探索

研究表明将运动小鼠血浆输给久坐小鼠，可以减少久坐小鼠的神经炎症并提高它们的认知能力。

众所周知，一个人活力来自活动。一个人久坐不动，不但身体逐步衰弱，思想也会麻木迟滞。体育锻炼通常有益于人类和动物健康的各个方面，尤其在减缓认知衰老和神经退行性疾病方面。在先前的研究中已经发现体育锻炼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知之甚少。

近日，来自斯坦福大学的研究机构在国际知名期刊《Nature》上发表了题为：“Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammationvia clusterin”的研究成果，研究表明将运动小鼠血浆输给久坐小鼠，可以减少久坐小鼠的神经炎症并提高它们的认知能力。此外，研究人员分离出一种血源性蛋白质CLU凝聚素，该蛋白质可能在通过运动抗神经炎症效果中发挥着重要作用。

DOI: 10.1038/s41586-021-04183-x

在这项研究中，研究人员首先将正常的雄性小鼠分为两组，分别放入带跑步滚轮和不带滚轮的笼子里，这些小鼠在生理代谢上相当于25岁的人类。结果显示，与久坐不动的小鼠相比，跑步28天的小鼠大脑中整体细胞存活率显著增加，比如神经元、许多神经干细胞和祖细胞以及星形胶质细胞的数量。

接下来，研究人员从长期运动小鼠身上采集运动血浆，同时从久坐不动的小鼠身上采集血浆作为对照，然后将上述运动血浆（包括对照血浆）分别输入其它久坐不动的小鼠体内。研究结果显示，与接受对照血浆的小鼠相比，接受运动血浆的小鼠的总增殖细胞、DCX+神经母细胞和存活细胞显著增加。非常值得注意的是，获得了运动血浆的小鼠达到了与上述运动28天的小鼠同样的效果。在另外两项不同的实验室学习和记忆测试中，接受运动血浆的小鼠表现优于接受对照血浆的久坐不动的小鼠。

为了进一步了解产生以上效应的分子基础，研究人员分析了接受运动血浆和对照血浆的小鼠海马体中数千个基因的表达水平。结果显示有1952个显著差异基因表达，其中与细胞迁移 ( Tns4 )、粘附 ( Igsf5 ) 和上皮细胞分化和增殖 ( Ehf ) 相关的基因被下调，而与海马学习和记忆 ( Foxo6 ) 以及免疫系统和可塑性 ( Fam19a2) 相关的基因表达被上调。这些发现表明，运动血浆在很大程度上能够重现跑步对海马神经发生的影响，改善学习和记忆，并下调年轻成年海马体中炎症基因的表达。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。

图. 运动血浆诱导神经可塑性，提高认知能力并减少炎症

由于运动血浆的输入可以下调免疫和炎症基因，研究人员进一步探究运动血浆是否可以作用与基于脂多糖LPS诱导小鼠神经炎症模型。经过LPS 诱导的炎症模型小鼠海马体中有4936个显著差异基因表达，但是模型小鼠在输入运动血浆后，逆转了这些基因的表达，使得这些小鼠的海马转录组与未接受 LPS 诱导的对照小鼠有很大的相似性。这些结果表明运动血浆有效地拮抗海马体中对 LPS 的神经炎症反应。

图. 运动血浆拮抗LPS诱导的神经炎症

研究人员接下来研究了跑步如何影响血浆蛋白质组，最终确定了 235 种不同的蛋白质。其中与久坐不动小鼠相比，运动小鼠中的 23 种蛋白质含量较低，26 种蛋白质含量更高，这些差异表达的蛋白质中有几个与补体级联有。为了验证运动血浆的抗炎成分，研究人员将四种主要差异表达的蛋白（CLU凝聚素、FH补体因子、PEDF糖蛋白色素上皮衍生因子、LIFR白血病抑制因子受体），分别从运动血浆中单一去除，然后将该运动血浆输入基于脂多糖LPS诱导小鼠体内。研究结果显示CLU 在很大程度上消除了运动血浆的抗炎特性，而 FH、PEDF 或 LIFR几种蛋白质都没有同样的效果。

图. Clusterin 减少海马炎症

CLU是一种补体级联抑制剂，在运动的小鼠血液中含量明显高于久坐不动的小鼠。实验的最后，研究人员进一步证明了静脉注射的CLU能与大脑内皮细胞上的受体结合，并降低急性脑炎症小鼠模型和阿尔茨海默病小鼠模型中神经炎症基因的表达。

为了确定这些研究结果对人类的是否具有相同的效应，研究人员对20名患有轻度认知障碍（阿尔茨海默病的前兆）的退伍军人进行为期六个月体育锻炼干预。结果显示，与小鼠的研究结果一致，运动患者血液中的凝集素CLU水平显著增加。研究人员表示一种增强或模拟凝聚素与其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（如阿尔茨海默氏症）的发展。

总之，从运动小鼠身上采集运动血浆输入久坐不动的小鼠的体内，可降低神经炎症基因表达和实验诱导的脑炎症，也就是说 “运动员血液”可通过CLU凝聚素增强记忆力并抑制脑部炎症。

生命在于运动，从一世来看一时，从全局来看一隅，也许你迈出的每一步，所流的每一滴汗，都向“人类高质量血液”又前进了一步。

参考资料：

[1]Miguel ZD, Khoury N, Betley MJ, et al. Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin [J]. Nature 2021.

关键词： CLU凝聚素