运动增加大脑生长因子和受体,防止中年干细胞下降
一项新的研究证实,运动可以逆转老鼠大脑海马体中神经干细胞产生的随年龄增长而下降的情况,并表明这是因为运动恢复了一种促进新干细胞产生和成熟的大脑化学物质。
神经干细胞和祖细胞分化为具有不同功能的各种成熟神经细胞,这一过程称为神经发生。有证据表明,当海马体中产生的新干细胞或祖细胞减少时,会导致学习和记忆功能的损害。海马体在记忆和学习中起着重要作用。
这项名为“运动促进中年小鼠齿状回神经干细胞增殖、神经突生长和神经元祖细胞存活”的研究,由台湾国立成功大学医学院的chi - wei Wu, Chang Ya-Ting, Lung Yu, Hsiun-ing Chen, Chauying J. Jen, shi - ying Wu, Chen- peng Lo, Yu- min Kuo完成。这项研究发表在11月的应用生理学杂志,由美国生理学会出版。
皮质酮升高还是神经生长因子下降?
研究人员建立在早期研究的基础上,这些研究发现,当老鼠进入中年时,海马体中被称为齿状回的干细胞的产生急剧下降,而运动可以减缓这一趋势。在目前的研究中,研究人员想要随着时间的推移跟踪老鼠的这些变化,并找出它们发生的原因。
研究人员调查的一个假设是,与年龄相关的神经发生的下降与中年时皮质酮的上升有关。皮质酮的升高与海马体中新干细胞产生的减少有关。
第二个假设是神经生长因子——它鼓励新的神经细胞生长,但随着年龄的增长而减少——解释了神经发生的下降。具体来说,这项研究观察了脑源性神经营养生长因子的减少是否会导致新的神经干细胞的减少。
变量研究
研究人员训练年轻(3个月)、成年(7个月)、早期中年(9个月)、中年(13个月)和年老(24个月)的老鼠每天在跑步机上跑一小时。
这项研究追踪了神经发生、年龄、运动、血清皮质酮水平和海马体中的脑源性神经营养因子(BDNF)及其受体TrkB水平。研究人员把注意力集中在中年,认为这是老鼠神经发生衰退的关键阶段。
不出所料,研究发现中年小鼠的神经发生急剧下降。例如,在中年小鼠的海马中,神经祖细胞和有丝分裂(分裂)细胞的数量只有在年轻小鼠中观察到的5%。
研究人员还发现,运动显著减缓了中年小鼠新神经细胞的丧失。他们发现,与不锻炼的中年小鼠相比,它们的神经干细胞产量提高了大约200%。此外,与久坐的中年小鼠相比,新生神经细胞的存活率增加了170%,生长增长了190%。运动还显著促进了幼鼠干细胞的产生和成熟。事实上,运动对年轻老鼠产生的效果比年老老鼠更强。
这是怎么发生的?
基于这些结果,神经生长因子比皮质酮对这些发现的影响更大:
——与不运动的中年小鼠相比,运动的中年小鼠具有更多的脑源性神经营养因子及其受体TrkB。这表明,运动促进脑源性神经营养因子的产生,进而促进海马新生脑细胞的分化和存活。
——运动没有改变中年小鼠血清皮质酮的基础水平。这表明,在衰老过程中神经发生的减少不是由于皮质酮水平的下降。
资料来源:美国生理学会