運動使人更聰明的科學論證

運動使人更聰明的科學論證

 

說起運動對人體的好處，這似乎已是老生常談了。

當今，有點文化的人都懂得，運動可改善人體的新陳代謝，促進骨骼生長，提高骨密度，強健肌肉，提高心肺功能。人經常運動，可強化神經係統的調節功能，身手更敏捷、靈活。並且運動可消耗脂肪，增加肌肉，幫助減肥和塑型。

當然，除了這些生理上的益處外，運動還可以給人帶來愉悅感，緩解緊張情緒，減輕壓力……

正如伏爾泰的一句名言：“生命在於運動”。

每天堅持恰當的運動有益於身體健康。運動不但能改善代謝健康，而且可幫助預防心腦血管疾病和糖尿病等，甚至一些研究也表明運動鍛煉可以降低癌變症的風險。

運動的好處真是數不勝數，這也讓這一命題成為科學研究的熱點。

那麽，運動在減緩認知老化和神經退化方麵，會帶來哪些幫助呢？這個問題一直受到科研人員的重點關注。

近期，美國斯坦福大學醫學院神經病學和神經科學係的 Tony Wyss-Coray 團隊在 Nature 雜誌上發表一篇研究性論文，題為 Exercise plasma boosts memory and dampens brain inflammation via clusterin (運動後血漿通過簇集蛋白增強記憶力，抑製大腦炎症)。

他們進行了一個非常有意義的實驗。真是這個實驗結果引領他們打開了一扇探究運動與腦力相關的大門。

研究小組將相同年齡小鼠隨機分為兩組，一組小鼠使用跑步機堅持運動，另一組則是作為對照的不運動小鼠。28天後，研究人員分別采集了兩組小鼠的血漿。首先比較了相同年齡的運動小鼠和久坐小鼠的血液樣本，確定運動鍛煉可使小鼠誘導神經可塑性，改善認知能力，減少炎症反應。

然後，將這些血漿分別注射到另一組不運動的年輕小鼠體內。

研究人員驚奇地發現，注射了運動小鼠血漿的久坐小鼠，其海馬細胞增殖和存活率顯著增加。這些小鼠的神經炎症減少，對環境和空間的學習認知能力以及記憶力也有所增強。

有趣的是，這積極的反應與在運動小鼠體內觀察到的由跑步產生的直接效應類似。

是什麽因素導致了這種現象的發生呢？

研究團隊對運動小鼠的血漿成分進行了蛋白質組學分析後，發現一些特定的細胞抗炎因子，比如一種血源性蛋白質——簇集蛋白 (clusterin)，在小鼠運動鍛煉之後其含量水平明顯提高。該蛋白質似乎在抗神經炎症方麵發揮著重要作用

進一步研究提供了以下四方麵的科學證據：

1）運動鍛煉可對抗脂多糖誘導的神經炎症。輸注運動小鼠血漿處理治療後，大量逆轉了脂多糖誘導的基因表達。對最重要的 500 個差異表達基因進行通路分析，發現主要與對細胞因子的反應、先天免疫反應的調節、對刺激和細胞因子產生的反應的調節相關。由此表明，運動小鼠的血漿能有效地拮抗海馬體中脂多糖誘導的神經炎症反應。靜脈注射簇集蛋白在急性大腦炎症小鼠模型和阿爾茨海默病小鼠模型上也均表現出抗炎作用。一句話，運動小鼠的血漿可減少神經炎症。

2）運動會改變簇集蛋白的水平。運動小鼠血漿中的簇集蛋白水平會升高，而簇集蛋白具有抗炎作用，從而緩解大腦壓力。其具體表現是提高小鼠空間定位、學習和記憶力等大腦認知能力。且輸入運動小鼠的血液後，也可以提高久坐小鼠的認知能力，增強空間學習能力和記憶力。

3）簇集蛋白減少海馬體炎症，增加海馬體中整體細胞存活率，包括神經元 (NeuN+ BrdU+細胞)、神經幹細胞和祖細胞 (NSPC；Sox2+ GFAP-細胞) 和星形膠質細胞 (GFAP+ BrdU+細胞)。

鑒於運動對海馬體的有益影響，研究人員將運動雄性小鼠的血漿輸入到同窩出生的不運動小鼠身上，觀察是否會產生運動相同的效果，其結果是肯定的。接受運動小鼠血漿的受體小鼠的總增殖細胞、DCX+ 神經母細胞和存活細胞數量顯著增加。然而，存活的成熟神經元的數量並沒有顯著增加，而是導致雙倍增加新產生的星形膠質細胞的存活率。

4）運動改變補體和凝血途徑的蛋白質

研究人員接著使用質譜分析了跑步小鼠血漿的蛋白質組，鑒定了 235 種蛋白質，探討了跑步如何影響血漿蛋白質組。蛋白質組學分析確定補體和凝血途徑的蛋白質占顯著變化蛋白質的 26%，簇集蛋白、補體因子-H、補體 1 抑製劑的水平增高。這些發現提示了運動會對大腦中補體和凝血級聯反應產生影響，尤其是對雄性而言。

為了評估以上這些研究結果是否在人類中也有影響，研究人員在 20 名具有輕度認知障礙的患者中進行了實驗，經 六個月的身體鍛煉幹預後，檢測了前 13 種補體/凝血蛋白中的 8 種，包括在小鼠中鑒定的簇集蛋白。與小鼠實驗中的發現一致，輕度認知損害患者在運動幹預後，簇集蛋白顯著增加，而補體因子-3 (C3)、凝血因子 II (FII/凝血酶原)、uPA 和纖溶酶原 (PLG) 減少；其認知能力和記憶力也得到一定改善。

綜上所述，這項研究清楚地表明，血漿中存在對大腦有益的可轉移的抗炎因子，這些抗炎因子的水平會在運動鍛煉之後升高，從而導致了運動有益於大腦健康這一現象的產生。身體進行有氧運動引起的血漿變化，足以闡明運動對神經發生和記憶的有益影響，可以減少神經炎症和海馬體炎症。並且這些影響與調節補體和凝血途徑有關，簇集蛋白在抗神經炎症中發揮著重要的調節作用。

神經炎症與人類的神經退行性疾病密切相關，神經炎症會導致神經退行性疾病的進展。這一發現可以為降低阿爾茨海默病等神經退行性疾病的患病風險或減緩其進展指明了新方向，因為運動會產生更多神經細胞，逆轉或減少神經炎症，從而延長認知能力，改善大腦健康。

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近期的Science 雜誌發表了題為 “Widely available supplement may explain brain boost from exercise (廣泛使用的補品可以解釋運動對大腦的促進作用)” 的新聞報道，係統介紹中國南方科大腦研究中心、澳大利亞昆士蘭大學腦研究院、德國神經退行性疾病中心聯合在Cell Metabolism 期刊在線發表的題為 “Selenium mediates exercise-induced increases in adult neurogenesis and reverses the learning deficits induced by hippocampal injury and ageing (硒介導運動誘導的成人神經新生的增加，並逆轉由海馬損傷和衰老引起的學習障礙)” 的研究論文，

該研究揭示了運動介導大腦產生新神經元的全新機製，進一步闡明了廣泛使用的食物補充劑——硒，可以解釋運動對大腦的促進作用。

硒，作為一種高效的抗氧化物可顯著降低海馬體齒狀回內神經幹細胞的氧化應激壓力，誘導神經幹細胞的增殖與分化為新生神經元，最終提高空間認知功能。該研究首次發現運動引起硒轉運蛋白硒蛋白-P (Selenoprotein P) 的大量分泌，通過其受體低密度脂蛋白相關蛋白-8 (LRP8) 重塑機體內元素的空間分布，顯著提高腦組織內硒元素的含量。

進一步研究發現膳食補充硒代甲硫氨酸，可以起到模擬運動介導神經發生的效果, 並在老齡小鼠及海馬體損傷模型小鼠中分別證實了膳食補充硒元素對衰老及腦缺血缺氧誘發的海馬體損傷和腦損傷引起的空間認知障礙具有保護作用。

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莫納什大學維多利亞心髒研究所的營養生物化學家 Bárbara Cardoso 的研究也表明，在巴西堅果、穀物和一些豆類中所含的硒能提高老年人的語言流利度和正確複製圖畫的能力。因而開始考慮將硒的補充作為一種策略，治療或預防那些無法運動或更易缺硒的人群 (如老年人、中風和阿爾茨海默病患者) 的認知能力下降。

總而言之，以上多項研究工作都明確地建議大家，多運動，多吃堅果、紫薯等富含微量元素硒的食物。讓自己的腦神經變得更健康、更活躍。對老年人來說，運動則可減緩大腦衰退的過程，頭腦變得靈光。