加州大學舊金山分校埃利分校和伊迪斯醫(yī)學研究中心和干細胞研究中心的科學家對小鼠進行的一項新研究表明，對肝衰老運動眾所周知的益處可能是對肝臟蛋白質的研究很少。這些發(fā)現可能會導致新的療法，使體育活動對由于身體限制而無法運動的人產生神經保護作用。
運動是保護大腦免受與年齡有關的認知下降的最佳方法之一，也是最有效的方法之一，并且已被證明可以改善患有神經退行性疾病(如阿爾茨海默氏病和額顳癡呆)的人的認知，即使那些基因稀有的人不可避免地導致癡呆的變異。
但是許多老年人由于身體上的限制或殘疾而無法正常運動，研究人員長期以來一直在尋找可以為體育活動量少的人帶來某些神經學益處的療法。
這項于2020年7月9日在《科學》雜志上發(fā)表的新研究表明，小鼠運動后，肝臟會向血液中分泌一種名為Gpld1的蛋白質。血液中這種蛋白質的水平與老年小鼠的認知功能改善相對應，與加州大學舊金山分校記憶與衰老中心的合作發(fā)現，經常運動的老年人血液中的這種酶也升高。但是研究人員表明，簡單地增加小鼠肝臟產生的Gpld1的數量可以帶來許多與常規(guī)鍛煉相同的大腦益處。
研究高級作者索爾·維萊達(Saul Villeda)博士說：“如果有一種藥物能產生與運動相同的大腦益處，那么每個人都會服用?，F在我們的研究表明，這些益處中至少有一部分可能會以丸劑的形式獲得。” ，是加州大學舊金山分校的解剖學和物理治療與康復科學系的助理教授。
Villeda的實驗室之前已經證明，年輕小鼠血液中存在的生物學因素可以使衰老的小鼠大腦恢復活力，相反，老年小鼠血液中的因素可以導致年輕小鼠過早的與年齡相關的認知能力下降。
這些先前的結果導致維萊達實驗室的研究生Alana Horowitz和博士后研究員Xuelai Fan，Ph.D.追求可能通過血液傳播的因素，這些因素也可能帶來鍛煉的益處，眾所周知，這也可以使大腦衰老的方式與人們看到的類似。在實驗室的“年輕血液”實驗中。
Horowitz和Fan從定期鍛煉7周的衰老小鼠那里采血，并將其用于久坐的衰老小鼠。他們發(fā)現，這種治療的四個星期對老年小鼠的學習和記憶產生了顯著改善，類似于定期運動的小鼠所見。當他們檢查動物的大腦時，他們發(fā)現了在稱為海馬區(qū)的新神經元產生增強的證據，海馬區(qū)是有據可查的運動恢復活力的替代藥物。
為了發(fā)現血液中哪些特定的生物學因素可能是這些作用的原因，Horowitz，Fan及其同事測量了活躍和久坐小鼠血液中不同可溶性蛋白質的含量。他們鑒定出30種候選蛋白質，其中19種主要來自肝臟，這令他們驚訝，其中許多以前與控制人體新陳代謝的功能有關。這些蛋白質中的兩種-Gpld1和Pon1-在代謝過程中顯得尤為重要，研究人員選擇更詳細地研究Gpld1，因為以前的研究很少研究其功能。
維萊達說：“我們認為，如果已經對該蛋白質進行了徹底的研究，那么就會有人偶然發(fā)現了這種效果。”“我想說的是-如果您要冒險探索新事物，那么您不妨大放異彩!”
研究小組發(fā)現，運動后小鼠的血液循環(huán)中Gpld1增加，而Gpld1的水平與動物認知能力的提高密切相關。作為UCSF記憶和衰老中心的Hillblom衰老網絡研究的一部分，對收集到的人類數據進行的分析表明，與活躍度較低的老年人相比，健康活躍的老年人血液中的Gpld1也升高。
為了測試Gpld1本身是否可以驅動所觀察到的運動益處，研究人員使用基因工程誘使衰老小鼠的肝臟過度生產Gpld1，然后通過多種測試來衡量動物的表現，這些測試涵蓋了認知和記憶的各個方面。令他們驚訝的是，治療三周產生的效果類似于六周的常規(guī)運動，同時海馬中新神經元的生長顯著增加。
“說實話，我沒想到會成功地找到一個可以解釋運動對大腦的好處的分子。運動似乎會產生許多細微的作用，從而增加大腦的運動能力。帶來巨大的好處，但這很難孤立。”維萊達說。“當我看到這些數據時，我完全陷入了困境。”
維萊達補充說：“通過這種蛋白質，肝臟對身體活動做出了反應，并告訴老大腦變年輕。”“這是肝腦交流的一個杰出例子，據我們所知，尚無人存在。這使我想知道我們在神經科學中還缺少什么，因為它很大程度上忽略了其他器官可能對神經器官產生的巨大影響。大腦，反之亦然。”
進一步的實驗室實驗表明，肝臟產生的Gpld1不會通過所謂的血腦屏障，從而保護大腦免受血液中有毒或傳染性物質的侵害。取而代之的是，這種蛋白質似乎通過減少全身炎癥和血液凝集的途徑對大腦發(fā)揮作用。眾所周知，凝血和炎癥都會隨著年齡的增長而升高，并與癡呆和與年齡有關的認知能力下降有關。
現在，該實驗室正在努力更好地準確理解Gpld1如何與其他生化信號傳導系統(tǒng)相互作用，以產生增強大腦的作用，以期希望為治療方法確定特定的靶標，這些靶標有一天可能為衰老的大腦帶來許多保護作用。
標簽： 單一蛋白質
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