科学家发现一种分子可以模拟运动对大脑的抗衰老作用

运动小鼠血浆中的一种分子可以逆转久坐小鼠的大脑衰老。据《科学》杂志报道,加州大学旧金山分校 (UCSF) 的研究人员正在研究一种分子。 

要点: 

  • 注射了运动老年小鼠血浆的久坐老年小鼠会呈现出更年轻的大脑。 
  • 一种名为Gpld1的分子与大脑恢复活力有关。 
  • 我们讨论了其他可以模拟运动抗衰老作用的分子。 

运动的好处不容小觑,包括减轻压力、降低认知能力下降的风险以及降低早逝风险。然而,由于各种原因,许多人,尤其是老年人,无法或不愿意坚持锻炼。因此,久坐不动的人可以补充一些模拟运动的分子来代替体育锻炼,从而有可能延长寿命。

如果有一种药物能产生与运动相同的大脑益处,那么每个人都会服用它。现在我们的研究表明,至少其中的一些益处有一天可能会以药片的形式实现。

运动带来的益处通过血液传递 
为了证实运动对大脑的抗衰老作用,加州大学旧金山分校的研究人员让老老鼠连续六周使用跑轮。这些老鼠 18 个月大,大约相当于人类的 55 岁。结果显示,与久坐不动的老老鼠相比,运动过的老鼠表现出神经发生增加,即大脑生长。 

伴随神经发生增加的是脑源性神经营养因子 (BDNF) 的升高,这是一种在新神经元生长中发挥关键作用的重要蛋白质。运动小鼠的学习和记忆能力也有所改善,这是认知增强的一个关键指标,反映出神经发生和 BDNF 的增加。 

为了验证运动对老年小鼠大脑的抗衰老作用,研究人员接下来尝试将这些益处转移到一组新的久坐老年小鼠身上。他们抽取了运动小鼠的血液,并分离出血浆(不含细胞或血小板的血液部分)。研究人员还从久坐老年小鼠身上提取了血浆,并将其与运动老年小鼠进行了比较。 

结果表明,与注射久坐小鼠血浆的小鼠相比,注射运动小鼠血浆的小鼠表现出神经发生率提高、BDNF 增加以及学习和记忆力提高。这些发现表明,运动小鼠血浆中的某些因素有助于运动对大脑产生抗衰老作用,因为神经发生、BDNF 以及学习和记忆力往往会随着年龄的增长而下降。 

模仿运动的分子 
研究人员接下来试图确定运动小鼠血浆中哪些分子有助于逆转大脑衰老。在此过程中,他们发现,在老年小鼠中,有 30 种蛋白质在运动后有所增加。

在这 30 种蛋白质中,他们选择研究一种名为 Gpld1 的蛋白质,因为它之前并未与衰老、神经发生或认知相关。 

为了证实 Gpld1 与人类的相关性,研究人员还测量了老年人运动后 Gpld1 的水平。研究发现,与久坐不动的老年人相比,运动的老年人血浆中的 Gpld1 水平更高。这些发现表明,Gpld1 可能有助于运动对人类大脑的抗衰老作用。 

此外,研究人员发现,Gpld1 主要在运动后在肝脏中产生。有了这一认识,他们使用一种特殊的技术在老年小鼠的肝脏中过量产生 Gpld1。

值得注意的是,这导致老年小鼠的神经发生增加、 BDNF 升高,并改善了学习和记忆能力。这些发现表明,Gpld1 本身就可以模拟运动对大脑的抗衰老作用。 

研发人员说:没想到能找到一种分子来解释运动对大脑的这么多好处。运动似乎会发挥许多细微的影响,这些影响加起来会产生很大的好处,但很难分离出来。当我看到这些数据时,我完全震惊了。

进一步的实验表明,Gpld1 不会穿过血脑屏障,这表明 Gpld1 作用于其他分子,间接可能为大脑提供运动的有益作用。

研究人员发现,这些分子与血液凝结有关。值得注意的是,研究人员并没有证明将 Gpld1 注射到血液中可以模拟运动的效果,目前还不清楚是否对此进行了测试。 

NAD+ 助推器可作为运动模拟物 
除了 Gpld1,研究表明其他抗衰老分子也可以作为运动模拟物,包括 NAD+(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸)前体,包括 NR(烟酰胺核糖)和 NMN(烟酰胺单核苷酸)。研究表明急性运动可以促进 NAD+ 代谢,这正是 NAD+ 前体在某些人身上可以发挥的作用。

一类名为 senolytics 的抗衰老化合物似乎也能模拟运动。研究表明运动可以减少衰老细胞——这些细胞会随着年龄的增长而积累,并引发慢性疾病。Senolytics 也能减少衰老细胞。 

然而,除了提高 NAD+ 水平和减少衰老细胞外,运动还能带来大量其他细胞变化,促进健康和长寿。

因此,NAD+ 前体和抗衰老药物不能完全取代体育锻炼。随着生物衰老领域研究的不断深入,科学家可能会发现能够更完全模仿运动效果的全套抗衰老化合物。