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运动与疾病的关系/跑步对衰老大脑的好处

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本页是对 Dallagnol 等人 2017 年发表的题为“跑步 REST：身体活动减轻老年小鼠海马体的神经炎症”的期刊文章的分析[1]

这项研究的背景是什么？

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目前的医学文献支持这样一种观点，即运动对长期[2][3]和短期[4][5]的脑部健康都有积极的影响。运动对大脑的一个广为人知的好处是它能够抑制炎症，而炎症已被证明与阿尔茨海默病 (AD) 等多种神经疾病有关[6]。炎症是导致衰老和与年龄相关的疾病的主要因素之一[7]，它是由某些激素、维生素 D 和感染的减少而产生的[8]。

以下研究主要关注运动对 RE1 静默转录因子 (REST) 表达的作用，REST 是一种参与神经发生和神经保护的 RNA 调节因子，是炎症的反作用力[9]。文献表明，随着大脑年龄的增长，REST 表达增加，从而提供神经保护，然而，患有神经退行性疾病的人 REST 表达下降[9]。如果运动对大脑有神经保护作用，那么它是否可以通过影响 REST 来实现呢？这项研究的其他重点是运动是否会改变脑源性神经营养因子 (BDNF)、IL-1β 和 IL-10 的水平。研究表明，BDNF 在神经可塑性和神经保护中起着关键作用[10]，而 IL-1β 和 IL-10 已被证明是炎症标志物[1]。分析研究的目的，虽然作者没有提到，但旨在为理解运动对衰老大脑的积极影响提供额外的有效性和范围。

这项研究来自哪里？

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这项研究是由巴西圣卡塔琳娜联邦大学的研究人员进行的，他们在脑生化研究方面拥有丰富的背景，这表明这篇论文经过了充分的研究。此外，几位作者曾在同行评审期刊上发表的先前论文中合作过[11][12][13]。研究人员表示，不存在个人或财务利益冲突，并引用了研究资金来源，表明在进行研究时不存在偏见[1]。

这是一项什么样的研究？

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这是一项使用 C57BL/6 雄性小鼠动物模型的定量实验研究。作者没有说明使用这种基因品系的原因，但它在文献中被广泛使用[14][15]。对小鼠进行随机分配到各自的组别，研究人员控制住屋环境（光照、食物、笼子类型、温度）。由于研究中的变量的性质（运动和久坐），研究人员对这些变量没有被蒙蔽。通过控制大多数重要变量，研究人员在一定程度上最大限度地减少了数据中的误差可能性。

这项研究包括什么？

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四组小鼠接触了两个变量，一个跑步轮 (RW) 和没有 RW 的久坐环境 (SED)。在四组小鼠中，两组为幼鼠（12-14 周），另外两组为老鼠（19-21 个月）。总共四组分别为久坐幼鼠 (SED-young)、RW-young、久坐老年 (SED-aged) 和 RW-aged。每组在 8 周内接触其特定的变量，并在这段时间内保持隔离，并控制光照，这些变量可能导致情绪变化[16]。在 8 周后和动物在处死后收获海马体之前，测量了距离、速度、抬头、开放区域探索和不动性。值得注意的是，开放区域测试和不动性在科学文献中被广泛用作抑郁和焦虑的指标[17]，或反映小鼠的情绪，因此，这些测量结果在其结果中具有有效性。对组织样本进行分析，以确定 BDNF、REST、IL-1β 和 IL-10 的 mRNA 表达，从而表明它们在小鼠体内的变化作用。

基本结果是什么？

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结果可以分为两部分：1）运动，即跑步，对小鼠情绪的影响；2）运动对炎症和神经保护机制的影响。关于运动对小鼠情绪的影响，SED-aged 小鼠表现出明显更多的壁蹲行为，这是一种焦虑的迹象[16]，而不是 RW-aged 小鼠和幼鼠，这表明运动对小鼠的情绪有积极的影响，而焦虑随着年龄的增长可能会增加。这些结果支持了之前的证据，即抑郁样症状随着年龄的增长可能会增加[18][19]，而运动可以减轻这些症状[20]。关于运动对神经保护机制和炎症的影响，与 SED-aged 对照组相比，RW-aged 小鼠的 BDNF 和 REST mRNA 表达显着增加，表明运动能够影响这两个因素。这表明仅仅 8 周的 RW 运动后神经保护作用增强。此外，与 SED-aged 小鼠相比，RW-aged 小鼠的 IL-1β 和 IL-10 的测量值明显更低，进一步支持了运动具有抗炎作用的证据[21]。

我们可以从这项研究中得出什么结论？

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由于这项研究是首次研究运动对 REST 的直接影响，而且证据表明 REST 在健康的神经元衰老中至关重要，因此，我们可以从这项研究中得出的结论是，健康的大脑衰老可能需要运动。尽管这项研究是在小鼠身上进行的，但证据已经足够有希望，可以进行人类临床研究。由于这种特殊的动物模型在临床前研究中被广泛使用，因此预计这里观察到的生理变化也会发生在人类身上。进一步的研究还应确定这种变化是否与剂量有关，因为在这项研究中没有控制特定的跑步剂量。

这项研究表明，运动可以减少炎症（神经元衰老的原因），并改善大脑中 REST 和 BDNF 的表达，这两个都是已知的保护神经的因素。最终，运动似乎不仅能确保老年人健康的认知功能，还能减少神经退行性疾病的发生率。

实用建议

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在澳大利亚，只有不到一半的 65 岁以上的人进行推荐量的运动[22]，这可能与澳大利亚老龄人口中神经退行性疾病的增加有关[23]。根据这项研究的理解，需要更加重视老年人运动的重要性，以提高生活质量和减少经济疾病负担。健康专业人员帮助老年人制定运动处方，以及老年人自己在这方面进行学习（参见“更多信息/资源”），这一点至关重要。

更多信息/资源

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澳大利亚运动建议：http://www.health.gov.au/internet/main/publishing.nsf/content/health-pubhlth-strateg-phys-act-guidelines

你的大脑很重要 - 大脑健康：https://yourbrainmatters.org.au/

老年人身体活动指南（澳大利亚）：https://www.healthdirect.gov.au/physical-activity-guidelines-for-older-adults

参考文献

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  1. ↑ a b c Dallagnol, KMC, Remor, AP, da Silva, RA, Prediger, RD, Latini, A, Aguiar Jr, AS 2017, ‘Running for REST: Physical activity attenuates neuroinflammation in the hippocampus of aged mice’, Brain, Behaviour and Immunity, vol. 61, pp. 31-35
  2. ↑ Erikson, KI, Prakash, RS, Voss, MW, Chaddock, L, Hu, L, Morris, KS, et al. 2009, ‘Aerobic fitness is associated with hippocampal volume in elderly humans’, Hippocampus, vol. 19, no. 10, pp. 1030-1039
  3. ↑ Colcombe, SJ, Erickson, KI, Scalf, PE, Kim, JS, Prakash, R, McAuley, E, et al. 2006, ‘Aerobic exercise training increases brain volume in ageing humans’, The Journals of Gerontology: Series A, vol. 61, no. 11, pp. 1166-1170
  4. ↑ Vega, SR, Struder, HK, Wahrmann, BV, Schmidt, A, Bloch, W, Hollmann, W 2006, ‘Acute BDNF and cortisol response to low intensity exercise following ramp incremental exercise to exhaustion in humans’, Brain Research, vol. 1121, no. 1, pp. 59-65
  5. ↑ Nouchi, R, Taki, Y, Takeuchi, H, Sekiguchi, A, Hashizume, H, Nozawa, T, et al. 2014, ‘Four weeks of combination exercise improved executive functions, episodic memory and processing speed in healthy elderly people: evidence from a randomised controlled trial’, Age, vol. 36, no. 2, pp. 787-799
  6. ↑ Svensson, M, Lexell, J, Deierborg, T 2015, ‘Effects of physical exercise on neuroinflammation, neuroplasticity, neurodegeneration and behaviour: What we can learn from animal models in clinical settings’, Neurorehabilitation and Neural Repair, vol. 29, no. 6, pp. 577-589
  7. ↑ Chung, HY, Cesari, M, Anton, S, Marzetti, E, Giovannini, S, Seo, AY, et al. 2009, ‘Molecular inflammation: underpinnings of ageing and age-related diseases’, Ageing Research Reviews, vol. 8, no. 1, pp. 18-30
  8. ↑ Hubbard, RE, Woodhouse, KW 2010, ‘Frailty, inflammation and the elderly’, Biogerontology, vol. 11, no. 5, pp. 635-641
  9. ↑ a b Zhao, Y, Zhu, M, Yu, Y, Qiu, L, Zhang, Y, He, L, et al. 2017, ‘Brain REST/NRSF is not only a silent repressor but also an active protector’, Molecular Neurobiology, vol. 54, no. 1, pp. 541, 550
  10. ↑ Tapia-Arancibia, L, Aliga, E, Silhol, M, Arancibia, S 2008, ‘New insights into brain BDNF function in normal ageing and Alzheimer’s disease’, Brain Research Reviews, vol. 59, no. 1, pp. 201-220
  11. ↑ Aguiar, AS, Stragier, E, da Luz Scheffer, D, Remor, AP, Oliveira, PA, Prediger, RD, et al. 2014, ‘Effects of exercise on mitochondrial function, neuroplasticity and anxio-depressive behaviour of mice’, Neuroscience, vol. 271, pp. 56-63
  12. ↑ Aguiar, AS, Duzzioni, M, Remor, AP, Tristao, FSM, Matheus, FC, Raisman-Vozari, R, et al. 2016, ‘Moderate-intensity physical exercise protects against experimental 6-Hydroxydopamine-induced hemiparkinsonism through Nrf2-antioxidant response element pathway’, Neurochemical Research, vol. 41, no. 1-2, pp. 64-72
  13. ↑ Aguiar, AS, Moreira, ELG, Hoeller, AA, Oliveira, PA, Cordova, FM, Glaser, V, et al. 2013, ‘Exercise attenuates levodopa-induced dyskinesia in 6-hydroxydopamine-lesioned mice’, Neuroscience, vol. 243, pp. 46-53
  14. ↑ Mekad, K, Abe, K, Murakami, A, Nakamura, S, Nakata, H, Moriwaki, K, et al. 2009, ‘Genetic differences among C57BL/6 substrains’, Experimental Animals, vol. 58, no. 2, pp. 141-149
  15. ↑ Zurita, E, Chagoyen, M, Cantero, M, Alonso, R, Gonzalez-Neira, Lopez-Jimenez, A, et al. 2011, ‘Genetic polymorphisms among C57BL/6 mouse inbred strains’, Transgenic Research, vol. 20, no. 3, pp. 481-489
  16. ↑ a b Huang, Y, Zhou, W, Zhang, Y 2012, ‘Bright lighting conditions during testing increase thigmotaxis and impair water maze performance in BALB/c mice’, Behavioural Brain Research, vol. 226, no. 1, pp. 26-31
  17. ↑ Cryan, JF, Holmes, A 2005, ‘The ascent of mouse: Advances in modelling human depression and anxiety’, Nature Reviews. Drug Discovery, vol. 4, no. 9, pp. 775-790
  18. ↑ Stordal, E, Mykletun, A, Dahl, AA 2003, ‘The association between age and depression in the general population: a multivariate examination’, Act Psychiatrica Scandinavica, vol. 107, no. 2, pp. 132-141
  19. ↑ Alexopoulas, GS 2005, ‘Depression in the elderly’, The Lancet, vol. 365, no. 9475, pp. 1961-1970
  20. ↑ Arent, SM, Lnders, DM, Etnier, JL 2000, ‘The effects of exercise on mood in older adults: A meta-analytic review’, Journal of Ageing and Physical Activity, vol. 8, pp. 407-430
  21. ↑ Petersen, AMW, Pedersen, BK 2005, ‘The anti-inflammatory effect of exercise’, Journal of Applied Physiology, vol. 98, no. 4, pp. 1154-1162
  22. ↑ Sims, J, Hill, K, Hunt, S, Haralambous, B 2010, ‘Physical activity recommendations for older Australians’, Australasian Journal on Ageing, vol. 29, no. 2, pp. 81-87
  23. ↑ Begg, Stephen, Vos, Theo, Barker, Bridget, Stevenson, Chris, Stanley, Lucy and Lopez, Alan D. 2007, The burden of disease and injury in Australia 2003, Australian Institute of Health and Welfare, [Canberra, A. C. T.]
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