以往的研究表明身體活動(dòng)能夠影響腦結(jié)構(gòu)和認(rèn)知功能，而且適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動(dòng)也是神經(jīng)系統(tǒng)疾病（如阿爾茲海默病、帕金森病、亨廷頓病等）療法的重要康復(fù)措施。然而，運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練是如何引起中樞系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能改變的卻證據(jù)匱乏。現(xiàn)在，神經(jīng)科學(xué)界的這一空白可能被由Moon的科研團(tuán)隊(duì)所填補(bǔ)，Moon研究團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，一種叫組織蛋白酶B（Cathepsin B或CTSB）的蛋白在肌肉活動(dòng)影響腦結(jié)構(gòu)及功能方面起到重要作用。研究也已證實(shí)，跑步可以促進(jìn)猴子、小鼠及人類血液中CSTB的表達(dá)水平。
首先，我們先科普一下，神經(jīng)系統(tǒng)的功能或者說認(rèn)知能力是如何得到提高的？我們大腦的功能是否強(qiáng)大需要神經(jīng)元和神經(jīng)纖維的數(shù)量及其相互聯(lián)系的突觸數(shù)量，神經(jīng)纖維、突觸數(shù)量越多聯(lián)系越廣泛，你的認(rèn)知能力就越強(qiáng)大，越聰明。而且，這些神經(jīng)纖維的數(shù)量和突觸聯(lián)系是可以變化的，但是，需要神經(jīng)營養(yǎng)因子提供營養(yǎng)來維持其結(jié)構(gòu)和功能，如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）、神經(jīng)營養(yǎng)因子（NGF）等。就像肌肉要想變得粗大需要肌肉營養(yǎng)因子的參與是一樣的。
科學(xué)界已經(jīng)證實(shí)，適當(dāng)?shù)挠醒踹\(yùn)動(dòng)可以促進(jìn)BDNF、NGF等神經(jīng)營養(yǎng)因子的分泌和表達(dá)，改善腦組織結(jié)構(gòu)和功能。但是，肌肉的活動(dòng)是如何影響到神經(jīng)因子的分泌和表達(dá)的呢？這是科學(xué)界一直沒有解答的問題。
Moon等使用鼠L6肌母細(xì)胞培養(yǎng)加入AMPK激動(dòng)劑（AICAR，AMPK是運(yùn)動(dòng)后激活的分子通路關(guān)鍵酶，在細(xì)胞培養(yǎng)中使用該激動(dòng)劑可模擬在體實(shí)驗(yàn)的動(dòng)物運(yùn)動(dòng)效果）的實(shí)驗(yàn)并運(yùn)用蛋白質(zhì)組學(xué)、質(zhì)譜分析等方法篩選確定肌細(xì)胞分泌的因子中CTSB（Cathepsin B）被分泌到細(xì)胞外并發(fā)揮作用，而其他的肌肉因子則沒有分泌到細(xì)胞外。然后，Moon等設(shè)計(jì)了小鼠自主跑輪訓(xùn)練的在體實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)，運(yùn)動(dòng)后小鼠的腓腸肌及血漿中CTSB的水平升高，而且，把這些跑輪運(yùn)動(dòng)后的小鼠與普通對照組小鼠相比，其空間記憶能力、協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和抗疲勞能力都提高了。接下來，Moon等又做了敲除CTSB基因小鼠的自主跑輪訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，然而敲除鼠的腓腸肌及血漿中CTSB水平降低，并且其空間記憶能力、協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)和抗疲勞能力等與對照組小鼠相比沒有差異了。這些證據(jù)還不夠，Moon等設(shè)計(jì)通過靜脈注射CSTB，發(fā)現(xiàn)CSTB可以通過血腦屏障進(jìn)入大腦組織，并上調(diào)神經(jīng)因子雙皮質(zhì)素（DCX）和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）的表達(dá)水平，促進(jìn)大腦海馬神經(jīng)發(fā)生。
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