奇点网|《科学》：运动能让肝脏释放一种酶，促进神经再生，改善认知( 二 )

2020-07-12

其中12种在老年小鼠和年轻小鼠血浆中丰度都升高，升高幅度最大的是Gpld1和Pon1两个。
▲高丰度因子分析
Villeda和他的同事选择围绕糖基磷脂酰肌醇（GPI）的降解酶Gpld1展开研究，因为之前没有研究表明Gpld1与衰老、神经发生或认知有关。
揪出Gpld1之后，研究人员做的第一件事儿就是单独看看血浆Gpld1水平与认知能力之间是否真的有关。他们对比运动和久坐老年小鼠的血浆Gpld1水平发现， Gpld1浓度的增加确实与认知能力提高之前存在显著的相关性。
那么在老年人群中运动与Gpld1水平之间有没有关系呢？一分析，还真有，爱运动老年人血浆中Gpld1水平明显比久坐不动老年人高。
这说明，无论是对老年小鼠还是对老年人而言，运动都会诱导血浆Gpld1浓度增加。这一下子让“移植”运动对大脑的益处，在人身上有了实现的可能。

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▲人体数据分析
既然是Gpld1改善了老年小鼠的认知能力，那么Gpld1究竟是从哪里来的呢？
Villeda和他的同事分析小鼠十余个组织和器官Gpld1 mRNA的表达水平，结果肝脏水平最高，这也与之前的研究结果一致[13] 。这说明，运动后血浆中的Gpld1主要是肝脏合成的。
随后，研究人员分析了肝脏表达Gpld1的水平与衰老和运动之间的关系。排除运动变量的情况下，在小鼠衰老的过程中，随着年龄的增长，肝脏表达Gpld1的水平不会发生变化，即使给小鼠输注运动小鼠的血浆，表达水平也不会变。
不过，运动会改变肝脏表达Gpld1的水平，相比于静止，运动小鼠的肝脏表达Gpld1会增加。此外，肌肉和海马体中的Gpld1在任何条件下，都不会变化。

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▲不同组织器官表达Gpld1水平分析，以及静息和运动后肝脏Gpld1水平比较
为了单独检测Gpld1对老年小鼠大脑的影响。研究人员选择了靶向肝细胞的载体，然后分别将编码Gpld1的基因和绿色荧光蛋白的基因连上，分别注射到老年小鼠体内。
注射了带Gpld1的载体之后，不运动的老年小鼠血浆中Gpld1浓度升高了，海马体的神经元也增加了，认知检测结果显示，老年小鼠的认知能力也提高了。
实际上，研究人员在这一步也检验了与Gpld1一起被筛选出来的Pon1 ，遗憾的是，增加Pon1的血浆水平，在同样的条件下没有改善老年小鼠的认知功能。
接下来的一个问题是，运动诱导的Gpld1究竟是如何改善大脑功能的。
初步研究结果显示，大脑中Gpld1的信号比血浆中低了好几个数量级，这表明Gpld1似乎不太容易进到大脑。
那就只能是Gpld1通过影响它的底物调节大脑的健康。
果真如此， Gpld1裂解它的底物GPI之后，形成的信号级联，是Gpld1影响老年小鼠海马体的必要条件。

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【奇点网|《科学》：运动能让肝脏释放一种酶，促进神经再生，改善认知】▲本研究发现的运动改善大脑的机制
总的来说， Villeda和他的同事发现运动对老年大脑的有益影响，可以通过血液成分转移给不运动的老年大脑。而其中一个关键因子是肝细胞合成分泌的Gpld1 ， Gpld1通过裂解底物，触发下游的信号级联反应，促进海马体神经元的再生，以及认知的改善。
“肝脏通过Gpld1蛋白对身体的运动做出反应，并让衰老的大脑变得年轻， ”Villeda说[5] 。 “这是肝脏与大脑沟通的一个非凡的例子，据我们所知，在我们之前没有人知道它的存在。 ”

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