基于近红外光谱分析技术评价运动对老年人认知(5)

2.4.2 脑源性神经营养因子是介导运动改善记忆功能的生理学基础 脑源性神经营养因子是一种神经营养因子，可以通过相关调节通路刺激神经皮质，诱发神经元结构的改变，参与神经修复过程，是介导运动与大脑认知方面重要的媒介。脑源性神经营养因子水平在30-39岁达到顶峰，之后逐渐下降，研究表明，无论是在运动组还是在久坐不动的对照组，脑源性神经营养因子水平在年轻人中几乎是老年人的2倍。脑源性神经营养因子可以在周围组织中被合成，这些组织包括骨骼肌、肝脏、脂肪组织、内皮细胞和免疫细胞，在通常情况下，大脑的合成占到75%。循环血清中的脑源性神经营养因子可以透过血脑屏障，参与神经细胞的生长、存活及增殖[28]。

脑源性神经营养因子在促进突触重塑和形态学的复杂性过程中起到重要作用，首先，其可以通过增加啮齿类动物和中青年人的静息状态下海马区的灌注及增加齿状回、内嗅皮质中树突的复杂性和数量，从而间接促进神经元的形成。在脑源性神经营养因子敲除的大鼠中，颗粒下层的神经干细胞显著减少，增殖中的神经干细胞呈现出死亡的状态，认知能力严重下降[29]。脑源性神经营养因子的表达可以显著促进神经干细胞的分化转移和成熟，很大程度上决定神经干细胞的分化，调控神经加工的过程，突触可塑性。其次，神经营养因子也可通过修复大脑血管内皮生长因子介导的突触可塑性，有效改善大脑的结构和功能。敲除脑源性神经营养因子基因大鼠由于神经可塑性降低，出现大脑海马区体积的减少和认知能力的下降等症状，即使通过运动也不能逆转神经可塑性水平的降低，以及大脑海马区体积的减少和认知能力的下降[30]。运动不仅使细胞的存活增加，还可以使海马区和皮质神经元数量上升，人体试验研究表明，有氧运动促进海马区脑源性神经营养因子的表达是通过促进海马区的脑源性神经营养因子基因表达得以实现的[31]。且人体大脑中脑源性神经营养因子的表达对有氧运动强度呈现出一种剂量反应。

这说明，脑源性神经营养因子可以促进神经元的形成，促使新生神经元进入循环，为海马区神经形成提供稳定的物质基础；也是血管生成、大脑海马区结构和功能重塑的基础。神经营养因子障碍可引起整个机体代谢和免疫功能紊乱，导致海马区萎缩，痴呆、抑郁等精神类疾病发生，因此脑源性神经营养因子是大脑内稳态的内置调节机制。海马区神经营养因子的相关调控通路见表1。

表1 海马区神经营养因子的相关调控通路表注：PGC-1α：过氧化物酶体增殖活化受体γ共激活因子1α；FNDC5：纤连蛋白结构域包含蛋白5调控通路 途径 作用组织蛋白酶B是一种与运动相关的因子，介导记忆功能的改善组织蛋白酶B 的主要作用是降解蛋白，从细胞外经过内吞和吞噬作用，进入溶酶体系统。以酶原的形式参与组织器官的发育、激素原的激活、抗原的呈递过程。在病理条件下进入组织间隙，介导参与细胞的炎症及凋亡过程。因此，抑制或激活组织蛋白酶B，达到特异性治疗相关疾病的目的。其次，组织蛋白酶B可以穿过血脑屏障，诱导脑源性神经营养因子的产生，介导认知过程[12]PGC-1α/FNDC5脑源性神经营养因子的表达受到组织蛋白酶B 的影响。在通常情况下，组织蛋白酶B 贮存在溶酶体中，组织蛋白酶B 是酶原的亚科，木瓜蛋白酶的溶酶体半胱氨酸酶原脑源性神经营养因子的表达受到FNDC5 的影响。FNDC5 是一种跨膜蛋白，由循环因子鸢尾属分泌，在运动诱导大脑脑源性神经营养因子蛋白表达的过程中起到介导作用。PGC-1α是一种转录共激活因子，参与骨骼肌以及棕色脂肪组织的线粒体生物发生和氧化代谢过程在骨骼肌中，PGC-1α在一定程度上参与到运动相关的代谢作用中，运动可以诱导骨骼肌中PGC-1α水平的提高，在运动过程中，PGC-1α在骨骼肌中的表达增加，刺激了FNDC5 表达的增加，参与到白色脂肪组织转化为棕色脂肪组织的过程中。此外，运动可以导致大鼠海马区FNDC5 基因表达水平的上升，在皮质神经元中FNDC5 的过表达，刺激了脑源性神经营养因子的分泌，相比之下FNDC5 基因敲除的大鼠中，脑源性神经营养因子的基因表达下降，有趣的是，通过相关载体增加肝脏中的FNDC5 的水平之后，伴随循环系统中鸢尾属的水平上升之后，这些直接导致了海马区脑源性神经营养因子水平的增加、，

2.4.3 运动诱导组织蛋白酶B可以促进记忆功能的改善 动物实验研究表明，组织蛋白酶B可以增加成年大鼠海马区的神经形成及其空间记忆功能。组织蛋白酶B敲除的大鼠中，空间记忆功能能力下降。人体试验研究表明，跑台运动可以增加循环血液中组织蛋白酶B的水平，成年人海马区的神经形成，齿状回颗粒细胞的水平以及海马区蛋白11的水平降低。跑步运动能够改善记忆功能以及成年人的神经形成。组织蛋白酶B水平与健康程度以及海马区水平上的记忆功能相关。在成年人海马区的祖细胞中，组织蛋白酶B增加了神经营养因子的水平[32]。体内实验表明，运动增加了血浆中组织蛋白酶B的水平[33]，同时海马区组织蛋白酶B基因表达水平也增加，表明了组织蛋白酶B对大脑直接和间接的作用[34]。

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