轮子上的老鼠向科学家展示了运动对大脑的好处

老鼠对在笼子里的“运动”轮子上奔跑的强烈渴望，有助于从分子水平上解释运动对哺乳动物大脑的益处。

进行相关研究的纽约大学朗格尼医学中心的科学家们表示，他们的最新发现不仅为锻炼对希望保持大脑健康的人类的价值提供了证据，而且还提出了预防神经疾病的新策略。

一项即将发表在杂志上的研究eLife6月2日，研究人员报告称，在啮齿类动物运动时，测量了大脑中某些化学物质的自然积累，这些物质会启动一种名为脑源性神经营养因子(BDNF)的蛋白质的产生。自从这种蛋白质在20世纪80年代被发现以来，BDNF就被称为大脑的“Miracle-Gro”，因为它在增强记忆和神经细胞生长方面起着重要作用。

“我们相信，我们的研究显示了哺乳动物由于运动而增加BDNF产生背后的精确生物机制，”该研究的高级研究员、细胞生物学家Moses Chao博士说。“解开BDNF的奥秘是很重要的，因为我们正在寻找更多的方法来自然地保持哺乳动物的大脑健康，包括人类的大脑，”Chao说，他是纽约大学朗格尼分校及其斯科波生物分子医学研究所的教授。

Chao说:“我们最新的发现表明，我们可能会提高BDNF的产生，因为研究已经证实，这样做可以保护大脑。”他指出，在人身上的研究已经将锻炼、增加BDNF水平和降低痴呆率联系起来。还有一些研究表明，患有阿尔茨海默氏症或亨廷顿氏症的人的大脑中BDNF的水平平均是没有这两种脑损伤疾病的人的一半。

目前这项研究的关键发现之一是酮，一种在肝脏中自然产生的化学物质，称为-羟丁酸盐(dbb)，触发生物反应，激活BDNF基因，产生更多的BDNF蛋白。长期以来，人们都知道DBHB会随着运动在身体和大脑中积聚。酮是一种“副产物”化学物质，当动物将脂肪作为一种替代能源，在消耗了更多容易获得的糖分后，分解脂肪锻炼．

Chao说，具体来说，研究人员发现DBHB通过改变BDNF基因的环境，阻止了大脑中被称为组蛋白去乙酰化酶复合物(HDACs)的其他蛋白质抑制BDNF的产生。HDACs是一种表观遗传的化学机制，它通过蛋白质修饰控制对基因的访问，从而改变基因的活动。

研究人员发现，使用已经知道可以通过抑制HDACs稳定情绪和防止癫痫发作的商业精神病药物，他们可以“打开”原本“关闭”的BDNF基因，使其更容易触发其作用，并使BDNF产量增加50%。

据Chao和他的同事说，他们的研究表明dbb自然地模仿了大脑中HDAC抑制剂的作用。

在这项研究中，研究人员将被允许在笼轮上自由奔跑一个月的老鼠的大脑与不跑步的老鼠的大脑进行比较。随后在实验室对动物的脑细胞进行化学分析，以确定暴露于HDAC抑制剂和DBHB后BDNF产生的分子变化。基因测试被用来确定哪些基因比其他基因更活跃。

赵和他的研究同事下一步计划调查大脑最受酮积累的影响，以及哪些因素促进或抑制HDAC活性。

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