除了强身健体、提神醒脑、减少疾病等这些众所周知的好处外，运动还被发现对于目前全球日趋严重的阿尔兹海默病（AD）有预防作用。
2018年9月，《科学》上发表的一项研究指出，运动可以刺激小鼠大脑产生多种细胞因子，改善大脑环境，有助于AD的缓解和治疗[1]。不过，科学家并不清楚运动到底是通过何种方式改善大脑环境的。2019年1月8日，巴西科学家Fernanda Felice教授带领的研究团队发现，运动（游泳）时肌肉释放的一种叫做鸢尾素的激素，可以进入大脑，增加大脑海马体中鸢尾素的水平，从而拯救因AD造成的突触可塑性和记忆能力损失。这项研究对于AD的预防和治疗有重要的指导意义，相关论文发表在著名学术期刊《自然医学》上[2]。
这几年来，AD的研究可谓一波三折，病因仍然扑朔迷离，而相关药物的研发投入也大多打了水漂。不过，经过多年的努力，科学家们也发现了AD的很多线索。
AD大脑的一个突出特点就是β-淀粉样蛋白和tau蛋白的沉积，并且出现了能量代谢异常的现象，包括葡萄糖摄入减少和胰岛素抵抗等。此外，AD还与代谢异常有关，例如二型糖尿病患者患AD的风险更高[3]。之前有研究发现，治疗代谢类疾病有助于减少AD的发生。再结合运动能够预防AD的研究。这些证据暗示AD、运动、代谢这三者之间存在着某种不为人所知的联系[3]。
2012年，哈佛大学的Bruce Spiegelman教授团队发现，运动会刺激细胞释放一种新的激素——鸢尾素。鸢尾素能作用于皮下脂肪，促进白色脂肪转化成米色脂肪[4]。随后，科学家又发现鸢尾素还具有保护神经[5]、增加皮质骨量[6]、减少骨丢失[7]等作用。考虑到鸢尾素与运动、代谢的关系，以及其所具有的神经保护功能。Fernanda教授猜测，鸢尾素可能就是连接运动与AD的信使。于是，Fernanda团队检测了AD小鼠和AD患者的脑脊液及海马体，发现这些部位鸢尾素的水平确实降低了。随后，他们还证实，鸢尾素减少的后果确实很严重。将正常小鼠的鸢尾素下调后，小鼠海马体的突触可塑性以及记忆能力都受到了严重损害。
那么增强AD小鼠大脑中鸢尾素的水平会有什么效果呢？研究人员发现，当AD小鼠海马体中鸢尾素水平提升后，海马体中神经突触的连接明显增多。与此同时，小鼠的记忆能力也增强了，在迷宫实验中表现得更加出色。不仅如此，增强鸢尾素表达还能能减少β-淀粉样蛋白与神经元的结合，降低可溶性β-淀粉样白-42（Aβ42）的水平。不过，不可溶的Aβ42并没有受到影响。此外，鸢尾素水平的上升还提高了各种与突触连接相关的基因表达，比如cAMP信号通路相关基因的表达。这条通路在记忆形成中发挥着重要作用。
总之，增强鸢尾素的表达对患有AD的大脑具有多方面的好处。
前面我们提到过，运动能刺激鸢尾素的分泌，而鸢尾素又能缓解AD病情。那么由运动产生的鸢尾素是否真的能影响到大脑？
研究人员让小鼠们完成了一项为期5周，每周五天，每天1小时的游泳训练。然后对这些小鼠进行检测，发现它们大脑中鸢尾素水平确实有所恢复，记忆能力得到提升。而且，海马体中细胞因子和突触连接也增加了。游泳后，受β-淀粉样蛋白影响的小鼠记忆力恢复，随后，研究者们还进一步证实，大脑情况的改善确实来自于运动产生的鸢尾素。研究者分别在小鼠的外周血液系统中增加或减少鸢尾素，发现都能影响到小鼠海马体中鸢尾素的含量，进而影响到小鼠的突触连接和记忆能力。这表明外周血液循环中的鸢尾素确实能进入大脑，而运动产生的鸢尾素是释放到血液中的。这项研究揭示了鸢尾素信号通路与AD之间的联系，并发现增加外周血液系统中鸢尾素的含量可能是治疗AD的潜在策略。此外，该研究还建立起了运动预防和改善AD的完整联系。科学家会继续探索鸢尾素信号在大脑中发挥作用的具体方式，比如找到大脑中鸢尾素的受体等。
不过，本文作者提到，虽然AD患者脑脊液中鸢尾素的含量降低，但血液中鸢尾素的含量并不受影响。而且，鸢尾素减少只发生在中期到晚期的AD患者中，轻度认识障碍的患者并没有这种现象。这说明鸢尾素减少并不是引起AD患者早期认知障碍的原因。但随着疾病的进程，鸢尾素的减少加剧了认知障碍。也就是说，鸢尾素损失是AD造成的，而非AD的病因。因此，我们对AD的研究仍任重道远。
这次的发现对于改善AD的病情仍然具有重要的指导意义。对于无法运动的老年AD患者来说，开发激活鸢尾素信号通路的药物，或许是一个不错的选择。运动能增加突触可塑性，增强记忆力，并能预防AD，何乐而不为呢？
参考资料：
[1] Combined adult neurogenesis and BDNFmimic exercise effects on cognition in an Alzheimer's mouse model[J]. Science,2018, 361(6406): eaan8821.
[2] Exercise-linked FNDC5/irisin rescues synaptic plasticity and memory defects in Alzheimer's models. Nature Medicine. Doi.org/10.1038/s41591-018-0275-4
[3] Brain insulin resistance in type 2 diabetes and Alzheimer disease: concepts and conundrums[J]. Nature Reviews Neurology, 2018, 14(3): 168-181.
[4] A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis[J]. Nature, 2012, 481(7382): 463.
[5] Exercise induces hippocampal BDNF through a PGC-1α/FNDC5 pathway[J]. Cell metabolism, 2013, 18(5): 649-659.
[6] The myokine irisin increases cortical bone mass[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2015, 112(39): 12157-12162.
[7] Irisin prevents and restores bone loss and muscle atrophy in hind-limb suspended mice[J]. Scientific reports, 2017, 7(1): 2811.
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