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一项最近发表于《细胞与分子生命科学》(Cellular and Molecular Life Sciences)的小鼠研究表明,运动锻炼似乎可以使神经肌肉连接处发生的分子改变正常化,从而使肌萎缩侧索硬化(ALS)患者受益,但一定程度上取决于运动锻炼的类型。
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虽然跑步和游泳都能减轻这些小鼠中可见的分子改变,但只有游泳能够减缓较大的运动神经元丢失。
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神经肌肉接头(NMJ)是神经与肌肉接触的部位。神经通过NMJ向肌肉发送信号,告知肌肉何时收缩。已知ALS中NMJ会遭受损害,而且被认为与该病中运动神经元的丢失有关——尽管对其潜在机制仍然知之甚少。
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之前一项使用SOD1-G93A小鼠(一种ALS小鼠模型)的研究表明,一种特殊的NMJ信号通路,即BDNF-NT4/TrkB,在ALS症状变得明显之前就已经出现异常。
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适度的运动锻炼被认为对ALS患者有神经保护作用,但“可能由于不同的运动类型、运动方案和强度的影响不同,因此如何向患者提供建议存在争议。” 研究人员写道。
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针对这种特定小鼠模型的另一项独立研究表明,运动锻炼可以延长寿命,缓解ALS症状。
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研究人员想要了解跑步和游泳这两种已经确立的运动方案的 “分子” 影响。他们将SOD1-G93A小鼠分成3组,一组跑步,一组游泳,还有一组不运动作为对照组。当小鼠最初出现ALS症状时,开始进行运动锻炼。
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他们写道,以跑步为基础的训练 “是一种低振幅和频率的运动锻炼,优先触发由小运动神经元整合的慢速运动单位,而……以游泳为基础的训练……是一种高振幅和频率的运动锻炼,还可以触发由大运动神经元整合的快速运动单位。”
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在没有进行运动锻炼的小鼠中,研究人员发现NMJ处BDNF和NT4水平异常升高。跑步方案一定程度上降低了BDNF水平,而游泳方案将BDNF水平降低到接近健康小鼠的水平。相比之下,无论运动类型如何,运动组小鼠的NT4水平都更高。
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这些小鼠的TrkB也发生了改变。TrkB有几个不同的版本,这些版本可以被进一步修改,但有关TrkB的发现要点与BDNF和NT4的相似:两种运动方案都使得一些改变正常化,而另一些依然存在异常,同时两种方案之间的具体变化不同。
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在其他参与NMJ功能的蛋白质中也有类似的发现,尽管这些改变与BDNF-NT4/TrkB信号传导相关的程度或完全独立尚仍不清楚。
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研究人员写道:“两种训练方案对ALS的分子改变有不同的影响,保持蛋白水平在对照值内,从而限制疾病的进展。”
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他们补充说,“这些训练不能预防那些在症状前阶段已经发现的改变。” 换句话说,无论运动与否,在小鼠出现明显症状之前发生的分子改变仍然存在,但运动确实有助于缓解症状出现后发生的变化。
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研究人员还观察了小鼠的运动神经元,了解这些分子改变是否会转化为运动神经元生存的差异。不运动的小鼠拥有相对更多小的运动神经元,这是较大运动神经元死亡的结果。
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研究指出,较大的运动神经细胞支配 “更快” 的肌肉纤维,并 “优先” 遭受ALS的影响。
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跑步组的小鼠存在类似的丢失,但游泳组小鼠的大神经元相对较多,提示游泳运动在一定程度上阻止了这种丢失。“然而,” 研究团队指出,“3组中最大运动神经元的比例都明显下降,表明尽管在进行锻炼,但依然丢失了。”
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“总而言之,” 研究人员总结道,“尽管人们对体育锻炼作为ALS疗法存在争议,但它似乎总是有益的,而且有着精确的运动依赖性结果。”
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更多的研究 “将是有帮助的,因为运动锻炼方案之间的差异是靶向特定分子改变的关键。”
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