运动在阿尔茨海默病（AD）中具有显著的保护作用。更多的运动与较低的AD风险、更好的认知功能以及AD患者的认知下降减缓相关。然而，运动如何在细胞层面上实现这些效果尚不清楚。了解这一机制可能会为治疗AD和其他神经退行性疾病提供新方法。
由麻省总医院（Massachusetts General Hospital）的Christiane Wrann博士领导的研究团队，在阿尔茨海默病小鼠模型中探索了运动引发的基因活动变化。他们使用了一种称为单核RNA测序（snRNA-seq）的技术，该技术可以分析单个细胞水平上的基因活动。研究集中在海马体的一个区域——齿状回（dentate gyrus）。海马体对记忆和学习至关重要，而齿状回则是新神经元生成的地方。过去的研究表明，齿状回在运动和AD过程中特别容易发生变化。这项研究部分由美国国立卫生研究院（NIH）资助，其结果于2025年6月12日发表在《自然神经科学》（Nature Neuroscience）杂志上。
实验中，小鼠被允许在轮子上自由奔跑60天。正如预期的那样，进行运动的AD小鼠比久坐的小鼠表现出更好的认知功能。运动导致了健康小鼠和AD小鼠模型中基因活动的变化，但受影响的基因在健康小鼠和AD小鼠之间有所不同。
某些基因活动变化特定于AD小鼠的多种细胞类型。运动恢复了其中一些基因的活动水平，使其接近健康小鼠的状态。研究团队注意到，许多恢复的基因存在于未成熟的神经元中。这表明运动对海马体中新神经元的形成有影响。进一步的实验显示，一种名为_Atpif1_的基因在神经元的发育和存活中尤为重要。
运动对少突胶质细胞前体细胞中的基因活动产生了显著影响。这些细胞会分化为少突胶质细胞，后者负责生成包裹神经元的髓鞘。在AD小鼠中，运动恢复了这些细胞中超过一半受影响基因的活动。
研究团队还识别出一种仅在AD小鼠中发现的小胶质细胞亚群。小胶质细胞是一种存在于大脑中的免疫细胞。这些细胞类似于疾病相关的小胶质细胞，它们会在AD发生时被激活并减少AD引起的损伤。研究人员发现，运动增加了与这些小胶质细胞相关的基因活动。
此外，研究团队发现了一组星形胶质细胞（astrocytes），它们在AD小鼠中较少见。星形胶质细胞在大脑中执行多种支持功能。这些星形胶质细胞与脑血管相关，并具有一系列与其保护作用一致的特征。运动增加了AD小鼠中与这些星形胶质细胞相关的基因活动。
接下来，研究团队将他们在小鼠中的发现与来自人类AD和对照脑组织的snRNA-seq数据进行了比较。许多在小鼠AD模型中基因活动异常的基因，在遗传性AD患者中也表现出类似的异常活动。这表明小鼠模型中的发现可能适用于人类AD。
该研究全面展示了运动如何通过改变大脑中的基因活动来保护免受AD损害。研究团队识别的那些因运动而恢复的基因为未来的治疗提供了潜在靶点。
“虽然我们早就知道运动有助于保护大脑，但我们并不完全了解哪些细胞起作用以及它在分子水平上是如何工作的，”Wrann表示，“现在，我们有了一个详细的图谱，展示了运动如何影响阿尔茨海默病中大脑记忆中心每种主要细胞类型。”
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