罗格斯大学科学家发现，锻炼可以改善大脑对胰岛素的敏感性，从而增强认知功能，并可能降低痴呆风险。
研究证实锻炼对大脑中胰岛素信号蛋白的积极影响
由罗格斯大学-新布朗斯维克分校的研究人员领导并在《老化细胞》（Aging Cell）杂志上发表的一项研究表明，运动后，参与身体胰岛素反应的特殊脑细胞被激活。这一发现表明，体育活动可能对脑功能有直接的积极影响。该研究还强调了针对这种胰岛素相关机制开发疗法的潜力，以减缓或预防痴呆的发展。
“我们认为这项工作很重要，因为它表明锻炼可能通过改善胰岛素对大脑的作用来提高认知和记忆能力，”罗格斯大学艺术与科学学院运动学与健康系副教授史蒂文·马林（Steven Malin）说，他是该研究的主要作者。
该研究与美国国立卫生研究院的老龄问题研究所合作进行，重点关注神经元细胞外囊泡的作用，这些囊泡是由大脑释放的特殊细胞。
细胞外囊泡曾一度被研究人员视为“细胞尘埃”，但在过去15年中，它们作为人体微观世界中的重要参与者得到了广泛认可，能够促进关键分子如蛋白质在细胞间的运输。在这项研究中，科学家们瞄准了大脑产生的携带多种胰岛素敏感性相关蛋白质的囊泡，其中一种称为Akt。
胰岛素敏感性是指身体对胰岛素的反应程度，胰岛素是一种控制血糖水平的激素。胰岛素敏感性高的人能更有效地利用血液中的葡萄糖，例如在肌肉中，从而降低血糖水平。糖尿病患者由于胰岛素敏感性低或胰岛素抵抗，其脑细胞对胰岛素的反应较差，这对认知功能有负面影响。
实验研究：锻炼与胰岛素敏感性
研究人员通过从实验参与者血液中分离出囊泡来研究它们的影响。这项为期两周的试验包括21名平均年龄为60岁且患有前期糖尿病的志愿者。在研究期间，他们进行了12次由监督人员指导的60分钟中等到高强度锻炼。参与者在训练前后饮用了葡萄糖饮料。研究人员在训练开始和结束时采集了参与者的血液样本，以分析饮葡萄糖饮料前后的变化。
血液样本显示，每次训练后，携带胰岛素敏感性相关蛋白质的神经元囊泡数量增加，其中Akt最为显著。
“我们首次证明，锻炼会影响神经元细胞外囊泡的胰岛素信号传导，与血糖临床改善有关，”马林说。“我们将这些神经元细胞外囊泡用作大脑胰岛素敏感性的指标。”
因此，锻炼有可能提高大脑对胰岛素的响应能力，从而改善神经元功能，他补充道。
胰岛素在认知和脑健康中的作用
胰岛素作为一种激素，越来越多地被认为调节认知，即通过思考、经验和感官获取知识的心理过程。前期糖尿病是一种严重的健康状况，当血糖水平高于正常但不足以诊断为2型糖尿病时发生。患有前期糖尿病的人体内的胰岛素水平不足，尤其是在大脑中，这增加了患阿尔茨海默病等痴呆疾病的风险，马林说。
胰岛素在记忆形成、回忆、处理速度和突触功能中也起着关键作用，突触是允许脑细胞相互交流的结构。
“如果大脑中的胰岛素不足，这意味着不仅脑细胞可能会变得功能失调，而且它们之间的互动也可能出现问题，”马林说。“就像玩传话游戏一样，当大脑变得胰岛素抵抗时，信息最终会丢失。”
尽管长期以来人们认为锻炼可以改善认知功能，但具体机制尚不清楚。过去的研究发现，高血糖会降低大脑回忆信息和学习新信息的能力。
潜在疗法和未来研究
马林表示，胰岛素由胰腺产生并进入大脑以发挥其功能，在促进脑血流和神经元功能以支持认知方面起着核心作用。
“我们的研究表明，针对大脑胰岛素作用的疗法可能有助于预防痴呆，”马林说。
在一项新研究中，马林和他的同事正在研究单次锻炼是否可以增强鼻内胰岛素对肥胖老年人认知健康的促进作用，通过测量脑血流和神经元细胞外囊泡来进行评估。他们的未来计划是进行一项长期锻炼训练研究，评估脑胰岛素敏感性改善与认知功能之间的关系。
参考文献：“两周的锻炼改变了前期糖尿病老年人神经元细胞外囊泡中的胰岛素信号蛋白和pro-BDNF”由史蒂文·K·马林（Steven K. Malin）、丹尼尔·J·巴蒂洛（Daniel J. Battillo）、米歇尔·S·贝里（Michal S. Beeri）、玛雅·穆斯塔皮奇（Maja Mustapic）、弗朗切斯卡·德尔加多-佩拉萨（Francheska Delgado-Peraza）和迪米特里奥斯·卡波吉安尼斯（Dimitrios Kapogiannis）于2024年10月18日在《老化细胞》杂志上发表。DOI: 10.1111/acel.14369
该研究由美国国立卫生研究院资助。
其他参与研究的罗格斯大学科学家包括米歇尔·贝里（Michal Beeri），她是罗格斯罗伯特伍德约翰逊医学院赫伯特和杰奎琳·克莱因阿尔茨海默病研究中心的主任；以及丹尼尔·巴蒂洛（Daniel Battillo），他是运动学和应用生理学研究生项目的博士候选人。美国国立卫生研究院老龄问题研究所的科学家迪米特里奥斯·卡波吉安尼斯（Dimitrios Kapogiannis）、玛雅·穆斯塔皮奇（Maja Mustapic）和弗朗切斯卡·德尔加多-佩拉萨（Francheska Delgado-Peraza）也参与了该研究。
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