發(fā)表于《自然·神經(jīng)科學》（Nature Neuroscience）

麻省總醫(yī)院布萊根分院（Mass General Brigham）與紐約州立大學上州醫(yī)科大學（SUNY Upstate Medical University）的研究團隊，近日利用先進的單核RNA測序技術（single-nuclei RNA sequencing，簡稱snRNA-seq）和廣泛使用的阿爾茨海默病小鼠模型，發(fā)現(xiàn)了在運動干預中對大腦響應最顯著的特定細胞類型。這項研究也在人體樣本中得到了驗證，進一步揭示了運動與大腦健康之間的分子聯(lián)系，并指出了潛在的藥物研發(fā)方向。

“我們早就知道運動對大腦有保護作用，但此前并不清楚是哪些細胞在發(fā)揮作用，背后的分子機制也不明確，”該研究資深作者、獸醫(yī)學博士、神經(jīng)科學家Christiane D. Wrann表示。她領導著麻省總醫(yī)院心血管研究所與麥凱恩腦健康中心的運動神經(jīng)保護項目（Program in Neuroprotection in Exercise）。

“現(xiàn)在，我們繪制出了一張詳細的‘腦圖’，顯示出在阿爾茨海默病中，運動如何影響記憶中樞——海馬體內(nèi)的主要細胞類型?！?/p>

研究聚焦于海馬體中一個在阿爾茨海默病早期即受損的重要區(qū)域。通過snRNA-seq技術，研究人員能在單個細胞層面分析基因活動，深入揭示阿爾茨海默病等復雜疾病的病理過程。

在實驗中，研究團隊讓阿爾茨海默病小鼠模型使用跑輪進行鍛煉，結果發(fā)現(xiàn)這些運動小鼠在記憶能力上明顯優(yōu)于對照組。進一步的分子分析顯示，運動顯著改變了小膠質(zhì)細胞（microglia）——一種與疾病密切相關的腦細胞群體——以及一類新發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)血管相關星形膠質(zhì)細胞（neurovascular-associated astrocyte，簡稱NVA）的基因活性。這些NVA細胞與腦部血管密切相關，是本研究首次被識別的重要新細胞群體。

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)代謝相關基因 Atpif1 在新生神經(jīng)元的產(chǎn)生中發(fā)揮著關鍵調(diào)控作用。

“我們能夠通過這些新發(fā)現(xiàn)的靶向基因調(diào)控新生神經(jīng)元的生成，這一成果充分說明了研究的潛力?！痹撗芯康谝蛔髡摺rann實驗室博士后Joana Da Rocha表示。

為了驗證這些發(fā)現(xiàn)是否適用于人類大腦，研究團隊進一步分析了一批人類阿爾茨海默病腦組織的大型數(shù)據(jù)庫，結果顯示與小鼠實驗結果高度一致。

“這項研究不僅幫助我們理解運動如何具體改善大腦健康，也為未來開發(fā)針對特定細胞類型的阿爾茨海默病治療提供了方向。”共同資深作者、SUNY上州醫(yī)科大學生物統(tǒng)計學家Nathan Tucker指出。

研究人員表示，這份基于單細胞分辨率的資源將為全球從事阿爾茨海默病預防與治療研究的學者提供重要的基礎數(shù)據(jù)與新線索。

參考文獻：da Rocha JF et al. Protective exercise responses in the dentate gyrus of Alzheimer’s disease mouse model revealed with RNA-single-nucleus sequencing,?Nature Neuroscience?(2025).?DOI: 10.1038/s41593-025-01971-w

編輯：王洪

排版：李麗