運動對阿爾茨海默病的影響

付紹婷

(華東師范大學體育與健康學院 上海 200241)

阿爾茨海默病是一種廣發于老年人的神經退行性疾病,以進行性認知功能障礙和記憶能力損傷為主要臨床癥狀,主要表現為大腦皮質細胞內神經原纏結,細胞外老年斑和神經細胞缺失。它不僅影響病人的生活質量,而且給家庭和社會帶來沉重負擔。目前關于阿爾茨海默病的發病機制尚不明確,只是從不同角度提出了幾種假說,包括：β-淀粉樣蛋白毒性學說、神經元纖維纏結學說、膽堿能損傷學說、鈣平衡失調學說等。近年來氧化應激學說是當前研究的熱點,它與Aβ沉積學說、tau蛋白理論、金屬離子中毒學說［1］等均緊密相聯。研究表明,適宜的運動訓練可以提高體內SOD、CAT等抗氧化酶的活性,增強清除自由基的能力,預防和減緩阿爾茨海默病的發生和發展,因此運動訓練可能是防止AD的一種潛在治療方法,本文在查閱相關文獻的基礎上分析了氧化應激與AD以及運動對抗氧化能力的關系作闡述。

1 自由基與阿爾茨海默病

自由基是指外層軌道上含有不配對電子的原子、分子或原子團,這些未配對的電子具有獲取電子的傾向,因此它們的化學性質活潑,反應性極強,可以和體內一些物質發生連鎖反應導致生物膜破壞、生物分子交聯、滅活及一些生理和生化過程發生紊亂。正常生理情況下,機體內存在著內源性抗氧化系統維持著氧化還原的平衡。在腦老化的過程中,抗氧化能力下降,神經元細胞膜上的不飽和脂肪酸被氧化,產生大量的自由基,包括超氧陰離子自由基(O2

-)、H2O2、脂質過氧化物和羰自由基等[2],這些自由基會通過與Aβ、tau蛋白相互作用,促進老年癡呆的形成。

1.1 自由基與A β

Aβ是AD患者的腦內老年斑的主要成分,腦內Aβ來源于其前體β淀粉樣蛋白(amyloid precursor protein,APP)的水解,有Aβ-40和Aβ-42兩種。VED CHAUHAN 等人[3]研究認為ROS可以激活β分泌酶和γ分泌酶,APP通過淀粉樣蛋白途徑裂解,Aβ含量增多,Aβ可以產生自由基,自由基又可以進一步促進Aβ的聚集,形成惡性循環,進一步加重了阿爾茨海默病的發展。Butterfield DA等人[4]研究還發現,Aβ的氧化阻斷了谷氨酸對谷氨酸轉移酶和谷氨酸合成酶興奮性毒性的調節,導致Ca2+的動態平衡紊亂,增加了自由基的生成,最終導致細胞死亡。

1.2 自由基與tau蛋白

神經元纏結是AD的另一主要特征,主要成分是過度磷酸化的tau蛋白,主要存在于大腦新皮質的錐體細胞及海馬區。Tau蛋白是人腦中正常存在的磷蛋白,位于軸索和神經元胞體中,在相同的微管中間形成橫橋,并與其它細胞骨架系統一起保證細胞內物質運輸,故又稱為微管相關蛋白。當tau蛋白高度磷酸化時,就會喪失與微管的結合能力,破壞細胞骨架穩定,導致分子間廣泛交叉聚集形成雙螺旋纖維(PHF),PHF是神經元纏結的主要組成成分。體內tau蛋白的磷酸化程度受蛋白激酶和磷酸激酶的調節,ROS可以導致體內鈣離子穩態失調,大量內流的Ca2+激活鈣依賴性蛋白激酶及鈣調蛋白激酶,促進Tau蛋白異常磷酸化。此外,ROS又可通過抑制能量代謝代償性激活糖原合成激酶-3β(GSK-3β)代償性激活,進一步加重tau蛋白的磷酸化。

2 不同方式的運動訓練對抗氧化酶的影響

2.1 耐力訓練對抗氧化酶的影響

研究表明,雖然運動過程中交感神經興奮,刺激機體的耗氧量增加,ROS的釋放增多,氧化應激加重,上調抗氧化防御系統的防御能力,但是長時間的耐力訓練可以使機體的抗氧化系統產生適應性變化,減少氧化損傷。Hyun等[5]研究發現,長時間的耐力訓練促進葡萄糖轉運蛋白-1(GLUT-1)和腦源性神經營養因子(BDNF)等蛋白質的表達增加,誘導包括超氧化物岐化酶-1(SOD-1)、過氧化酶(CAT)和Bc-l 2的基因表達,增強機體抗氧化能力,使神經元免受氧化應激及興奮毒性腦損傷,預防和延緩AD發生。Yea-Huyn Leem等人[6]研究發現,3個月的跑臺有氧運動后,Tg/htau23轉基因小鼠總的SOD和過氧化氫酶的活性上升了。運動訓練產生的這種適應性變化與運動強度有關,適宜的運動強度可以增加抗氧化酶的含量和活性,運動負荷過大會產生相反的效果,姚軍成[7]等人對雄性SD大鼠研究發現,一般負荷的游泳訓練可以提高大腦內SOD含量,過度負荷的刺激反而降低了大腦內的SOD含量。

2.2 抗阻訓練對抗氧化能力的影響

抗阻訓練是指完全依靠力量克服一定外界阻力的運動,阻力可來自他人、自身、重力、專門器械、杠鈴、啞鈴、彈簧、彈力帶等,是增強肌肉力量和耐力的練習方式。近來研究發現,跟耐力訓練一樣,都可以提高機體的抗氧化能力,王立豐[8]等人對SAMP8雄性小鼠研究發現,抗阻訓練可以提高總SOD、CAT抗氧化酶的活性,減緩氧化損傷,李海鵬[9]等人研究亦發現,8周的爬梯運動雖然未能減少氧化損傷,也提高了T-AOC、SOD、CAT的活性。

綜上所述,抗阻和耐力訓練都可以提高機體的抗氧化能力,增強機體清處自由基的能力,改善學習記憶能力,延緩阿爾茨海默病的發生和發展。但運動強度要適宜,運動負荷過大將會產生相反的效果。

3 結語

阿爾茨海默病是一種多發生在老年,以進行性認知障礙和記憶力損傷為主要臨床癥狀的神經系統退行性疾病,不僅嚴重影響患者的生活質量,而且給家庭和社會帶來沉重的負擔。隨著世界人口趨向老齡化,阿爾茨海默病患者越來越多,已經成為現在醫學亟待解決的問題之一。近年來研究發現,腦內過量的自由基可以通過不同的途徑導致老年性癡呆,與Aβ毒性,tau蛋白磷酸化導致的神經元纏結有密切關系,而適宜的運動訓練可以提高機體的抗氧化酶活性,增強機體清處自由基的能力,對阿爾茨海默病有一定的緩解作用,可是具體的機制還不是很清楚,需要進一步研究。

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