多運動可減緩阿茲罕默症 -- 運動賀爾蒙鳶尾素(irisin)

之前有研究發現運動會使體內釋放出一種賀爾蒙 -- irisin (鳶尾素)，之前這個賀爾蒙的主要功能被認為是在於能量代謝，增加體內能量消耗，有助於減重，不過最近發現 irisin 也可以促進腦內海馬迴(hippocampus)腦神經細胞的生長。Irisin 的前驅物(precursor)是 FNDC5 (Fibronectin type III domain-containing protein 5)，是一個頗大的穿膜蛋白(transmembrane protein)，約有 100kDa，表現於肌肉組織。之後其頭尾的 N-terminal signal sequence 和 C-terminal tail 被切掉後剩下中間的一百多個氨基酸長的片段(D32-E143)就是 irisin。它是動物活動時由肌肉細胞釋放出來的一種 cytokine，稱為 myokine，可以刺激脂肪細胞活動，也被發現會促進海馬迴裡 BDNF 的表現。

FNDC5: UniProtKB, OMIM

在這篇研究中，作者們發現人類腦部的海馬迴裡有 irisin，而阿茲罕默症(Alzheimer's disease, AD)患者腦部海馬迴和脊髓液 (cerebrospinal fluid, CSF) 裡的 irisin 表現量比有輕微認知功能障礙的(mild cognition impairment, MCI)和正常的要為低。另外，LBD (Lewy body dementia) 失智患者的 CSF 內的 irisin 量也比較低，AD 和 LBD 患者血清內的 irisin 量則和正常人沒明顯差別。

接著，他們想知道 AD 是如何影響 irisin 的表現。他們把 AD 的致病蛋白 Aβ 加到培養的老鼠海馬迴細胞和人類的大腦皮質切片，結果發現細胞裡的 irisin mRNA 和蛋白表現量都減少了。在老鼠實驗中，他們發現被打入 Aβ 的老鼠，其腦部海馬迴中的 irisin 表現量大為下降。而本身是 AD 基改老鼠的海馬迴裡，在牠們 13-16 個月大、腦部出現 Aβ 堆積癥狀的時候，irisin 的表現量也是降低的，表示 Aβ 會影響腦內 irisin 的表現量。

除此之外，為了了解 irisin 在大腦的功能是什麼，他們敲掉了老鼠的 FNDC5，結果老鼠的腦神經活動 long-term potentiation (LTP) 和記憶力皆降低了。反之，增加老鼠腦部 irisin 的表現量則可以挽回因打入 Aβ 而降低的記憶力。另外，他們也用病毒把 FNDC5 基因送進 AD 基改老鼠裡，讓其腦部可以大量表現 irisin，看能不能因此改善 AD 基改老鼠的表現，結果顯示 irisin 可以ㄗ AD 基改老鼠腦部的 LTP 和其記憶力。

接著，他們接著想知道運動是否能夠對 AD 有實質上的改善，是否能做為治療的一環。他們把 Aβ 打入老鼠 CSF 中後讓他們每天游泳一小時，一週游五天，連續游五個禮拜，看看運動是否能夠預防 Aβ 造成的記憶力衰退。結果顯示老鼠腦部海馬迴的 irisin 表現不但沒有因為 Aβ 而降低外，老鼠的記憶力也沒有因之衰退。

由此大概可以知道，Aβ 會使腦中的 irisin 表現量減少，但是可以藉由運動增加 irisin 的表現，雖說不太可能光靠運動就大為改善 AD，不過如果可以某種程度的減少 Aβ 對腦部的傷害也是不錯的。不管怎樣，固定運動總是好的，有時間多動一下吧。



Article:

NNR / Exercise-linked Hormone Protects Memory in Mouse Models of Alzheimer's (Feb 2019)


Paper:

MV Lourenco et al, Exercise-linked FNDC5/irisin rescues synaptic plasticity and memory defects in Alzheimer’s models. Nature Medicine (2019)

P Boström et al, Article | Published: 11 January 2012A PGC1-α-dependent myokine that drives brown-fat-like development of white fat and thermogenesis. Nature (2012)


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