细胞子问题:中国科学家发现硒是运动促进神经发生的关键

来源：奇点蛋糕2022-03-08 08:32

中国有句古话，“饭后走百步，可以活九十九”。运动促进神经元再生的机制不用多说，真的和“吃”有关。这个“吃”不是说我们吃，而是我们的神经元从血液中摄取硒来发展自己。来自澳大利亚、德国和中国的联合研究小组发现，神经前体细胞摄取硒是运动介导的神经发生的关键，它可以缓解衰老和海马损伤导致的学习和记忆障碍。这项研究最近发表在《细胞代谢》上。

中国有句古话，“饭后走百步，可以活九十九”。运动促进神经元再生的机制不用多说，真的和“吃”有关。这个“吃”不是说我们吃，而是我们的神经元从血液中摄取硒来发展自己。

来自澳大利亚、德国和中国的联合研究小组发现，神经前体细胞摄取硒是运动介导的神经发生的关键，它可以缓解衰老和海马损伤导致的学习和记忆障碍。该研究最近发表在《细胞代谢》 [1]上，中国南方科技大学侯胜涛教授、德累斯顿工业大学Gerd Kempermann教授和昆士兰大学Tara L. Walker教授为文章的共同作者。

本研究的科学问题来源于以往动物实验中的一个发现：运动可以增强海马齿状回神经元的增殖，但对海马脑室下区无明显影响。那么运动是如何影响海马体的呢？科学家怀疑运动可以调动全身所有系统，可能是通过改变血液中分泌蛋白的浓度来调节神经元的增殖。

于是科学家让老鼠在轮子上跑了4天，然后取它们的血浆进行化学分析，发现有68种蛋白质的浓度发生了显著变化，其中SEPP1蛋白比对照组增加了3倍。

SEPP1是大脑中最重要的硒转运蛋白。当SEPP1与其配体LRP8结合时，每个分子可以运送10个分子的硒进入细胞，可以说是一个高效的重载器。有理由猜测硒对于神经元的发生非常重要。

神经发生依赖于神经前体细胞。虽然成年后神经元能否再生还存在很大争议，但2019年《自然》发表的一篇文章已经证明，任何年龄段的海马区都有大量神经元活跃[2]。因此，神经前体细胞成为了本研究的主要研究对象。

研究人员分别从海马和脑室下区分离出初级神经前体细胞。当在体外培养的神经前体细胞(NPC)的培养基中添加硒时(研究中使用的培养基不含硒)，研究人员发现NPC的数量和体积显著增加，分化的神经元数量也增加。这说明硒可以同时促进NPCs的增殖和分化。

在体内实验中也发现了类似的发现。研究人员连续7天向8周龄小鼠的海马体注射硒盐，并用Brdu标记增殖细胞。结果发现，与对照组相比，注射硒盐后齿状回的增殖细胞数量增加了3倍，但与体外实验不同的是，脑室下区的增殖细胞数量没有明显变化。

然后，研究人员在齿状回注射硒盐7天，实验第一天用Cldu标记增殖细胞，第八天再次用Idu标记增殖细胞，4周后观察小鼠脑切片。此时，用Cldu标记的细胞是注射硒盐之前已经增殖的细胞，用Idu标记的细胞是注射硒盐之后已经增殖的细胞。

结果表明，与对照组相比，第4周时Cldu标记细胞数量增加了50%，Idu标记细胞数量增加了6倍。与此同时，神经元(NeuN)的数量增加了55%。这说明补硒可以同时促进神经前体细胞的增殖、新生细胞的存活和细胞的分化。

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该团队之前的研究发现，运动激活的神经前体细胞是由细胞中的ROS波动引起的[3]。简单来说，ROS除了线粒体产生ROS外，还可以由细胞质中的NOX2合成。神经前体细胞要想激活增殖，需要经历ROS先升后降的过程。增加的过程由NOX2完成，减少的过程由硒完成。

科学家发现，体外补硒可以显著降低神经前体细胞内源性ROS。如果敲除NOX2基因，小鼠的基线增殖细胞数量不会受到影响，但不会被硒激活。说明运动后只有ROS高的细胞才能被激活增殖。

这个过程完全依赖于硒的转运。正如我们之前提到的，为了将硒转运到大脑中，SEPP1需要与其受体LRP8结合。研究人员发现，脑室下区SEPP1的表达水平是齿状回的两倍，而LRP8的表达水平只有齿状回的一半，这也解释了为什么在体内实验中脑室下区观察不到显著差异，因为机体的基础硒供应已经使脑室下区的硒转运达到饱和，没有改善的空间。但LRP8被敲除后，NPCs细胞的基本增殖能力下降，无法再通过运动激活重新增殖。

既然补硒可以增加海马齿状回的神经发生，是否可以补偿衰老和海马损伤造成的神经元损失？科学家们使用了两种老年小鼠(18个月大)和ET-1介导的海马损伤的动物模型来验证这一点。

以往的研究发现，大脑中的硒含量随着年龄的增长而降低，而阿尔茨海默病患者大脑中NPCs的含量低于正常人。通过连续28天在饮水中补充50nM硒，使18月龄小鼠血浆和脑中硒含量显著增加，齿状回增殖的NPCs细胞数量也增加。

同时，与对照组相比，饮用水中补充硒的小鼠在APA试验中电击次数较少，进入电击区的时间较晚。在巴恩斯迷宫中，补充硒元素的小鼠能更快找到暗室，空间学习能力更突出。

但在ET-1介导的海马损伤实验中，无论是在损伤前还是损伤后开始补硒，都可以显著挽救海马损伤引起的认知和记忆障碍。(100yiyao.com)

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