來源：【科學網(wǎng)】

暨南大學粵港澳中樞神經(jīng)再生研究院張力課題組在蘇國輝院士的支持下，闡述了運動后肝臟代謝產(chǎn)物通過增強腦內(nèi)突觸相關(guān)轉(zhuǎn)錄本RNA甲基化修飾，調(diào)控前額葉皮質(zhì)突觸活動性，從而預防焦慮樣表型發(fā)生的生物學機制。相關(guān)研究于6月1日發(fā)表于《尖端科學》（Advanced Science）。

有氧運動是重要的主動健康手段，大量的人群研究支持長期運動對情感和認知功能的改善，并能有效降低罹患精神疾病的風險。但目前對于運動改善腦健康的機制研究多數(shù)仍集中在腦內(nèi)的神經(jīng)元及突觸發(fā)生，或是炎癥、氧化應(yīng)激等微環(huán)境調(diào)控領(lǐng)域；缺少將機體物理運動和廣泛的腦環(huán)路調(diào)控聯(lián)系起來的關(guān)鍵外周-中樞機制。

該研究首先建立了慢性束縛壓力應(yīng)激（CRS）小鼠模型，發(fā)現(xiàn)14天跑步機訓練可以有效預防焦慮樣表型發(fā)生。對前額葉皮質(zhì)（PFC）進行基于N6-甲基腺苷（m6A）修飾的轉(zhuǎn)錄組學測序，可見運動能有效恢復CRS后降低的腦內(nèi)m6A水平，且這些差異表達的m6A位點多數(shù)位于興奮性突觸相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄本上。而通過人為操縱RNA去甲基酶ALKBH5的表達水平，證實了運動預防焦慮樣表型發(fā)生，依賴于其對腦內(nèi)m6A水平的改善。

進一步的研究對運動改變腦內(nèi)RNA m6A的外周-中樞生物學機制進行了解析。RNA m6A修飾高度依賴于甲基化供體，其中最常見的為S-腺苷-甲硫氨酸（SAM）；課題組發(fā)現(xiàn)在運動小鼠中，血清和腦內(nèi)的SAM水平顯著上升；而對不同外周器官進行比較，發(fā)現(xiàn)肝臟中的SAM合成酶（Mat1a）的表達明顯提高；通過敲低肝臟中Mat1a基因表達，進一步證實了運動改善腦內(nèi)RNA m6A及抗焦慮的作用依賴于肝臟內(nèi)SAM的生物合成。

該研究主要發(fā)現(xiàn)，慢性有氧運動通過促進肝臟中一碳循環(huán)（one-carbon cycle），分泌特定的甲基化供體（S-腺苷-甲硫氨酸）入腦，在PFC區(qū)域介導興奮突觸相關(guān)轉(zhuǎn)錄本的RNA甲基化（m6A），改善皮層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，增強小鼠對慢性束縛環(huán)境壓力的抵抗，防止焦慮樣行為的發(fā)生。這些結(jié)果明確了一條肝-腦軸及其介導的代謝-表觀遺傳調(diào)控通路在運動抗焦慮中的關(guān)鍵作用。

該研究成果為深入解析運動的腦健康機制提供了新思路，同時也為臨床上開發(fā)靶向特定“運動因子”的生物學標記物和運動替代性藥物奠定了基礎(chǔ)。

值得一提的是，張力課題組在蘇國輝院士的支持下，自2017年以來聚焦“運動改善腦健康的生物學機制”這一重大科學問題，構(gòu)建針對不同情感及認知障礙的運動干預范式，發(fā)現(xiàn)了慢性有氧運動介導神經(jīng)可塑性改善的關(guān)鍵分子通路，解析了運動對皮層興奮-抑制微環(huán)路重塑的神經(jīng)機理，初步闡釋了運動改善突觸和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的分子細胞機制。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1002/advs.202105731

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