发表于《自然·神经科学》（Nature Neuroscience）
麻省总医院布莱根分院（Mass General Brigham）与纽约州立大学上州医科大学（SUNY Upstate Medical University）的研究团队，近日利用先进的单核RNA测序技术（single-nuclei RNA sequencing，简称snRNA-seq）和广泛使用的阿尔茨海默病小鼠模型，发现了在运动干预中对大脑响应最显著的特定细胞类型。这项研究也在人体样本中得到了验证，进一步揭示了运动与大脑健康之间的分子联系，并指出了潜在的药物研发方向。
“我们早就知道运动对大脑有保护作用，但此前并不清楚是哪些细胞在发挥作用，背后的分子机制也不明确，”该研究资深作者、兽医学博士、神经科学家Christiane D. Wrann表示。她领导着麻省总医院心血管研究所与麦凯恩脑健康中心的运动神经保护项目（Program in Neuroprotection in Exercise）。
“现在，我们绘制出了一张详细的‘脑图’，显示出在阿尔茨海默病中，运动如何影响记忆中枢——海马体内的主要细胞类型。”
研究聚焦于海马体中一个在阿尔茨海默病早期即受损的重要区域。通过snRNA-seq技术，研究人员能在单个细胞层面分析基因活动，深入揭示阿尔茨海默病等复杂疾病的病理过程。
在实验中，研究团队让阿尔茨海默病小鼠模型使用跑轮进行锻炼，结果发现这些运动小鼠在记忆能力上明显优于对照组。进一步的分子分析显示，运动显著改变了小胶质细胞（microglia）——一种与疾病密切相关的脑细胞群体——以及一类新发现的神经血管相关星形胶质细胞（neurovascular-associated astrocyte，简称NVA）的基因活性。这些NVA细胞与脑部血管密切相关，是本研究首次被识别的重要新细胞群体。
此外，研究人员还发现代谢相关基因 Atpif1 在新生神经元的产生中发挥着关键调控作用。
“我们能够通过这些新发现的靶向基因调控新生神经元的生成，这一成果充分说明了研究的潜力。”该研究第一作者、Wrann实验室博士后Joana Da Rocha表示。
为了验证这些发现是否适用于人类大脑，研究团队进一步分析了一批人类阿尔茨海默病脑组织的大型数据库，结果显示与小鼠实验结果高度一致。
“这项研究不仅帮助我们理解运动如何具体改善大脑健康，也为未来开发针对特定细胞类型的阿尔茨海默病治疗提供了方向。”共同资深作者、SUNY上州医科大学生物统计学家Nathan Tucker指出。
研究人员表示，这份基于单细胞分辨率的资源将为全球从事阿尔茨海默病预防与治疗研究的学者提供重要的基础数据与新线索。
参考文献：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
编辑：王洪
排版：李丽
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