运动对阿尔茨海默病和帕金森病的保护作用机制

任可欣

(吉林师范大学体育学院，吉林 四平 136000)

阿尔茨海默病(AD)和帕金森病(PD)是两种常见的神经退行性疾病，在老年人群中患病率较高。神经退行性疾病的发生与遗传和环境有关，其发展是渐进的、不可逆的，可导致认知和(或)运动障碍。随着人口老龄化，该病的患病率逐年增高，但其发生机制还不十分清楚。目前大量研究指出，运动是神经退行性疾病有效的干预方式，能减弱或限制其发展。本文就运动对AD和PD的保护作用机制进行综述。

1 AD

1.1运动对AD的作用

1.1.1运动对AD的预防作用 大多数关于运动与认知衰退风险之间关系的研究，都支持运动能延缓老年人AD和痴呆发病的观点。白石等〔1〕研究发现大鼠1.8 w的跑台运动后，延缓了AD的形成，并且明显阻碍了大鼠的学习和记忆能力。Norton等〔2〕在2010年发现世界和欧洲的AD病例中分别有12.7%和20.3%归因于身体不活动。美国对1 740例65岁以上受试者的研究发现，每周运动3次以上(超过15 min/次的步行、骑自行车、游泳、有氧运动、节奏、力量训练、伸展或其他活动)，痴呆的发生率为每年13‰，而对于每周锻炼次数少于3次的受试者，痴呆的发生率为每年19.7‰〔3〕。说明运动是预防AD发生的有效的方法和手段。

1.1.2运动对AD的治疗作用 AD是一种起病隐匿的进行性发展的神经系统退行性疾病。临床上以记忆障碍、失语、失用、失认、视空间技能损害、执行功能障碍及人格和行为改变等全面性痴呆表现为特征，至今没有十分有效的治疗方法。而运动在改善AD患者症状方面有良好的作用。如有规律的简单步行练习与AD受试者认知能力的改善〔根据简易智力状态检查量表(MMSE)评估〕相关〔4〕；12 w快步走辅助常规治疗可有效改善AD患者的睡眠障碍〔5〕；乒乓球运动结合补充叶酸、VB121年后，AD患者日常生活能力、精神状况得到明显改善〔6〕；2个月的等速肌力训练对AD患者的平衡能力、运动能力的改善效果显著〔7〕。由于AD与低肌肉质量和强度相关，所以肌肉力量训练对于AD患者是至关重要的。平衡训练已被证明能提高中至重度AD患者的姿势能力，从而减少后期跌倒的风险〔8〕。

虽然适合不同程度AD患者的最佳运动方案还有待研究，但多种运动方式结合的训练(包括有氧运动、肌肉力量、平衡/协调运动)显然比单一运动方式效果更佳，这为AD患者的治疗或延缓病情的发展提供了非药物治疗的有力的帮助。

1.2运动对AD患者的神经保护机制 运动对AD保护作用机制的认识，多数是通过动物模型研究获得的。运动训练作为一种特殊的干预方式，可通过减少β-淀粉样蛋白(Aβ)的生成，进而降低炎症因子的表达〔9〕，起到神经保护的作用。如转基因AD(TgCRND8)小鼠在跑步机上跑16 w，与对照组相比，β-淀粉样前体蛋白水平降低〔10〕，4 w有氧跑台运动可改善SD大鼠Aβ引起的P38/氨基末端激酶(JNK)两种信号因子的过度磷酸化，同时也阻止了细胞外信号调节激酶(ERK)磷酸化水平的降低。说明有氧运动能通过调节不同丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)类激酶来改善 Aβ引起的炎症反应，起到神经保护作用及改善认知功能的作用〔9〕。有氧运动还可减轻因Aβ1-42毒性导致的海马组织受损及空间学习记忆能力障碍，这种作用可能与有氧运动能调节Aβ1-42诱发的海马炎症反应状态有关〔11〕。运动也能改善脑的可塑性，8 w跑台训练可增加AD模型大鼠海马组织脑源性神经营养因子(BDNF)、突触素(SYP)、突触后致密物(PSD)-95、磷酸化-蛋白激酶B(PAkt)的蛋白表达，可能与海马神经元树突密度增加有关，或许是AD模型大鼠的记忆能力改善和突触可塑性变化的基础〔12〕。长期小强度跑台运动减少APP/PS1转基因小鼠BDNF代偿性合成增加。ERK/环磷腺苷效应元件结合蛋白(CREB)参与调节跑台运动对APP/PS1转基因小鼠学习和记忆损害的保护作用〔13〕。

人体研究中，运动对脑功能好处的依据来自于成像技术。如4次/w、持续12 w的40 min的运动(跑步、脚踏车和爬楼梯)可增加海马齿状回的脑血流量，这可能改善神经形成〔14〕。另一项研究显示，1年中等强度的有氧运动(3 d/w，40 min/次，最大心率储备的60%～75%，共7 w)增加了海马体积；这种运动训练还与老年健康受试者血浆BDNF浓度增加有关〔15〕。此外，AD患者血浆BDNF水平与运动水平之间有显著相关性，有氧运动(3次/w，1 h/次，持续6个月)可增加某些前额叶和颞叶的灰质和白质体积〔16〕。

2 PD

2.1运动对PD的作用

2.1.1运动对PD的预防作用 大量研究数据显示，运动也能预防PD的发生。在35～39岁和过去10年这两个阶段进行中度以上强度的运动，对PD的保护作用非常大，比在同一时期不运动的人罹患PD的风险低40%〔17〕。一项为期1年的涉及143 325例受试者的纵向研究发现，参加骑车、网球运动(强度较大的运动项目)的人比没有进行运动训练或进行低强度运动(走路或跳舞)的人患PD的风险低40%〔18〕。Garraux〔19〕指出，发展为PD的风险还与工作性质有关，久坐人群(如教师、医生和公务员)的患病风险高于体力劳动者(如建筑工人)。

2.1.2运动对PD的治疗作用 PD是以进行性运动和非运动性损伤为特征。这些损害使许多患者倾向于久坐的、减少运动的生活方式，进而造成更严重的后果〔20〕。长时间中度以上强度的运动可能减缓PD患者病情的发展。PD患者与健康人相比，能量消耗少29%，因此导致病情的恶化、运动障碍增加〔21〕。运动是PD的非药物治疗方法，能有效降低疾病的有害影响。

中国传统体育项目在治疗和缓解PD症状方面效果显著。1 h/d八段锦练习，持续10个月，对轻中度PD 患者运动能力、抑郁状态及日常生活能力的改善是有益且有效的〔22〕。10 w 1 h/d的健身气功锻炼可改善轻中度PD患者运动功能，尤其是患者的平衡能力，对患者的焦虑情绪亦能起到一定程度缓解作用，值得临床推广〔23〕。16 w 40 min/d 24式杨氏太极拳练习，对改善PD患者认知功能和提高生活质量具有积极意义〔24〕。

PD临床主要表现为静止性震颤、运动迟缓、肌强直和姿势步态障碍。运动改善PD患者运动功能的效果是明确的。运用运动疗法结合太极拳对PD患者的平衡能力、运动功能及日常生活活动能力具有显著的提高作用〔25〕。瑜伽+动感单车训练可有效改善PD 的运动功能障碍，提高患者日常生活能力〔26〕。Herman等〔27〕分析表明，一次跑步机训练可改善PD患者步行的速度和步幅的长度，效果持续15 min。Falvo等〔28〕强调了抗阻运动对减轻PD患者症状的重要性。运动对于PD患者减轻症状的辅助治疗作用，已经得到公认，但是对于不同的患者的最佳的运动方案，还有待于进一步确定。

2.2运动对PD患者的神经保护机制 运动对PD的保护作用机制均来自于动物模型研究。PD动物体内有能引起多巴胺缺乏的毒素，而体育锻炼可减少由这种毒素引起的行为和神经生物学缺陷，这些神经保护作用可能涉及神经营养因子(如神经胶质细胞系衍生的神经营养因子)的激活〔29〕。运动还可保护多巴胺神经元免受炎症性损伤，这与增加的BDNF浓度有关〔30〕。此外，运动可能减轻PD状态下观察到的基底节皮质驱动的高兴奋性〔31〕。

慢性PD小鼠进行18 w的运动训练后，抑制了神经多巴胺细胞和其他功能指标的丢失，平衡失调症状也明显减轻。研究发现慢性PD小鼠运动产生的神经元和行为恢复与线粒体功能改善及胶质细胞系衍生的神经营养因子水平增加有关〔32〕。对PD大鼠进行有氧训练，每次持续20～60 min，5 d/w，持续4 w，可恢复背纹状体中胶质纤维酸性蛋白(GFAP)的表达，表明运动对PD大鼠星形胶质细胞产生有益作用〔33〕。上述研究说明了运动的神经保护作用。

小脑功能与运动能力密切相关，运动对小脑也有神经保护作用。大鼠(5～23月龄)在水平跑步机上以20 m/min的速度跑20 min，2次/d，5 d/w，持续18个月后，控制运动和平衡能力明显改善。且久坐大鼠的浦肯野细胞比运动大鼠少11%，浦肯野细胞体体积小9%，运动老龄大鼠的浦肯野细胞数与年轻大鼠相同。这些发现表明，与年龄相关的中枢神经系统部分退化性变化的程度取决于早期的生活方式和健康习惯，并可通过体育锻炼加以预防或延迟〔33〕。

综上，尽管目前对AD和PD的病理生理学已经了解很多，对其发生的病因也有了新的认识，但是至今为止还没有药物能有效、持续地预防或减轻这些神经退行性病变症状。大量的研究证实，规律的运动对于维持和减缓AD和PD患者的功能下降至关重要。未来的研究应该关注AD患者和PD患者的最佳运动方案，如运动形式(有氧运动、力量训练、平衡/协调性训练)的选择，运动强度的大小、运动持续时间和运动频率等。此外，人体在哪个生命阶段(儿童期、青春期、青年期、中年期、老年期)开始运动，预防AD和PD的效果最好，也应该引起科研人员的关注。