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众所周知，经常体育锻炼可以强身健体，有助于达到增肌、减脂的目的。除了对肌肉、心血管和代谢功能有好处，越来越多的研究证据还表明，运动可以促进大脑健康。例如，哈佛大学医学院和麻省总医院的研究人员发现，运动刺激肌肉分泌一种名为鸢尾素（irisin）的激素，可以提升大脑认知功能，对于减轻衰老或有帮助。
从骨骼肌中释放的分子除了鸢尾素等激素外，还有以囊泡形式（被称为“外泌体”）包装的很多小片段RNA（即microRNA）。已有的研究发现，这些分子进入血液，然后进入大脑，可以增强神经细胞之间的连接，促进神经细胞的功能和信号传输，维持大脑稳态。
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由于骨骼肌的运动受大脑的控制和运动神经的支配，肌肉如何释放这些神经营养因子也可能受运动神经对肌肉的刺激所影响。最近，在《美国国家科学院院刊》（PNAS）发表的一项新研究中，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员通过实验确认，当运动神经元刺激肌肉运动时，促使肌肉分泌的神经营养因子数量更多、分子组成也更丰富，从而更有益大脑健康。
研究人员设计了两种骨骼肌组织模型，一种受到运动神经元的支配，另一种没有神经支配。对比显示，当前者的神经元被激活时，其支配的肌肉中有一些基因变得更活跃，而这些基因多与分泌的调节有关。相应地，这些肌肉分泌出更多的鸢尾素，也释放出更多的外泌体囊泡。
进一步分析囊泡中的物质，研究人员发现其中包含的RNA分子也更多样化，编码了多种影响神经发育的营养因子，包括脑源性神经营养因子BDNF、鸢尾素的前体蛋白FDNC5，以及肌肉代谢的关键调控因子PGC-1α等。
体外培养神经元的实验表明，肌肉分泌的这些生物活性因子可以增强海马体神经元的分支、轴突运输，并最终增强了自发网络活动。
▲神经肌肉组织模型显示，神经（绿色所示）对肌肉的刺激可促进肌肉分泌更丰富的神经营养因子（图片来源：参考资料[2]；Credit：Kai Yu Huang）
这些结果进一步强调了大脑与肌肉之间的“双向奔赴”：大脑发出指令让神经刺激肌肉；反过来，肌肉分泌出有益于大脑功能的各种分子。
同时，大脑与肌肉的相互交流也强调了锻炼的重要性。“锻炼让运动神经元和骨骼肌之间形成一个更强健、稳固的交互界面。”论文的主要作者Hyunjoon Kong教授指出，“现在我们知道，神经向肌肉发送信号时会使肌肉分泌对大脑有益的分子和细胞外囊泡。因此，锻炼的好处不再是简单地增加肌肉的体积或强度，而是可以促进肌肉与大脑的这种联系。”
参考资料：
[1] Kai-Yu Huang et al., Neuronal innervation regulates the secretion of neurotrophic myokines and exosomes from skeletal muscle. PNAS (2024) Doi: https://doi.org/10.1073/pnas.2313590121
[2] Nerves prompt muscle to release factors that boost brain health, study finds. Retrieved May 9, 2024 from https://medicalxpress.com/news/2024-05-nerves-prompt-muscle-factors-boost.html
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