01

最近的一项研究揭示了运动对于改善大脑氧合水平的重要作用。该研究发表在国际顶级科学期刊《Science》上，由哥本哈根大学Maiken Nedergaard及Felix R. M. Beinlich共同领导。研究团队开发了一种名为绿色增强纳米灯（Green Enhanced Nano-lantern, GeNL）的新型生物发光氧指示剂，用于监测清醒行为小鼠大脑皮质中的氧张力（Po2）。

02

大脑无法储存氧气，其氧化磷酸化过程在几分钟内中断即可致命。因此，维持稳定的氧气供应对大脑功能至关重要。然而，对于生理条件下大脑皮质局部氧张力的动力学，我们还知之甚少。

研究团队使用了一种名为GeNL的基因编码生物发光氧指示剂，它可以嵌入星形胶质细胞中，通过氧依赖的酶促反应来测量大脑皮质中的Po2。这种方法具有很高的时空分辨率，可以可视化清醒行为小鼠大脑皮质中的Po2动态。

主要的发现有：

• 缺氧口袋的存在：研究发现了自发的、空间定义明确的“缺氧口袋”，这些区域的氧张力显著低于周围区域。这些缺氧区与局部毛细血管血流消失有关。

• 运动的影响：与休息状态相比，运动能够显著减少缺氧口袋的数量，减轻缺氧负担达52%。这意味着，即使是简单的跑步等体育活动也能减少大脑中的缺氧区。

• 久坐与痴呆风险：研究预测，久坐不动的生活方式可能导致组织Po2下降，有利于毛细血管闭塞和缺氧区的增多，这可能解释了久坐生活方式与痴呆风险增加之间的联系。

本研究首次揭示了大脑中存在的缺氧区，并且表明通过简单的生活方式调整，如增加日常运动量，可以显著改善大脑的氧合水平，减少缺氧区的数量，进而可能降低痴呆的风险。

03

这项研究不仅为理解大脑皮质氧动力学提供了新见解，还建立了一种强有力的工具来研究氧张力在生理过程和神经系统疾病中的作用。此外，研究结果提示，增加感觉输入或进行运动能够迅速抑制缺氧口袋的发生，这对于预防与年龄相关的认知衰退具有重要意义。

参考

Beinlich FRM, Asiminas A, Untiet V, et al. Oxygen imaging of hypoxic pockets in the mouse cerebral cortex. Science. 2024;383(6690):1471-1478. doi:10.1126/science.adn1011