馬拉松竟會(huì)“燒腦”？“燒”的是什么？

3月24日，一項(xiàng)發(fā)表在《自然·代謝》的研究顯示，經(jīng)過(guò)一場(chǎng)酣暢淋漓的馬拉松比賽后，運(yùn)動(dòng)員大腦內(nèi)與運(yùn)動(dòng)控制、感官和情感處理相關(guān)的區(qū)域中，一種能隔絕神經(jīng)細(xì)胞傳遞的電信號(hào)的脂肪物質(zhì)似乎在減少，但兩個(gè)月后又會(huì)恢復(fù)正常。

馬拉松“燒腦”“燒”的是什么？

當(dāng)這種物質(zhì)被視為能量源泉時(shí)又代表著什么？

“髓磷脂”，或許能給出答案。

髓磷脂是一個(gè)“絕緣體”

要了解髓磷脂，要從髓鞘說(shuō)起。

髓鞘是指包圍有鞘神經(jīng)纖維軸索的管狀外膜，主要由髓磷脂構(gòu)成，又稱髓磷脂鞘。在外周神經(jīng)系統(tǒng)（PNS）中，它由施旺細(xì)胞形成；而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）中，則由少突膠質(zhì)細(xì)胞形成。在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，軸突將電編碼的信息從一個(gè)神經(jīng)細(xì)胞體攜帶到另一個(gè)；而在外周神經(jīng)系統(tǒng)中，軸突將信息傳遞到肌肉和腺體，或者從皮膚等感覺(jué)器官傳遞信息。而髓鞘，包裹在軸突上，為軸突提供支持保護(hù)作用，也幫助電信號(hào)在神經(jīng)元之間快速傳導(dǎo)，是大腦神經(jīng)信息傳遞的幕后英雄。

早在1854年，德國(guó)病理學(xué)家魯?shù)婪颉の籂栃な状蚊枋隽怂枇字钡揭粋€(gè)多世紀(jì)后，隨著電子顯微鏡的發(fā)展，其神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的起源和超微結(jié)構(gòu)才變得顯而易見(jiàn)。在很長(zhǎng)時(shí)間里，髓磷脂被認(rèn)為是一種組裝好的、惰性的絕緣材料，一旦形成就不再有什么變化。但隨著科技的進(jìn)步，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，髓磷脂是一種動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)，會(huì)隨著細(xì)胞條件的變化而增加或減少。它，是具有可塑性的。

髓磷脂同樣承擔(dān)著“絕緣體”的保護(hù)的作用。如果人類中樞神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障，這一絕緣脂質(zhì)就會(huì)降解，喪失功效。因此，髓磷脂的這種“絕緣”作用，對(duì)于正常的運(yùn)動(dòng)功能、感覺(jué)功能和認(rèn)知功能至關(guān)重要。

2021年，英國(guó)樸茨茅斯大學(xué)、德國(guó)杜塞爾多夫大學(xué)、意大利米蘭大學(xué)和帕多瓦大學(xué)的研究者，通過(guò)一項(xiàng)國(guó)際合作發(fā)現(xiàn)，髓磷脂的丟失會(huì)導(dǎo)致認(rèn)知能力下降，并且是幾種神經(jīng)退行性疾病的核心，如多發(fā)性硬化癥（MS）和阿爾茨海默?。ˋD）。他們發(fā)表在《老化細(xì)胞》(Aging Cell)上的文章指出，隨著人類年齡的增長(zhǎng)，驅(qū)動(dòng)髓磷脂修復(fù)的細(xì)胞會(huì)變得越來(lái)越低效，而受衰老影響最大的關(guān)鍵基因——GPR17，會(huì)降低細(xì)胞替代丟失髓磷脂的能力。

髓磷脂修復(fù)能力與年齡增長(zhǎng)負(fù)相關(guān)，這種觀點(diǎn)也受到其他學(xué)者的認(rèn)可。2023年，德國(guó)馬普研究所團(tuán)隊(duì)在《自然》發(fā)表文章，稱腦老化會(huì)影響少突膠質(zhì)細(xì)胞和髓鞘的結(jié)構(gòu)完整性，后者與繼發(fā)性神經(jīng)炎癥相關(guān)。他們認(rèn)為，改善少突膠質(zhì)細(xì)胞健康和髓鞘完整性，有望延緩阿爾茨海默病進(jìn)程。而在前一年，麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)也在《自然》發(fā)文稱，攜帶APOE4基因特定變異的人患阿爾茨海默病的風(fēng)險(xiǎn)更高，可能是由于少突膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生的髓磷脂減少了。

而無(wú)論是在多發(fā)性硬化癥、阿爾茨海默病還是其他損傷下，髓磷脂減少后很難修復(fù)。2024年《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》的一篇文章顯示，可以用藥物刺激身體替換失去的軸突絕緣物質(zhì)——髓磷脂。這也是第一次有藥物顯示出能恢復(fù)多發(fā)性硬化癥患者丟失的髓磷脂的能力，出自美國(guó)加州大學(xué)舊金山分校研究團(tuán)隊(duì)，但具體恢復(fù)效果如何，尚需探討。

放心，馬拉松不傷腦！

西班牙神經(jīng)生物學(xué)家卡洛斯·馬圖特本身就是一位馬拉松運(yùn)動(dòng)員，曾跑過(guò)18次馬拉松比賽。在一次次訓(xùn)練過(guò)程中，他開(kāi)始思考：當(dāng)劇烈運(yùn)動(dòng)耗盡體內(nèi)能量?jī)?chǔ)備后，大腦該如何繼續(xù)工作？

為此，馬圖特和同事們?cè)谖靼嘌?022年和2023年舉辦的多次馬拉松比賽前后48小時(shí)內(nèi)，對(duì)10名選手（8男2女）的大腦進(jìn)行了磁共振成像（MRI）掃描。通過(guò)測(cè)量大腦髓磷脂水分?jǐn)?shù)，他們發(fā)現(xiàn)賽后大腦12個(gè)區(qū)域的髓磷脂水平會(huì)明顯降低。這些受影響的區(qū)域，通常涉及運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)、感官知覺(jué)和情緒，也是馬拉松比賽中可能會(huì)活躍的區(qū)域。一般來(lái)說(shuō)，長(zhǎng)跑會(huì)迫使人體消耗儲(chǔ)備能量，馬拉松跑者主要將糖原這種碳水化合物作為一種能量來(lái)源，當(dāng)肌肉中的糖原耗盡時(shí)，便會(huì)開(kāi)始消耗脂肪。而髓鞘中脂質(zhì)成分占了70%～80%，如果按重量計(jì)算，幾乎占中樞神經(jīng)系統(tǒng)的40%。這意味著，在極端代謝條件下，髓鞘，尤其是髓磷脂會(huì)成為大腦的能量?jī)?chǔ)備。

和疾病造成的髓磷脂損傷不同，馬拉松“燃燒”髓磷脂，并不會(huì)真的“傷腦”。在馬圖特團(tuán)隊(duì)的后續(xù)研究中，并沒(méi)有觀察到這種情況下髓磷脂的減少對(duì)認(rèn)知功能造成影響。而在隨訪后，他們還發(fā)現(xiàn)，比賽完成兩周后，髓磷脂含量會(huì)顯著上升；兩個(gè)月后則完全恢復(fù)到賽前水平。所以，并不需要因此對(duì)跑馬拉松有疑慮。他們懷疑，這種情況下髓磷脂的減少和恢復(fù)，甚至可能強(qiáng)化大腦的新陳代謝機(jī)制。

不過(guò)，由于當(dāng)前研究只有10位馬拉松選手進(jìn)行參照，樣本量過(guò)小，尚無(wú)法上升到機(jī)理性研究。對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō)，最具吸引力的還是透過(guò)這一研究，可以窺見(jiàn)大腦如何快速修復(fù)髓磷脂，甚至髓鞘。如果能就此深入下去，將帶來(lái)更多有益生命健康的研究成果。