综述：全生命周期的脑健康及营养、运动、微生物群和睡眠的影响

《Ageing Research Reviews》：Brain Health Across the Lifespan and the Impact of Nutrition, Exercise, Microbiota, and Sleep

　　

安德鲁·C·申|佐贝达·F·哈克|香农·加利安|马利·赫夫纳|米娜·埃斯玛伊利|约翰·J·劳伦斯|布鲁斯·A·沃特金斯

德克萨斯理工大学健康与人类科学学院营养科学系，营养生物学实验室，德克萨斯州卢博克市，邮编79409

摘要

随着年龄增长和身体衰老，能够维持长期认知健康并增强对神经退行性疾病抵抗力的饮食策略显得尤为重要。大脑老化是生命历程中各种复杂生物变化的结果。衰老过程会导致代谢和生理功能下降，以及解剖结构发生变化。不过，我们的生活方式，包括饮食和营养摄入、体育锻炼、睡眠质量以及认知活动，都有助于减轻衰老对大脑的影响。此外，神经退行性疾病往往会对脑神经元造成损害，逐步导致认知功能下降和身体运动障碍。本文综述了随着年龄增长大脑的生化及生理变化，介绍了多种有助于减轻衰老对大脑影响的营养素（脂质、葡萄糖、维生素和蛋白质）、饮食因素（黄酮类化合物）以及饮食习惯。同时，还阐述了大脑衰老过程中宏量营养素代谢紊乱的诸多表现。在改善大脑健康、减少或延缓衰老负面影响的因素中，体育锻炼和睡眠至关重要。本文还强调了脑源性神经营养因子、运动诱导因子以及内源性大麻素的重要性。本文简要概述了大脑衰老的情况、营养在维护大脑健康中的作用、营养在大脑衰老过程中的重要性，以及体育锻炼对大脑可塑性和健康的全身性影响。我们通过模型研究、临床研究以及相关重要综述，提出了关于营养与大脑衰老关系的全新且全面的观点。

章节节选

大脑衰老、神经退行性疾病与营养的概述

我们生活在一个科学和医学不断进步的时代，这些进步为人们带来更健康的生活和更长的寿命。目前，发达国家的平均寿命在79至85岁之间，而发展中国家的平均寿命则在61至75岁之间，相比50年前的平均预期寿命已增长了15年（Worldometer，2025年）。然而，随着寿命的延长，我们更容易受到大脑衰老带来的影响。衰老与心血管代谢疾病的发病率上升密切相关[代谢

将营养视为重要可调控因素的依据

尽管身体和大脑的衰老是不可避免的（von Bernhardi等人，2015年），但神经退行性疾病的出现并非正常衰老过程的必然结果。虽然存在许多与神经退行性疾病相关的风险因素和保护因素，但最明确的预测因素就是年龄本身（Niccoli和Partridge，2012年；Walters等人，2016年）。年龄这一因素是无法改变的神经退行性疾病（如痴呆症）的风险因素，此外性别、种族和遗传倾向也会影响疾病风险（Armstrong

衰老过程中大脑可塑性的变化及营养的潜在作用

人脑在生命的各个阶段都保持着通过可塑性实现变化和适应的能力，而非逐渐走向固定性的衰退（Faraji和Metz，2024年；Navakkode和Kennedy，2024年）。神经发育通过过度生长、精细化调整、稳定化以及重组等过程实现，其中突触生成后会经历由脑源性神经营养因子（BDNF）、PI3K/Akt和MAPK/ERK信号通路调控的突触修剪过程（Faraji和Metz，2024年；Navakkode和Kennedy，

运动与大脑

体育锻炼以及适当的饮食对于维持终生健康至关重要。均衡的饮食和充足的能量摄入有助于保持最佳的代谢功能和生理状态。肌肉、肠道、脂肪组织、肝脏和大脑之间的器官间交流中，中间代谢过程和细胞生物化学过程紧密相连。在运动过程中，脑部与其他器官和组织之间的器官间通讯中包含多种运动诱导因子（包括代谢性和生理性因子），如代谢物、激素和细胞因子（Watkins

有益于大脑健康的饮食与营养素

碳水化合物、蛋白质和脂肪这三种宏量营养素对大脑功能至关重要。世界卫生组织建议保持宏量营养素的平衡，从而为大脑提供葡萄糖、必需氨基酸和脂肪酸（Kromhout等人，1982年；该组织，2009年）。图4展示了宏量营养素对健康大脑衰老的贡献。然而，很多人未能获得足够的营养，这可能对老年人的健康衰老产生不利影响（Fallon和Karlawish，2019年；Imamura等人，2015年

有益于大脑健康的饮食模式

饮食模式对健康的大脑衰老有着重要影响。有研究建议选择质量更高的饮食，以降低全球范围内认知功能下降的发病率（Smyth等人，2015年）。如图5所示，良好的饮食模式有助于促进衰老过程中的大脑健康（Kesse-Guyot等人，2013年；Samieri等人，2013年）。

器官间相互作用对大脑的重要性

所谓器官间相互作用，指的是通过“器官因子”实现的体内双向信号传递过程（Afsar等人，2016年）。传统上，器官因子包括来自免疫细胞的细胞因子以及来自脂肪组织的脂肪因子等旁分泌或内分泌信号分子（Baars等人，2022年；Kirk等人，2020年；Severinsen和Pedersen，2020年）。正常的器官间相互作用对于维持代谢健康以及连接外周代谢与大脑健康、认知功能及衰老过程具有重要意义。相反地，

肠道微生物群与大脑衰老/神经退行性疾病

肠道微生物群通过复杂而有序的途径与中枢神经系统进行交流，这些途径统称为微生物群-肠道-大脑轴（MGBA）（Cryan等人，2019年）（见图7）。其中一种主要的交流方式是通过神经信号传导，这一过程依赖于肠神经系统传入神经的激活以及沿迷走神经传递的信号，从而建立双向连接（Bravo等人，2011年；McVey Neufeld等人，2019年；Menezes和Shah，2024年）。肠道微生物群的形成与饮食密切相关

睡眠模式与胶质淋巴系统：深度睡眠期间清除β-淀粉样蛋白的新作用

胶质淋巴系统通过将脑脊液沿着动脉输送到组织间隙，再通过静脉带走代谢产物，从而清除大脑中的废物（Xie等人，2013年）。这一过程依赖于水通道蛋白4（AQP4）通道。AQP4通道在星形胶质细胞的末端表达量很高（见图8A），它在通过胶质淋巴系统清除大脑废物过程中起着关键作用（Xie等人，2013年）。AQP4有助于促进脑脊液与组织间液之间的交换，进而加速β-淀粉样蛋白的清除，凸显了其重要性

结论与未来研究方向

本文全面总结了现有证据，说明了营养和饮食对大脑衰老的益处。不过，在理解营养因素如何作用于成年人大脑衰老的机制及其实际应用方面，仍存在不少空白。尽管众多动物模型研究以及少量人体研究显示，营养素能够改善认知功能、增强大脑可塑性并调节能量代谢，但关于营养素对神经炎症、胶质细胞和神经元的影响方面的研究结果尚不充分，

作者贡献

概念构思：BAW；初稿撰写：BAW、ACS；论文修订与编辑：BAW、ACS、SG、MH、ZFH、ME、JJL；所有作者均已阅读并同意最终发表的稿件内容。

资金支持

开展本研究及撰写本文过程中未获得任何资金支持。

关于写作过程中是否使用生成式人工智能及人工智能辅助技术的声明

作者声明，在撰写本文时未使用任何生成式人工智能技术。

利益冲突声明

作者声明不存在任何利益冲突。本文的内容完全由作者负责。

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作者声明不存在任何利益冲突。本文的内容完全由作者负责。