什么，久坐竟然容易痴呆？Science首次发现：久坐者的大脑里存有大量缺氧区，会导致痴呆概率大幅上升！
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打工人到底做错了什么？如果有错，应该是由法律来制裁我们，而不是让我们变得体弱多病。许多工作性质导致打工人需要长时间坐着进行工作，这样的久坐生活方式可能与多种健康问题相关联。最近，又有一项研究表明久坐可能会导致痴呆，好好好，脆皮打工人实锤了。
近来，来自转化神经医学中心（由丹麦哥本哈根大学和美国罗切斯特大学合办）的研究团队在Science上发表了一篇名为：Oxygen imaging of hypoxic pockets in the mouse cerebral cortex的文章。研究团队开发了一款可视化工具，让我们看清了氧分压在小鼠大脑中的动态过程。借助这款全新工具，作者首次发现大脑中存在短暂的缺氧区域。由于运动可以迅速减小缺氧区的面积，因此作者推测，这可能解释了不同生活方式对痴呆风险的影响。
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研究背景
人脑静息时大约使用了全身氧气消耗的20%，这表明脑组织氧气的输送与需求平衡至关重要。尽管如此，我们对生理条件下大脑组织氧分压（Po2）动态的理解依然有限，这主要是因为缺乏在空间上准确测量Po2改变的技术。
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研究发现
低氧区域（Hypoxic Pockets）的发现：Beinlich等人开发了一种基因编码的生物发光氧气指示器GeNL（Green enhanced Nano-lantern），通过生物发光强度（bioluminescence intensity，BLI）实现了Po2的成像，揭示了在小鼠大脑皮层中自发存在局部的、时间上受限的低氧区域，他们将这一现象命名为“低氧口袋”。 活动减少低氧区域：研究进一步表明，实验条件下如跑步等身体活动可以减少低氧区域的发生，与静息状态相比大约减少了52%。
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临床意义
发现的低氧口袋反映了大脑微循环中的动态变化，这一发现可能对理解生理过程中的氧气张力的重要性以及神经逻辑疾病有着深远的临床影响。例如，身体活动减少的低氧口袋可能解释了为什么久坐不动会增加痴呆症风险。
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实验策略
GeNL的构建与应用：同一GeNL融合蛋白能在氧气存在下把其底物furimazine催化成furimamide时发出光，通过这种发光反应揭示了Po2的变化。 多种实验条件下Po2的成像：在KX麻醉的小鼠中通过改变吸入气体的O2浓度来校准并验证BLI作为Po2测量的准确性，并在醒着的行为小鼠中通过气囊刺激来测试感觉引导的皮层Po2变化。
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数据解读
图 1：GeNL的生物发光强度反映小鼠大脑的局部氧气压力
(A) 实验设置示意图。利用KX麻醉小鼠并对GeNL表达进行调控，以检测在不同氧气浓度下的生物发光。 (B) 生物发光强度(BLI)与在490 nm波长下激发的mNeonGreen荧光的叠加显示。 (C - E) 演示了通过改变吸入气体中的氧气浓度，来观察与氧气敏感的电极测量的大脑局部氧分压(Po2)的关联。 (F) 显示了不同氧浓度下，生物发光强度变化与O2电极记录的Po2变化取决于吸入空气的O2浓度变化。 (G - I) 在空气吹动致唤起小鼠须激动过程中测量大脑Po2的变化，显示出生物发光信号增强。
图 2：在麻醉小鼠的大脑皮层中描述低氧口袋
(A - C) 利用BLI在20分钟内对KX麻醉的小鼠大脑皮层进行了Po2成像。 (D - E) 提供了特定时间点记录的图像，展示了低氧口袋的具体位置及其周围区域。 (F - I) 分析了这些低氧口袋在特定时间和空间中的分布，包括它们的平均分布、数量、覆盖区域等。 (J - S) 提供了低氧口袋在不同大小、持续时间、相对幅度、直径以及形状圆度的统计分布，尤其说明了一些特定的区域中低氧口袋的反复出现情况。
图 3：血管扩张和毛细血管停滞对低氧口袋的影响
(A - I) 描述了在10% CO2环境下，增加CO2会导致低氧口袋平均数目减少，并显示了导致低氧口袋前后的Po2变化。 (J - X) 实验中注入直径为4微米的微球以诱导毛细血管停滞，并使用混合型生物发光-荧光显微镜同时监测BLI和微球荧光，结果表明大脑Po2的变化与毛细血管停滞紧密相关。
图 4：增加的警觉水平抑制组织缺氧
(A - K) 通过对比在KX麻醉下、静息的清醒状态下以及自由奔跑的清醒状态下的小鼠，展示活动水平提高（如奔跑）可以减少低氧口袋的数量和覆盖范围。 (L - M) 通过一个参数（hypoxic burden，低氧负载）量化了低氧口袋对大脑的影响，该参数综合考虑了低氧口袋的区域、持续时间和变化幅度，表明大脑的低氧负载在活动状态下显著减轻。
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主要结论
GeNL作为Po2的精确指标：GeNL-BLI精准反映了相对Po2变化，适合监测Po2在宽大皮层区域内的快速波动。低氧口袋与微循环阻断有关：微循环的局部干扰是低氧口袋发生的主要原因，这通过IOSI（内源性光谱成像）技术监测的局部血红蛋白浓度下降进一步得到验证。生理活动影响低氧区域：醒着状态、身体活动和感官刺激都可以减少低氧口袋的出现。
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讨论总结
此研究通过BLI技术监测了清醒行为小鼠大脑皮层Po2的动态，发现了短暂低氧区域的存在，并通过多种手段如血流增加、吸气改变等验证了它们与微循环中断的直接联系。研究也表明，提高神经活动如行走可以减少低氧口袋，隐含了这种现象可能影响功能性磁共振成像（fMRI）的噪声水平。另外，研究认为大脑微循环的暂时性干扰可能对神经逻辑缺陷有所贡献。
注：本内容仅针对学术文献进行解读，无任何指导及建议
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