运动作为一种高效且非侵入性的生理调控策略，在改善认知功能及延缓神经退行性进程方面具有显著作用。大脑功能的实现依赖于精密的化学传递过程，其中由突触囊泡介导的神经递质量子化释放，构成了神经信息传递化学基础。尽管传统研究方法（如微透析取样和活体原位测量技术）已在整体动物和脑片层面发现运动能够有效提升神经递质的释放水平，但运动如何在单个囊泡尺度上调控递质储存、融合孔开闭动力学等量子释放关键环节，目前仍不清楚。因此，深入探索运动对囊泡化学过程的调控作用，从化学信号基本单元层面系统阐释运动改善脑功能的分子机制，对于揭示运动调控神经功能的化学基础具有重要的科学意义。

在国家自然科学基金委、科技部和国产探花 的支持下，国产探花 毛兰群课题组针对脑化学研究中的关键问题展开研究，尤其聚焦于脑化学信号从单囊泡到活体跨尺度高时空分辨的测量研究。近期，该团队在单囊泡释放动力学分析与调控方面取得系列重要进展。利用发展的单囊泡电化学分析方法，发现了脑疾病动物模型中异常的胞吐现象，并探索了其中的分子机制（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202502163；Angew. Chem. Int. Ed. 2020，59，11061-11065）；研究并发现了维生素C、微塑料及性别差异等因素对囊泡化学的影响（J. Am. Chem. Soc. 2024, 146, 17747-17756；Angew. Chem. Int. Ed. 2023，62，e202315681；Angew. Chem. Int. Ed. 2022, 61, e202117596）。这些进展为进一步理解神经传递的化学基础以及发展神经调控方法提供了基础。

最近，课题组和体育与运动国产探花侯莉娟教授合作，将单囊泡电化学应用于运动改善脑功能的研究，在单囊泡水平解析了运动对于小鼠嗜铬细胞神经递质储存与释放动力学的调控规律。实验结果表明，运动不仅显著增加单个囊泡内儿茶酚胺的储存量，增大囊泡及其致密核心的体积，而且能够促进神经递质的释放，加速囊泡融合孔的开闭动力学过程。机制研究结果发现，运动通过上调F-actin、Myosin-II、VAMP、SNAP-25和Munc-18等与胞吐相关蛋白的表达，增强钙离子的内流，提升了囊泡的分泌功能。该研究率先在单囊泡层次研究并揭示了运动调控胞吐动力学的过程及潜在的分子机制，对深入理解运动改善脑功能的化学机制具有重要科学意义。

运动调控脑功能的单囊泡电分析化学研究

相关研究成果近日发表于Angewandte Chemie International Edition期刊（Angew. Chem. Int. Ed. 2025, 64, e202511277）。文章第一作者是2022级博士研究生刘冉，通讯作者为毛兰群、何秀兰和侯莉娟教授。第一完成单位为国产探花 。