Размер шрифта: A A A
Цвет сайта: A A A A
Контакты

КАК ФИЗИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ ВЛИЯЕТ НА ФУНКЦИИ МОЗГА

27.08.2020

Положительное влияние упражнений на мозг и когнитивные функции общепризнано. Тем не менее, механизмы, с помощью которых физически активные люди сохраняют ясность ума и сознания до глубокой старости, остаются неясными. В работе из свежего выпуска журнала «Science» команда американских учёных сумела показать, что благотворное влияние физических упражнений на функции мозга и процессы в нём (в частности замедление старения) может передаваться от тренированных мышей к неактивным мышам посредством переливания плазмы крови. Авторы также предоставляют убедительные доказательства того, что положительное влияние упражнений на старение мозга, по крайней мере, частично опосредовано печеночными факторами. Такие исследования способны пролить свет и открыть новые перспективы для исследования человеческого мозга и ответа организма человека на нагрузку.

Экономические, социальные и медицинские последствия увеличения пропорции пожилого населения требуют вмешательства со стороны учёных с целью разработки мер и программ, способствующих здоровому старению. Программы и средства для поддержания здоровья на более позднем этапе жизни, такие как рапамицин (подробнее читайте здесь - http://cstsk.ru/science/news/index.php?ELEMENT_ID=2378) и ограничение потребления калорий улучшают память и когнитивные способности животных, но такие программы сложно перенести на людей. Такие подходы, как гетерохронный парабиоз (хирургическое слияние молодых и старых животных, приводящее к обмену плазмой крови) или гетерохронный перенос плазмы с помощью вливаний, привлекли большое внимание, а также открывают большие перспективы для разработки программ омоложения состарившегося гиппокампа у мышей. Однако регулярные физические упражнения, возможно, являются наиболее надёжной и эффективной стратегией укрепления здоровья для смягчения возрастного ухудшения структуры и функции мозга у лабораторных животных и людей. Использование модели физической нагрузки для исследования механизмов старения мозга также может выявить и разработать новые терапевтические возможности для поддержки здоровья мозга на протяжении всей жизни. Horowitz et al. (ссылка в конце текста) переливали плазму от регулярно тренирующихся взрослых или старых мышей пожилым неактивным, ведущим «сидячий образ жизни» мышам.

aging01.jpg

Данная процедура повысила образование новых нейронов в гиппокампе, увеличила концентрацию нейротрофических факторов и улучшила когнитивные показатели в поведенческих тестах неактивных мышей. Циркулирующие факторы, которые могут быть ответственными за этот эффект, были идентифицированы с помощью анализа белкового состава плазмы. Среди них авторы обнаружили, что гликозилфосфатидилинозитол-специфическая фосфолипаза D1 (GPLD1), белок, в большом количестве синтезируемый в печени, активируется регулярными упражнениями у мышей. Более высокие концентрации GPLD1 в плазме также наблюдались у физически активных пожилых людей (в возрасте от 66 до 78 лет) по сравнению с неактивными пожилыми людьми. Более того, активация GPLD1 непосредственно в печени мышей посредством трансфекции in vivo (то есть внедрения гена этого белка в живые ткани) было достаточно, чтобы добиться омолаживающих эффектов от физических упражнений у неактивных мышей. GPLD1 расщепляет особую связь в белке GPI, который прикрепляет белки к мембранам, высвобождая эти факторы в кровоток. Авторы работы обнаружили, что активность GPLD1 необходима для улучшения когнитивных функций и усиления синтеза нейронов в гиппокампе, наблюдаемого после введения GPLD1 in vivo. Интересно, что ни печень, ни концентрация GPLD1 в крови не снижались с возрастом, и GPLD1, по-видимому, не поступал в мозг из кровотока.

aging02.png

Рисунок – нагрузка способна влиять на функции мозга, а также задействовать в этой регуляции множество других тканей, включая печень, мышцы или жировую ткань. В статье [1] показано, что особая печёночная фосфолипаза D1 (GPLD1) влияет на улучшение когнитивных способностей у мышей. Тем не менее, точные химические пути, влияющие на улучшения мозговых функций вследствие нагрузки, пока так и не установлены.

Эти результаты говорят о том, что благотворное влияние GPLD1 на гиппокамп может включать активацию некоторых факторов-посредников, которые выделяются периферическими органами и способны проникать в мозг, чтобы воздействовать непосредственно на гиппокамп (см. рисунок). Эта концепция подтверждается исследованиями, в которых другие учёные продемонстрировали наличие активации особого рецептора, активируемого PGC-1α при выполнении упражнений, что в конечном итоге приводит к увеличению концентраций иризина, миокина и другие факторов в крови, которые действуют непосредственно на мозг. Horowitz et al. обнаружили пути передачи сигналов свертывания крови и факторов системы комплемента (защитные белки) как возможные промежуточные факторы, опосредующие эффекты GPLD1. Однако, для полного понимания их роли требуется дополнительное расследование.

Эти результаты дополняются множеством эффектов физических упражнений на системы органов, которые могут оказывать положительное влияние на процессы замедления старения мозга. После тренировки циркулирующие миокины скелетных мышц, гепатокины печени, жировые адипокины, экзосомы (тип внеклеточных везикул) и метаболиты изменяют свою концетрацию. Эти факторы могут воздействовать не только непосредственно на мозг, но также через обширные перекрестные связи между тканями. Наблюдение, что GPLD1 был увеличен у тренированных мышей, а также у физически активных людей, подчеркивает значимость этого открытия и потенциал для будущих исследований в этой области. Занятия спортом имеют благоприятное влияние на старение. В будущих исследованиях потребуется определить интенсивность, продолжительность и частоту упражнений, необходимых для получения этих полезных эффектов, особенно у людей. Является ли описанное улучшение немедленным эффектом физических упражнений или результатом хронической активности - главный вопрос, на который необходимо ответить. Эти результаты, наряду с продолжающимися клиническими исследованиями, должны помочь выработать программы, которые помогут врачам оказывать людям всевозможную помощь и содействие в нелёгком процессе старения.

Источник:

1.  Horowitz A. M. et al. Blood factors transfer beneficial effects of exercise on neurogenesis and cognition to the aged brain //Science. – 2020. – Т. 369. – №. 6500. – С. 167-173.


Комментарии:

Возврат к списку