Физическая активность – это не только ключ к хорошему здоровью, но и эффективный способ борьбы с возрастным угасанием когнитивных функций мозга.
Исследователи из Сан-Франциско обнаружили, что переливание плазмы крови от активных мышей малоподвижным может дать последним те же преимущества, что и регулярные физические упражнения. Результаты работы, опубликованные в Science, показали, что секрет кроется в малоизученном белке печени.
Новое исследование показало, что после тренировки мышей их печень выделяет в кровь белок под названием Gpld1 (гликозилфосфатидилинозитол (GpI)-специфическая фосфолипаза D1). Уровень этого белка в крови соответствуют улучшению когнитивных функций у старых мышей. Также удалось продемонстрировать, что этот фермент также повышен в крови пожилых людей, которые регулярно тренируются.
«Если бы существовал препарат, который давал такую же пользу для мозга, что и физические упражнения, каждый принимал бы его. Наше исследование предполагает, что по крайней мере некоторые полезные преимущества однажды могут стать доступны в виде таблеток», – говорит старший автор исследования Сол Вилледа (Saul A. Villeda).
Ученые брали кровь у возрастных мышей, которые регулярно занимались физической активностью в течение семи недель, и вводили ее мышам, ведущим малоподвижный образ жизни. Они обнаружили, что четыре недели такой терапии привели к значительным улучшениям в показателях обучения и памяти у мышей старшего возраста, аналогично тому, что наблюдали у мышей, которые регулярно «занимались физкультурой». При гистологическом исследовании мозга удалось обнаружить признаки увеличения количества новых нейронов гиппокампа.
Чтобы выяснить, какие специфические биологические факторы в крови могут быть причиной этих эффектов, исследователи измерили количество различных растворимых белков в крови активных и неактивных мышей. Они определили 30 белков-кандидатов, 19 из которых, к их удивлению, были преимущественно получены из печени, и многие из которых ранее связывались с функциями контроля метаболизма в организме. Два из этих белков – Gpld1 и Pon1 – особенно важны для метаболических процессов, и исследователи решили более подробно изучить Gpld1 просто потому, что лишь немногие предыдущие работы изучали его функцию.
Команда обнаружила, что уровень Gpld1 увеличивается в плазме мышей после упражнений и тесно связан с улучшением когнитивных функций животных. Анализ данных, собранных в рамках исследования Сети старения Хиллблома, организованного Центром памяти и старения UCSF, показал, что уровень Gpld1 также повышен в крови здоровых и активных пожилых людей по сравнению с менее активными пожилыми людьми.
Чтобы проверить, может ли сам Gpld1 управлять наблюдаемыми преимуществами физических упражнений, исследователи использовали генную инженерию, чтобы заставить печень старых мышей производить Gpld1 в повышенном количестве, а затем измерили продуктивность животных в нескольких тестах, направленных на оценку различных аспектов познания и памяти. К их удивлению, три недели эксперимента дали эффекты, аналогичные шести неделям регулярных упражнений, в сочетании с резким увеличением роста новых нейронов в гиппокампе.
«Честно говоря, я не ожидал, что нам удастся найти единственную молекулу, которая могла бы объяснить пользу упражнений для мозга. Казалось более вероятным, что физические упражнения будут иметь много небольших, тонких эффектов, которые в совокупности приносят большую пользу, но которые трудно изолировать. Благодаря этому белку печень реагирует на физические нагрузки и как бы подталкивает мозг к омоложению, — говорят авторы. — Это замечательный пример коммуникации между печенью и мозгом, о существовании которого, насколько нам известно, никто еще не подозревал».
Дальнейшие лабораторные эксперименты показали, что Gpld1, продуцируемый печенью, не проходит через гематоэнцефалический барьер, который защищает мозг от токсических или инфекционных агентов в крови. Вместо этого белок, по-видимому, оказывает свое влияние на мозг через пути, которые уменьшают воспаление и свертывание крови по всему организму. Известно, что как свертываемость крови, так и воспаление усиливаются с возрастом и связаны с деменцией и снижением когнитивных функций.
В настоящее время сотрудники лаборатории работают над тем, чтобы лучше понять, как именно Gpld1 взаимодействует с другими биохимическими сигнальными системами, в надежде определить конкретные цели для терапевтических средств, которые однажды могли бы принести стареющему мозгу ту же пользу, что и физические упражнения.
Текст: Диана Галимова