Белок из крови тренированных мышей «омолодил» мозг неактивных животных

Польза физической активности для работы мозга была неоднократно показана как в экспериментах на животных, так и при наблюдении за людьми. Физическая активность стимулирует нейрогенез — образование новых нейронов из нейрональных стволовых клеток. Этот процесс, вопреки устаревшему утверждению, что «нервные клетки не восстанавливаются», постоянно происходит в определенных структурах мозга животных и человека, прежде всего, в зубчатой извилине гиппокампа. С возрастом нейрогенез снижается, но некоторые факторы позволяют поддерживать его уровень, и физическая активность находится среди них чуть ли не на первом месте. Как результат, пожилые люди, ведущие активный образ жизни, сохраняют память и интеллект и меньше подвержены риску нейродегенеративных заболеваний.

Ученые из Калифорнийского университета в экспериментах на мышах обнаружили циркулирующее в крови вещество, которое опосредует влияние физических упражнений на нейрогенез и работу мозга в пожилом возрасте, результаты этого исследования опубликованы в Science.

В экспериментах участвовали старые (18 месяцев) и молодые (3 месяца) мыши. Одни группы мышей в течение 6 недель регулярно бегали в колесе, другие, контрольные, вели обычный образ жизни. Тренировки привели к тому, что у старых мышей улучшилась память и способность к обучению. Ученые использовали радиальный водный лабиринт и обстановочный условный рефлекс (замирание в клетке, в которой животные ранее получали удары током) для проверки когнитивных способностей животных. Старые тренированные мыши приблизились в результатах этих тестов к молодым. Как показало исследование мозга, у них активизировался нейрогенез в зубчатой извилине гиппокампа, что сопровождалось повышенной экспрессией белка — нейротрофического фактора BDNF.

Исследователи собрали плазму крови старых тренированных мышей и ввели ее внутривенно старым нетренированным мышам, последние получили восемь инъекций в течение трех месяцев. Для контроля другая группа получила инъекции плазмы нетренированных мышей. У тех и других оценили уровень нейрогенеза методом иммуногистохимического анализа. Анализ показал, что у старых мышей, получивших плазму тренированных животных, почти вдвое увеличилось число новорожденных нейронов в зубчатой извилине гиппокампа. В тестах на обучение и память старые мыши, получившие плазму тренированных мышей, показали лучшие результаты, чем старые мыши, получившие плазму нетренированных мышей. Эффект перенесения плазмы был сравним с эффектом собственного бега в колесе. Таким образом, какой-то фактор в крови тренированных старых животных может переносить эффект физической активности на потенциал гиппокампа.

Оставалось найти этот фактор. Из плазмы мышей ученые выделили белок, уровень которого повышался при физической активности. Это гликозилфосфатидилинозитол (GPI)-специфическая фосфолипаза Di (Gpld1), фермент, образующийся в печени. В крови тренированных мышей его концентрация была выше, чем в крови нетренированных. Ученые обнаружили корреляцию между концентрацией Gpld1 в плазме мышей и улучшением выполнения тестов на обучение и память. Содержание Gpld1 в плазме старых мышей удалось повысить введением соответствующего гена, это привело к стимуляции нейрогенеза и к улучшению выполнения тестов на обучение и память. Более того, у активных пожилых людей уровень Gpld1 в плазме также оказался выше, чем у пожилых людей, ведущих неактивный образ жизни.

По-видимому, Gpld1— это тот самый циркулирующий в крови фактор, который опосредует эффект физической активности на работу гиппокампа в пожилом мозге. Вместе с тем, его уровень повышался в крови, а не в мозге, так как Gpld1 не проходит через гематоэнцефалический барьер. Биологическая роль Gpld1 не вполне ясна, но было показано, что он участвует в нескольких сигнальных путях, вовлеченных в важные биологические процессы. Ученые считают, что нашли связующее звено между печенью и мозгом, которое передает последнему эффект физических упражнений.

Из этой работы возникает очень интересное предположение, что можно имитировать эффект физической активности с помощью лекарства.

«Мы всегда убеждаем людей больше заниматься физическими упражнениями, но далеко не каждый способен это делать, — говорит молекулярный биолог из Принстонского университета Колин Мёрфи, изучающий вопросы старения. — Возможность вместо этого принять таблетку выглядит очень заманчиво».