Инфузия лактата частично воспроизводит положительный эффект физических нагрузок

Зрелый нейротрофический фактор мозга (mBDNF) и его предшественник pro-BDNF являются ключевыми факторами контроля нейропластичности. Связываясь с тропомиозиновым тирозинкиназным рецептором, mBDNF способствует выживанию нейронов и формированию синапсов. В то же время активность pro-BDNF, наоборот, запускает сигнальные пути, ведущие к апоптозу. Но для правильного развития мозга и нейропротекции нужны как сигналы, стимулирующие рост нейронов, так и сигналы, снижающие их количество. Ранние работы продемонстрировали, что уровни mBDNF и pro-BDNF увеличиваются после физической нагрузки. В новом in vivo исследовании ученые из Швеции показали, что уровень лактата (метаболита, связанного с физической нагрузкой) в крови является ключевым регулятором pro-BDNF.

В исследовании приняли участие 18 человек 20–40 лет, 12 были определены в экспериментальную группу, шесть — в контрольную. Участники в экспериментальной группе получали (в случайном порядке с перерывом 7–30 дней) часовую инфузию лактата натрия или физраствора с последующим периодом восстановления 120 минут. У участников собирали образцы крови и биопсию мышц. В контрольной группе участники получали только инъекцию физраствора.

Уровень лактата в крови во время инфузии достигал 5,4 и 5,9 ммоль/л в крови и плазме соответственно. После остановки инфузии уровень лактата сразу начинал снижаться и к концу восстановительного периода возвращался к базовым значениям. При этом в базовом состоянии наблюдалась разница между уровнем лактата в крови и плазме примерно на 60% (с большим уровнем в плазме), в то время как на пике инфузии разница снижалась до 10%. Уровень лактата в мышцах во время инфузии возрастал на 29% — с 11,4 до 14,8 ммоль/л. Инфузия лактата также повышала уровень натрия в крови, в то время как уровень калия после конца инфузии, наоборот, падал ниже базовых значений.

Во время инфузии лактата уровни pro-BDNF в плазме не менялись, однако через час после конца инфузии уровень pro-BDNF вырос на 50% с 25,58 до 38,58 пг/мл. Изменений уровня pro-BDNF при инфузии физраствора не наблюдалось. Уровень mBDNF в плазме снижался как при инфузии лактата, так и при инфузии физраствора на 31–51%, уровень в сыворотке крови снижался на 20–23%, оба уровня возвращались к базовым значениям спустя 15 минут после конца инфузии. Уровень pro-BDNF в мышцах не менялся при обоих инфузиях.

Авторы обнаружили значимую ассоциацию между уровнем экспрессии pro-BDNF и процентом мышечных волокон первого типа (также называемые медленные или красные волокна), что соответствует ранее полученным данным об экспрессии pro-BDNF в волокнах этого типа. Различий в уровне pro-BDNF и mBDNF между участниками с разными вариантами гена BDNF не наблюдалось.

Таким образом, работа показала, что лактат участвует в регуляции повышения уровня pro-BDNF в ответ на физические нагрузки. Другими словами, одного лишь введения лактата достаточно, чтобы имитировать некоторые, но не все, физиологические эффекты высокоинтенсивных упражнений. Ожидается, что такое повышение уровня pro-BDNF окажет аналогичное благотворное влияние на здоровье мозга, независимо от механизма его действия. Однако авторы предупреждают, что лактат не может заменить собою упражнения.

Упражнения «омолаживают» микроглию в гиппокампе мыши