Спорт стимулирует мозг с помощью печени

Физкультура повышает в крови уровень печёночного фермента, который помогает мозгу лучше работать.

Физические упражнения не только делают нас сильнее и помогают сбросить лишний вес – спорт также идёт на пользу и мозгу. Мы писали, что физкультура спасает от стресса, что аэробика омолаживает пожилой мозг, что даже короткая физическая нагрузка заметно проясняет ум. Но что при этом происходит в нашем организме с точки зрения физиологии и биохимии? Какие сигналы отправляются в мозг при физических упражнениях, помогая ему работать лучше?

Мы опять же как-то писали, что механизмы тут могут быть разные. Во-первых, при физических упражнениях усиливается кровоток, так что мозг лучше снабжается кислородом и питательными веществами. С другой стороны, есть прямая цепочка молекулярных сигналов от мышц к мозгу: особый белок, выделяющийся из мышц, стимулирует синтез другого белка, так называемого нейротрофического фактора мозга, который, в свою очередь, стимулирует формирование новых межнейронных синапсов и рост нейронов.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско пишут в Science об ещё одном белке, который улучшает работу мозга при физических упражнениях. Для эксперимента взяли пожилых мышей, которых делили на две группы: одни мыши вели сидячий образ жизни, а у других в клетке было беличье колесо, в котором они могли бегать, сколько пожелают (что мыши и делали). Через шесть недель у бегавших мышей брали плазму крови и вводили её тем, кто не бегал – таких инъекций было восемь в течение примерно месяца.

У мышей, как и у всех животных, с возрастом мозг слабеет – у них, например, хуже работает память, и если их запустить в водяной лабиринт, где они должны найти платформу, чтобы выбраться на неё, то пожилым мышам запомнить местоположение этой платформы будет заметно труднее. Но получив плазму крови от бегавших товарищей, «сидячие» мыши выполняли тесты на память лучше – по сравнению с такими же пожилыми особями, которым никакой плазмы не вводили.

Дальше исследователи начали выяснять, что за молекула в плазме «физкультурных» мышей стимулировала память. Оказалось, что в крови бегавших грызунов повышается уровень тридцати белков, из которых девятнадцать синтезируется в печени. Среди печёночных белков был один фермент под названием GPLD1, который было решено изучить подробнее. Сам он в мозг не проникает, однако он расщепляет молекулы, сидящие на поверхности множества других клеток, и вот эти отщеплённые с помощью GPLD1 куски молекул улучшают работу мозга (например, подавляя воспаление и улучшая мозговое кровообращение).

Мыши, у которых после генетической модификации в печени синтезировалось больше GPLD1, в пожилом возрасте лучше запоминали новые вещи и лучше выучивали схему водяного лабиринта, и вообще их когнитивные способности были лучше – опять же по сравнению с обычными пожилыми мышами, у которых уровень GPLD1 оставался стандартным, не повышенным. И хотя опыты ставили на животных, аналогичным образом фермент GPLD1 моет работать у и людей; во всяком случае, судя по анализам крови, у тех пожилых людей, которые физически активны (то есть проходят в день более 7100 шагов), уровень GPLD1 тоже повышается. Если мозг физически активных пожилых людей обязан своим здоровьем GPLD1, то почему бы не создать лекарство на основе GPLD1 или его аналога – такое лекарство поддерживало бы когнитивные функции у тех, кто по разным причинам не может позволить себе физические упражнения.

Однако некоторые специалисты полагают, что прежде чем говорить о медицинских перспективах нового «активатора мозга», нужно его лучше изучить – потому что его роль в нашей физиологии может быть совсем неоднозначной. Например, как пишет портал Science News, уровень GPLD1 повышается у больных диабетом, и что у крыс с диабетом, которые занимались физическими упражнениями, уровень GPLD1 не рос, а падал. Возможно, высокая активность GPLD1 – это не всегда хорошо, и также возможно, что для полезного «мозгового» эффекта GPLD1 должен работать с какими-нибудь молекулярными партнёрами. Тем более, что GPLD1, вообще говоря, не первая молекула, способная омолаживать мозг – что-то похожее делает белок TIMP2 из пуповинной крови.