Прорыв в нейронауках: учёные обнаружили, как физические нагрузки «включают» рост новых нейронов.

Недавнее исследование в области нейронауки показало: один из ключей к активации роста новых нейронов после физических упражнений — это крошечные пузырьки, которые циркулируют в крови. Учёные выяснили: если вводить эти частицы, называемые внеклеточными везикулами, от тренированных мышей их слабоактивным собратьям, у вторых ускоряется появление новых нейронов в гиппокампе — главной «памятной» части мозга. Открытие опубликовано в журнале Brain Research.

Аэробные тренировки (например, бег) улучшают память, обучаемость и даже настроение, и связано это с рождением новых нейронов — процессом, который медики называют нейрогенезом. Чем лучше мы понимаем биохимические механизмы этого явления, тем реальнее создания новых препаратов для борьбы со старческим слабоумием и другими болезнями мозга.

Было ясно, что при физической активности в кровь выбрасываются особые сигналы, но какими путями информация добирается до мозга, никто толком не знал. Уже доказано: если взять плазму крови у подвижного животного и влить ленивому — второй станет соображать быстрее. Молекулярные курьеры для такого эффекта, по версии учёных, — именно те самые везикулы.

Внеклеточные везикулы — как небольшие пузырьки, наполненные протеинами, жирами и генетическим материалом. Активные мышцы и печень выбрасывают их в кровь во время тренировок, причём проникают они даже через гематоэнцефалический барьер (основная броня мозга на пути всякой химии). Поэтому и подумали: возможно, именно с их помощью мозг получает свою порцию пользы от спорта.

Гиппокамп — ключ к памяти и обучаемости, и его разрушение связано не только с деменцией и старением, но и с депрессией, тревогой, посттравматическим стрессом, эпилепсией. «Если мы найдём способ укрепить гиппокамп, сможем бороться с этими патологиями», — объясняет профессор Джастин Роудс из Иллинойса.

В эксперименте использовались две группы мышей: одним дали бесплатный круглосуточный абонемент в спортзал (колеса для бега), вторых лишили такой радости. Через месяц у спортсменов гиппокамп разросся новыми клетками.

Далее учёные взяли кровь у обеих групп, отделили везикулы и пересадили их третьей группе — абсолютно бездеятельным мышам. Кого-то поили везикулами от спортиков, кого-то — от лентяев, а третьим давали «пустышку». Параллельно метили ДНК делящихся клеток краской (BrdU), чтобы отслеживать их под микроскопом. Результаты повторили для двух независимых групп.

Те мыши, которым пересадили везикулы от тренированных собратьев, обзавелись на 50% больше новых нервных клеток в гиппокампе, чем те, кто получил везикулы от лентяев или плацебо. Эффект проявился стабильно.

Профессор Роудс был удивлён: «Я думал, нейрогенез запускается только вместе с физической активностью — ведь мозг реально включается во время тренировок. Оказалось, везикул хватило для роста нейронов — пусть не полностью, но эффект очевиден».

Учёные выяснили и во что превращаются эти "новички". Около 89% из них — полноценные нейроны, а 6% — астроциты (клетки-помощники в мозге). То есть пузырьки стимулировали рост именно нейронов, а не просто размножение любых клеток.

Попутно проверяли, не меняется ли количество сосудов в зоне роста — ведь тренировки улучшают и циркуляцию крови. Но разницы между тремя группами не заметили. Значит, эффект везикул — именно на формирование новых нейронов, независимо от сосудистых изменений.

«Один из способов, как физнагрузки улучшают мозг, — это запуск роста новых клеток памяти и уменьшение стресса. Теперь мы знаем важную часть этого механизма: мышцы и печень выбрасывают везикулы, доносящие до мозга стимул к росту нейронов», — отмечает Роудс. Учёные предполагают: возможно, в будущем появятся препараты (или процедуры), когда людям будут пересаживать такие везикулы, собранные из крови спортсменов либо синтетические аналоги с тем же «фирменным» содержимым.

Однако вопросов пока больше, чем ответов. Например, сколько именно пузырьков усевает до мозга при инъекции? Может, на мозг они влияют не напрямую, а через сигналы от других органов. Не менее важно понять, какие конкретно молекулы внутри везикул дают такой эффект — ведь в одном из параллельных исследований той же группы выяснили, что там действительно полно белков, отвечающих за развитие мозга, антиоксидантную защиту и межклеточную связь.

«Это своеобразная чёрная коробка, — делится Роудс. — Мы пока не знаем, на какие клетки в мозге действуют везикулы: может, изначально на клеточки-глия, а может, на сами нейропрогениторы — предшественники нейронов. Не ясны даже способы, как пузырьки сливаются с клетками мозга и какие сигналы при этом запускаются. Но это путь, который стоит изучить». Работа опубликована под названием: «Внеклеточные везикулы из плазмы после тренировок увеличивают нейрогенез у взрослых» (авторы: Меган Г. Коннолли, Александр М. Флифлет, Притика Рави, Дэн И. Росу, Марни Д. Боппарт, Джастин С. Роудс).