Креатин: Спасение для мозга или очередная неудавшаяся шутка?

Может ли креатин замедлить когнитивный упадок? Исследование на мышах показывает обещающие эффекты на старение мозга
Новое исследование, опубликованное в журнале Food Science & Nutrition, предполагает, что добавки креатина могут помочь защитить мозг от проблем с памятью и обучением, связанных с возрастом. Исследователи обнаружили, что креатин увеличивает активность ключевого энзима мозга, участвующего в метаболизме энергии — креатинкиназы BB (CK-BB) — и восстанавливает нарушения памяти и структурные повреждения в мозгах стареющих мышей. Эти результаты указывают на креатин как на потенциальное нутриционное вмешательство для сохранения функций мозга в более позднем возрасте.

Исследование, проведенное учеными из университета традиционной китайской медицины Нанкина, сосредоточилось на понимании биологических механизмов, лежащих в основе возрастных изменений когнитивной способности, и на том, может ли на них повлиять креатин. Когнитивное старение, включающее снижение памяти, внимания и решения проблем, становится все более актуальной проблемой, поскольку население мира продолжает стареть.

Старение мозга значительно увеличивает риск развития нейродегенеративных заболеваний, таких как болезнь Альцгеймера и другие формы деменции. В результате ученые все больше сосредоточены на поиске стратегий, которые мог бы сохранить функции мозга или замедлить прогрессирование возрастного упадка. Одной из интересных областей является то, как мозг поддерживает энергетический баланс, особенно в таких областях, как гиппокамп, которые критичны для обучения и памяти.

Креатин, натуральное соединение, найденное в организме и в определенных продуктах питания, играет ключевую роль в этом процессе. Он помогает мозгу и другим тканям с высоким энергозапросом восстанавливать аденозинтрифосфат (АТФ), молекулу, которая обеспечивает энергией большинство клеточных процессов. Внутри мозга креатин преобразуется в фосфокреатин с помощью CK-BB. Эта система действует как резервная батарея, быстро восстанавливая энергию в моменты повышенного спроса.

Хотя креатин широко используется спортсменами для улучшения физической производительности, недавние исследования предполагают, что он также может поддерживать функции мозга, помогая нейронам поддерживать уровни энергии, необходимые для связи и пластичности.

Чтобы изучить эти потенциальные эффекты, ученые использовали общую модель старения мозга на мышах. Они многократно инъектировали животных D-галактозой, сахаром, известным тем, что вызывает оксидативный стресс и имитирует эффекты старения. Мыши, получившие умеренные или высокие дозы D-галактозы, развили нарушения памяти, признаки оксидативного повреждения и снижения экспрессии и активности CK-BB. Эти животные также показали физические изменения в структуре мозга, включая меньшее количество и короткие дендритные шипы в гиппокампе — области мозга, важной для памяти.

Вторая часть экспериментов заключалась в том, что исследователи использовали вирусную технику, чтобы снизить экспрессию CK-BB именно в гиппокампе, без применения D-галактозы. Мыши с низкими уровнями этого фермента демонстрировали многие из тех же нарушений, что и модель старения, включая нарушения памяти, признаки оксидативного стресса и структурные повреждения мозговых клеток. Эти результаты предположили, что более низкие уровни CK-BB могут напрямую способствовать когнитивным проблемам, нарушая энергетический баланс мозга и ослабляя синаптические связи.

В конце концов ученые проверили, сможет ли добавка креатина восстановить или предотвратить эти негативные эффекты. Они добавили 3% креатина в рацион мышей-моделей старения и наблюдали заметные улучшения. Мыши, получившие креатин, показали повышенную экспрессию и активность CK-BB, восстановили дендритную структуру в гиппокампе и лучше справлялись с тестами на память. Эти животные также имели более низкие уровни маркеров оксидативного стресса, что говорит о том, что креатин помог защитить их мозг от повреждений, вызванных старением.

Поведенческие тесты, использованные в исследовании, включали две хорошо известные задачи: лабиринт Морриса и Y-лабиринт. Эти задачи измеряют способность животного к обучению и запоминанию пространственных местоположений и распознаванию новых сред. В обоих тестах мыши, получившие креатин, показали значительно лучшие результаты, чем их сверстники, которые получали только D-галактозу. Особенно стоит отметить, что добавка креатина не ухудшила двигательную или визуальную способности, что означает, что улучшения в памяти не были связаны с улучшением движений или восприятия.

На клеточном уровне у мышей, получивших креатин, были более высокие уровни белков мозга, связанных с синаптическим здоровьем, включая PSD-95, BDNF и NF-L. Эти белки критически важны для формирования и поддержания синапсов, крошечных соединений, где происходит связь между нейронами. Ученые использовали техники окраски, чтобы визуализировать и измерить эти структурные особенности и обнаружили, что креатин восстановил плотность шипов и длину дендритов в гиппокампе до почти нормальных уровней.

Эти результаты основываются на предыдущих исследованиях, которые показали связи между креатином и когнитивной производительностью. Например, некоторые предыдущие исследования на людях показали, что пожилые люди могут улучшить память и способности к рассуждению после приема добавок креатина. Люди с генетическими расстройствами, нарушающими метаболизм креатина, обычно страдают интеллектуальными недостатками, но ранняя добавка креатина может помочь уменьшить выраженность симптомов.

В этом новом исследовании на мышах ученые предоставляют дополнительные доказательства того, что преимущества креатина могут исходить от его воздействия на CK-BB, специфический для мозга фермент, который помогает поддерживать энергетический баланс. CK-BB играет ключевую роль в регенерации АТФ, молекулы, которая обеспечивает энергией почти все клеточные процессы. В таких органах, требующих много энергии, как мозг, этот процесс особенно важен для поддержания синаптической активности и содействия обучению и памяти.

Интересно, что исследование также рассмотрело данные экспрессии генов из человеческой мозговой ткани, чтобы подтвердить значение CK-BB в возрастных расстройствах. Анализируя общедоступные наборы данных, авторы обнаружили, что ген, кодирующий CK-BB (известный как CKB), был значительно сниженным у людей с болезнью Альцгеймера по сравнению с здоровыми людьми. Это поддерживает идею о том, что снижение уровня CK-BB может быть общей чертой старения и нейродегенеративных заболеваний.

Хотя результаты обнадеживают, ученые признают некоторые ограничения. Хотя эксперименты показали сильную связь между уровнями CK-BB и когнитивной производительностью у мышей, точные механизмы, с помощью которых CK-BB влияет на синаптическую пластичность, все еще неизвестны. Авторы предполагают, что снижение CK-BB может нарушить митохондриальное производство энергии или увеличить уязвимость мозга к оксидативному стрессу. Необходимы дополнительные исследования, чтобы подтвердить, функционируют ли эти механизмы, и будут ли такие же результаты у людей.

Еще одним ограничением является метод, использованный для снижения экспрессии CK-BB в мозге. Исследователи использовали вирусный вектор, чтобы отключить ген CKB в конкретной области мозга, но более точные инструменты — такие, как генетически модифицированные нокаутные мыши — могли бы помочь прояснить роль этого фермента на протяжении развития и старения. Будущие исследования также смогут изучить, может ли креатин предложить защитные эффекты в моделях других заболеваний мозга, таких как инсульт или болезнь Паркинсона.

Исследование "Долговременное применение добавок креатина улучшает когнитивные и структурные недостатки пластичности гиппокампа в модели старения, индуцированной D-галактозой, за счет увеличения активности CK-BB в мозге" было написано командами Zhu Zhu, Hantao Zhang, Qianlin Li, Xu Han, Tiantian Wang, Wenjing Zhang, Feiyan Chen, Ling Gu, Qi Yao, Lin Chen и Yunan Zhao.