Как спорт защищает мозг от Альцгеймера: новая карта клеток

Новое исследование, опубликованное в Nature Neuroscience, наконец-то пролило свет на то, как регулярная физическая активность защищает мозг от болезни Альцгеймера на клеточном уровне. Учёные детально изучили мозг, чтобы понять, какие именно гены и клетки «встают на защиту» памяти, когда человек решает пробежаться, а не полежать на диване. Эти данные уже наметили путь к созданию лекарств, которые смогут частично скопировать полезный эффект физических нагрузок для мозга.

Болезнь Альцгеймера — это дегенеративное заболевание, при котором в мозге скапливаются опасные белки, а клетки массово гибнут. Всё это приводит к потере памяти, снижению мышления и частой дезориентации. Врачи давно уверены: физическая активность способна отсрочить эти симптомы. Но детали происходящего в мозгу до недавнего времени оставались тёмным лесом.

Чтобы разобраться, сотрудники Массачусетской больницы общего профиля и Университета штата Нью-Йорк в Апстейте под руководством Кристиане Вранн и Натана Такера провели исследование на мышах, в мозгу которых сымитировали Альцгеймер. Часть грызунов бегала в колесе несколько месяцев — добровольно, между прочим, без палки и кнута. После экспериментов их мозговую ткань исследовали с помощью современной технологии — секвенирования РНК отдельных ядер клеток. Это позволило не просто «замерить среднюю температуру по больнице», а увидеть, какие гены конкретно в каких клетках активизировались.

Оказалось, что физнагрузка не «включает» мозг одинаково: реакция у больных мышей отличается от здоровых. При этом особый интерес вызвали незрелые нейроны (т.е. клетки, ещё не встроившиеся в мозговые цепи). У мышей с Альцгеймером эти нейроны были, мягко скажем, не в лучшей форме, но тренировки их словно «перезапустили». Особенно ключевым оказался ген Atpif1 — он связан с работой митохондрий, то есть основного источника энергии в клетках. Когда его работу блокировали, нейроны начинали «хандрить» и хуже выживали. То есть — движение реально защищает мозг, причём заставляя клетки работать лучше на молекулярном уровне!

Ещё один хит — микроглия, иммунные клетки мозга, которые обычно убирают опасный мусор. При Альцгеймере они оказываются бессильны против огромных амилоидных бляшек, но физическая активность заставляет их перейти в «боевой режим», который помогает расчистить мозг и уменьшить количество этих самых бляшек. То есть наш внутренний «дворник» начинает лучше исполнять свои обязанности.

Обнаружили исследователи и особую разновидность астроглии — клеток, поддерживающих нейроны. Оказалось, что особые астроглиальные клетки (отличились высоким содержанием белка CDH4) уменьшаются при болезни, а после упражнений их число вновь растёт — особенно вблизи сосудов. И именно они, вероятно, контролируют, чтобы нейроны не остались без кислорода и питания.

Олигодендроциты — ещё один герой этой истории. Именно они создают миелин, то есть электрическую изоляцию для нервов. После нагрузки у этих клеток восстанавливался «правильный» набор генов лучше, чем у всех остальных — и это намекает, что сохранение целостности нервных волокон при нагрузке — очень важный фактор, мешающий разрушению мозга.

Авторы также нашли сходство между результатами на мышах и анализами тканей мозга людей с Альцгеймером. Так что обнаруженные «молекулярные переключатели» актуальны и для человека. Правда, есть свои границы — большинство мышей были мужского пола, возможны половые различия, а также мышиная модель отражает не все аспекты человеческой болезни. Но, несмотря на эти нюансы, исследование задаёт новые важные вопросы и оставляет нам надежду: возможно, лекарства, активирующие те же пути, что и спорт, помогут даже тем, кто бегать уже физически не может.