Энергия жизни против болезни Альцгеймера: открытие новых горизонтов в исследованиях
Регулярные аэробные упражнения показывают обнадеживающие результаты в борьбе с маркерами болезни Альцгеймера.
Новое исследование предполагает, что постоянные аэробные упражнения могут стать мощным инструментом для снижения биологических признаков, связанных с болезнью Альцгеймера. Исследование, проведенное учеными Университета Бристоля в Великобритании и Федерального университета Сан-Паулу в Бразилии, показало, что регулярная физическая активность значительно снижает маркеры болезни Альцгеймера у лабораторных крыс. Эти обнадеживающие результаты дают новую надежду на разработку эффективных стратегий против этого разрушающего заболевание головного мозга, указывая на то, что физические упражнения могут защищать клетки мозга и восстанавливать баланс в стареющем мозге.
Болезнь Альцгеймера – это прогрессирующее состояние, которое разрушает память, язык и мыслительные способности, в настоящее время не имеет лекарства. Симптомы развиваются постепенно, а изменения в мозге, связанные с этой болезнью, могут начинаться за десятилетия до появления каких-либо внешних признаков. Эта длительная предклиническая фаза подчеркивает неотложность поиска профилактических мер. Хотя такие изменения образа жизни, как диета и физическая активность, исследовались как потенциальные профилактические подходы, число людей, живущих с болезнью Альцгеймера, продолжает расти, что подчеркивает ограниченный успех текущих методов лечения и профилактических стратегий.
Поэтому понимание того, как предотвратить или замедлить болезнь Альцгеймера, является критической задачей общественного здравоохранения. Ученые работают над тем, чтобы выявить факторы риска и защиты и создать надежные способы предсказания риска развития деменции. Примечательно, что показатели смертности от болезни Альцгеймера растут, в отличие от снижения, наблюдаемого при других серьезных заболеваниях, таких как болезни сердца и некоторые виды рака. Эта тревожная тенденция подчеркивает настоятельную необходимость эффективных способов борьбы с болезнью Альцгеймера.
Долгие годы накопление амилоидных бляшек и тау-сплетений в мозге считалось основным признаком болезни Альцгеймера. Однако стало ясно, что эти отложения сами по себе не объясняют болезнь, поскольку у некоторых людей с этими изменениями в мозге никогда не развиваются симптомы Альцгеймера. В последнее время ученые обратили внимание на дегенерацию миелиновой оболочки, защитного покрытия вокруг нервных волокон, как на возможный фактор развития болезни Альцгеймера.
Повреждение миелина и клеток, производящих его, олигодендроцитов, похоже, происходит даже до накопления амилоидов и тау. Олигодендроциты известны высоким содержанием железа, и их разрушение может высвобождать железо, что потенциально способствует проблемам с амилоидом. Проблемы с химическими сигнальными системами мозга также могут сыграть роль на ранних стадиях болезни Альцгеймера. Учитывая сложность болезни Альцгеймера и разнообразные гипотезы, окружающие ее развитие, исследователи изучают множество путей для понимания и борьбы с этой болезнью. Это конкретное исследование сосредоточилось на гипотезах амилоида, тау и железа, исследуя, как физические упражнения могут влиять на эти факторы в мозге.
Эта линия исследований особенно важна для ученых, таких как ведущий автор исследования, которые стали свидетелями воздействия болезни Альцгеймера из первых уст.
«Я провел много времени с моими бабушкой и дедушкой, а также с другими пожилыми людьми в детстве. С раннего возраста я уделял особое внимание здоровью пожилых людей, которых я любил. Взрослым я заботился о моих пожилых родителях и испытывал трудности, с которыми столкнулись оба, когда они начали страдать от деменции», - сказал автор исследования Робсон Кампос Гутьеррес, директор Института интегративной науки Альмерии.
Чтобы исследовать потенциальные преимущества упражнений, Гутьеррес и его коллеги использовали группу стареющих самцов крыс, примерно эквивалентных людям среднего возраста. Десять крыс были разделены на две группы: группу упражнений и контрольную группу. Группа упражнений прошла восьминедельную программу аэробных упражнений на беговой дорожке пять раз в неделю. Перед началом формальной программы упражнений крысы ознакомились с беговой дорожкой в течение трех дней, чтобы снизить стресс и обеспечить возможность бега.
Исследователи оценили способность к бегу каждой крысы и включили в группу упражнений только тех крыс, которые показали, что они способны к бегу, чтобы гарантировать, что любые наблюдаемые эффекты были вызваны физическими упражнениями, а не различиями в стрессе. Сессии упражнений начались с разминки и постепенно увеличивали продолжительность и интенсивность на протяжении восьми недель. Контрольная группа не занималась упражнениями, но с ней обращались аналогично группе упражнений, включая размещение на неподвижной беговой дорожке, чтобы контролировать стрессовые факторы, связанные с экспериментальной средой.
После восьминедельного периода упражнений исследователи изучили мозг крыс. Они использовали специальные методы окраски для визуализации и измерения ключевых маркеров, связанных с болезнью Альцгеймера, в гиппокампе - области мозга, критически важной для памяти. Кроме того, чтобы просто идентифицировать эти маркеры, исследователи использовали стереологический метод, сложную технику для точного подсчета клеток и измерения объемов в трехмерных структурах, таких как мозг. Этот метод позволил им точно количественно оценить объем амилоидных бляшек и тау-сплетений, а также подсчитать различные типы клеток мозга: нейроны (в частности, пирамидальные и гранулярные нейроны), олигодендроциты и микроглию (иммунные клетки мозга).
Результаты исследования показали поразительные различия между активными и сидячими крысами. Крысы, участвовавшие в регулярных аэробных упражнениях, показали значительное снижение всех ключевых маркеров болезни Альцгеймера. В частности, у них объем тау-сплетений был примерно на 63% меньше, а объем амилоидных бляшек в гиппокампе был на 76% меньше по сравнению с контрольной группой. Накопление железа в олигодендроцитах также было значительно сокращено примерно на 58% у крыс, которые занимались физическими упражнениями.
Кроме того, исследователи наблюдали положительные изменения в здоровье клеток мозга в группе, занимающейся физическими упражнениями. Количество здоровых олигодендроцитов, клеток, отвечающих за выработку миелина и защиту нервных волокон, было значительно выше у крыс, занимавшихся спортом, примерно в два раза больше, чем в контрольной группе. Напротив, количество олигодендроцитов с накоплением железа было значительно ниже в группе, занимающейся физическими упражнениями, примерно в половину количества, найденного в контрольной группе. Что касается нейронов, то у крыс, занимавшихся физическими упражнениями, было примерно в два с половиной раза больше нормальных пирамидальных и гранулярных нейронов по сравнению с сидячими крысами. Важно отметить, что количество нейронов, пораженных тау-сплетениями, было примерно в четыре раза ниже в группе, занимающейся физическими упражнениями.
Исследование также изучало микроглию, иммунные клетки мозга, которые могут активироваться и способствовать воспалению при болезни Альцгеймера. Исследователи обнаружили, что количество микроглий в фагоцитарном состоянии - указывающее на то, что они активно очищают мусор или вредные вещества - было значительно снижено у крыс, занимающихся спортом. Разные методы окраски микроглий показали, что у крыс с физической активностью было меньше микроглий с железом и меньше микроглий с общим клеточным мусором, что говорит о снижении воспалительных процессов в мозге и клеточной гибели. Интересно, что количество нефагоцитарных микроглий было несколько выше в группе, занимающейся физическими упражнениями, что может указывать на переход к менее воспалительной и более поддерживающей роли этих клеток.
Наконец, исследователи исследовали взаимосвязи между разными измерениями мозга. Они обнаружили, что упражнения, похоже, улучшили естественное общение между нейронами и олигодендроцитами, а также перенесли взаимосвязь между амилоидом и железом из отрицательной в положительную, что указывает на благоприятные изменения в том, как эти факторы взаимодействуют в мозге после физической активности. У сидячих крыс наблюдались отрицательные корреляции между железом в олигодендроцитах и нефагоцитарными микроглиями, а также между железом в олигодендроцитах и общими фагоцитарными микроглиями. Однако у крыс, занимающихся физическими упражнениями, наблюдались положительные корреляции между железом в олигодендроцитах и фагоцитарными микроглиями, а также между нейронами и нефагоцитарными микроглиями. Эти сложные отношения указывают на фундаментальное изменение взаимодействия клеток мозга, вызванное физическими упражнениями.
«Наше исследование оценивало, как различные факторы, связанные с болезнью Альцгеймера, взаимодействуют с физической активностью», - сказал Гутьеррес PsyPost. «Мы подтвердили его профилактический и терапевтический потенциал, поскольку все факторы изменились положительно. Мы также продемонстрировали, что избыток железа, накопившегося в конкретном типе клеток, олигодендроцитах, может вызывать повреждение мозга, связанное с болезнью Альцгеймера».
Исследователи признают, что их исследование имеет некоторые ограничения. Использование стареющих крыс, хотя и ценно для изучения изменений, связанных со старением, не является идеальной моделью для человеческой болезни Альцгеймера. Крысы не развивают болезнь Альцгеймера естественным образом, как это происходит у людей, и в исследовании не использовались крыс, генетически модифицированных для имитации патологии Альцгеймера. Тем не менее, полученные результаты обеспечивают важные сведения о фундаментальных биологических процессах, вероятно, общих для разных видов.
Исследователи теперь планируют клинические испытания на людях, чтобы проверить, могут ли регулярные аэробные упражнения оказать аналогичное благотворное воздействие на маркеры болезни Альцгеймера у людей. Они также заинтересованы в разработке препаратов, нацеленных на метаболизм железа и пути клеточной гибели, основываясь на своих выводах о том, что накопление железа и клеточная гибель значительно затрагиваются физическими упражнениями и, вероятно, являются важными целями для лечения болезни Альцгеймера.
«В долгосрочной перспективе мы хотели бы использовать наши статистические данные для применения в фармакологических терапиях и указания различных протоколов физической активности», - сказал Гутьеррес. «Я хочу уточнить, что данные о железе в этом исследовании не относятся непосредственно к количеству железа, потребляемому через диету. Измеренное железо, вероятно, происходило от эритроцитов, которые покинули поврежденные старением кровеносные сосуды».
Исследование под названием «Тау, амилоид, железо, ферроптоз олигодендроцитов и воспаление в гиппокампальной формации старых крыс, подвергнутых аэробной программе упражнений», было написано Р.К. Гутьерресом, П.Р. Рохой, А.Л. Грасиани, А.А. Коппи и Р.М. Арид.