Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско раскрыли биологический механизм, объясняющий, почему физические упражнения улучшают мышление и память. Их открытие предполагает, что физическая активность укрепляет встроенную систему защиты мозга, помогая ему противостоять возрастным повреждениям.
С возрастом у людей ослабевает гематоэнцефалический барьер – плотная сеть кровеносных сосудов, которая в норме защищает мозг от вредных веществ, циркулирующих в крови. Со временем этот барьер может стать «протекающим», позволяя опасным соединениям проникать в мозговую ткань. Это приводит к воспалению, которое тесно связано со снижением когнитивных функций и часто наблюдается при таких заболеваниях, как болезнь Альцгеймера.
Несколько лет назад та же научная группа обнаружила, что у тренирующихся мышей в печени вырабатывается больше фермента под названием GPLD1. Этот фермент, казалось, омолаживал мозг, но оставалась загадка: сам по себе GPLD1 не способен пересечь гематоэнцефалический барьер, и ученые не понимали, каким образом он оказывает свое благотворное влияние на когнитивные способности.
Новое исследование, опубликованное в журнале Cell, дает ответ на этот вопрос. Ученые выяснили, что GPLD1 воздействует на другой белок – TNAP. По мере старения мышей TNAP накапливается в клетках, образующих гематоэнцефалический барьер, что ослабляет его и повышает проницаемость. Когда мыши тренируются, их печень высвобождает GPLD1 в кровоток. Фермент достигает сосудов, окружающих мозг, и удаляет белок TNAP с поверхности их клеток, помогая восстановить целостность барьера.
«Это открытие показывает, насколько важен весь организм для понимания того, как мозг угасает с возрастом», – говорит Сол Вильеда, старший автор статьи и заместитель директора Института исследований старения UCSF Bakar.
Чтобы подтвердить роль TNAP, команда провела эксперименты. У молодых мышей, генетически модифицированных для выработки избытка TNAP в гематоэнцефалическом барьере, наблюдались проблемы с памятью, схожие с теми, что встречаются у старых животных. И наоборот, когда исследователи снижали уровень TNAP у двухлетних мышей – что эквивалентно 70 человеческим годам, – их гематоэнцефалический барьер становился менее проницаемым, воспаление уменьшалось, а сами животные лучше справлялись с тестами на память.
«Нам удалось задействовать этот механизм на позднем этапе жизни мышей, и он все равно сработал», – отмечает Грегор Бьери, один из ведущих авторов исследования.
Результаты открывают новые перспективы для медицины. Разработка препаратов, способных удалять белки, подобные TNAP, может стать новой стратегией восстановления гематоэнцефалического барьера даже после его возрастного ослабления. «Мы раскрываем биологию, которую исследования болезни Альцгеймера в значительной степени упускали из виду, – заключает Вильеда. – Это может открыть новые терапевтические возможности, выходящие за рамки традиционных стратегий, сфокусированных почти исключительно на мозге».
