Упражнения улучшают функции мозга, возможно, снижая риск деменции

Исследование, проведенное учеными из Ратгерского университета в Нью-Брансуике, показало, что специализированные клетки, участвующие в реакции организма на инсулин, активируются в мозге после упражнений. Это говорит о том, что физическая активность может напрямую улучшать функции мозга.

Работа, опубликованная в журнале Aging Cell, предполагает, что на основе воздействия инсулина могут быть разработаны методы терапии для замедления или даже предотвращения прогрессирования деменции.

«Мы считаем, что эта работа важна, поскольку она предполагает, что упражнения могут улучшать когнитивные способности и память, улучшая способность инсулина воздействовать на мозг», — заявил Стивен Малин, доцент кафедры кинезиологии и здоровья в Школе искусств и наук Ратгерского университета, ведущий автор исследования.

Исследование проводилось в сотрудничестве с Национальным институтом старения Национальных институтов здравоохранения США. Ученые сосредоточились на изучении роли внеклеточных везикул нейронов — специализированных клеток, выделяемых мозгом.

Внеклеточные везикулы, которые ранее исследователи считали «пылью клеток», за последние 15 лет приобрели широкое признание как важные элементы в микроскопическом мире человеческого тела. Они помогают транспортировать ключевые молекулы, такие как белки, между клетками. В рамках этого исследования ученые изучали везикулы, производимые в мозге, которые переносят несколько белков, участвующих в чувствительности к инсулину, включая белок Akt.

Чувствительность к инсулину — это показатель того, насколько эффективно организм реагирует на инсулин, гормон, контролирующий уровень сахара в крови. У людей с высокой чувствительностью к инсулину организм более эффективно использует глюкозу, например, в мышцах, что снижает уровень сахара в крови. У людей с диабетом, ключевым симптомом которого является низкая чувствительность к инсулину или инсулинорезистентность, клетки мозга менее чувствительны к инсулину. Это может негативно влиять на когнитивные функции.

Исследователи смогли изучить везикулы, изолировав их из крови участников эксперимента. В исследовании, продолжавшемся две недели, приняли участие 21 доброволец в среднем возрасте 60 лет с предиабетом. В течение исследования участники провели 12 индивидуальных тренировок средней и высокой интенсивности продолжительностью 60 минут каждая. Перед и после тренировок они выпивали напиток с глюкозой. Затем исследователи собирали образцы крови до и после употребления напитка в начале и конце тренировок.

Образцы крови показали, что количество нейронных везикул, несущих белки, связанные с чувствительностью к инсулину, увеличилось после каждой тренировки, особенно белок Akt.

«Мы впервые показали, что упражнения влияют на передачу сигнала инсулина через внеклеточные везикулы нейронов в связи с клиническими улучшениями уровня сахара в крови», — отметил Малин. «Мы используем эти нейронные внеклеточные везикулы как показатель чувствительности мозга к инсулину».

Таким образом, упражнения потенциально могут улучшить способность мозга реагировать на инсулин, что положительно влияет на функции нейронов, добавил он.

Инсулин — гормон, который все чаще признается регулирующим когнитивные функции, включая процесс получения знаний через размышления, опыт и органы чувств. Предиабет — это серьезное состояние здоровья, при котором уровень сахара в крови выше нормы, но не настолько высок, чтобы диагностировать диабет 2 типа. У людей с предиабетом может быть недостаточно инсулина в организме, особенно в мозге, что увеличивает риск развития деменции, такой как болезнь Альцгеймера, пояснил Малин.

Инсулин также играет ключевую роль в формировании памяти, воспроизведении информации, скорости обработки данных и функционировании синапсов — структур, которые позволяют клеткам мозга взаимодействовать друг с другом.

«Если инсулина недостаточно в мозге, это означает, что клетки мозга могут становиться потенциально дисфункциональными, а также не смогут правильно взаимодействовать друг с другом», — сказал Малин. «Это похоже на игру в "сломанный телефон" с другом: в какой-то момент сообщение теряется, когда мозг становится устойчивым к инсулину».

Давно считалось, что упражнения улучшают когнитивные способности, но механизмы этого влияния оставались неясными. Ранее исследования выявили, что высокий уровень сахара в крови способствует ухудшению способности мозга запоминать и усваивать новую информацию.

Малин отметил, что инсулин, вырабатываемый поджелудочной железой и попадающий в мозг для выполнения своих функций, играет центральную роль в улучшении мозгового кровообращения и функционирования нейронов для когнитивных процессов.

«Наша работа предполагает, что методы терапии, направленные на действие инсулина в мозге, могут предотвратить развитие деменции», — отметил Малин.

В новом исследовании Малин и его коллеги изучают, может ли единичная тренировка улучшить способность интраназального инсулина поддерживать когнитивное здоровье у пожилых людей с ожирением путем измерения мозгового кровотока и нейронных внеклеточных везикул. В будущем они планируют провести долгосрочное исследование тренировок, оценивающее улучшение чувствительности мозга к инсулину в связи с когнитивными способностями у пожилых людей.