Нейробиологи: Бег улучшает интеллект и память за счёт печени

Учёные из Ливана и США установили, за счёт чего систематическая физическая активность, такая как бег, вызывает усиленное образование нейротропного фактора мозга (brain-derived neurotrophic factor, BDNF) в нейронах гиппокампа (структуры мозга, отвечающей за память). Исследование опубликовано в журнале eLIFE.

Нейротропный фактор мозга важен для формирования долговременной памяти. Кроме того, он регулирует нейрогенез — образование новых нервных клеток. Нейрогенез происходит не только при эмбриональном развитии, но и у взрослых животных. Человек — не исключение. У взрослых людей новые нейроны образуются главным образом в гиппокампе — структуре, отвечающей за перенос информации из кратковременной памяти в долговременную. У мышей кроме гиппокампа нейроны появляются заново ещё в нескольких отделах мозга. Однако учёные сконцентрировали внимание именно на гиппокампе грызунов, чтобы соотнести результаты исследования с данными о людях.

Ранее было показано, что в мозге мышей, которые периодически бегают в колесе, после 30 дней эксперимента обнаруживают большие концентрации BDNF, чем у грызунов, не имевших такой физической нагрузки. Тем не менее механизмы, запускающие усиленную выработку BDNF при регулярных физических упражнениях, не были известны.

У часто бегающих в колесе мышей в печени образуется так называемое кетоновое тело — бета-гидроксибутират. Как оказалось, это вещество активирует промоторы гена BDNF в гиппокампе. Промотор — это участок гена, способный связываться с ферментами для синтеза РНК и за счёт этого запускать экспрессию (условно — "включение") данного гена. В результате активации промотора BDNF-ген чаще "считывается", и образуется больше соответствующего белка. Кроме того, бета-гидроксибутират снижает активность особых веществ, затрудняющих экспрессию гена BDNF. Более того, выяснилось, что бета-гидроксибутират стимулирует выделение определённых нейромедиаторов клетками гиппокампа.

Чтобы проверить, действительно ли бета-гидроксибутират вызывает усиление синтеза нейротропного фактора мозга, исследователи ввели его непосредственно в желудочки мозга мышей, не занимавшихся бегом. Это привело к повышению концентрации BDNF у таких грызунов по сравнению с контрольной группой.

Бета-гидроксибутират образуется не только у мышей, но и у людей при частых физических нагрузках. Многие виды физической активности запускают синтез бета-гидроксибутирата в печени, и бег — лишь один из них. Исследователи выбрали бег в колесе в качестве "фитнеса" для животных потому, что мышей не нужно заставлять крутиться в колесе. Если у грызунов есть в доступе колесо, они будут самостоятельно пользоваться им несколько раз в день. Это большой плюс для экспериментов с BDNF, так как ранее было показано, что стресс снижает выработку данного белка, и поэтому заставлять мышей двигаться принудительно неэффективно.