Упражнения улучшают работу мозга, возможно, снижая риск слабоумия
Исследование, проведенное учеными из Ратгерского университета в Нью-Брансуике, показало, что после физических упражнений в мозге активизируются специализированные клетки, участвующие в реакции организма на инсулин, что позволяет предположить, что физическая активность может напрямую улучшать работу мозга.
Недавнее исследование, опубликованное в журнале Aging Cell , посвященном биологии старения, показывает, что методы лечения, направленные на это действие инсулина, могут быть разработаны для компенсации или даже предотвращения прогрессирования деменции.
«Мы считаем эту работу важной, поскольку она предполагает, что физические упражнения могут способствовать улучшению познавательных способностей и памяти за счет улучшения способности инсулина воздействовать на мозг», — сказал Стивен Малин, доцент кафедры кинезиологии и здоровья в Школе искусств и наук Ратгерского университета и ведущий автор исследования.
Исследование, проведенное совместно с Национальным институтом старения Национального института здравоохранения, сосредоточилось на роли нейронных внеклеточных везикул — специализированных клеток, вырабатываемых мозгом.
Внеклеточные везикулы, которые исследователи когда-то отвергали как «клеточную пыль», за последние 15 лет выросли в геометрической прогрессии, признаваясь важными игроками в микроскопическом мире человеческого тела, облегчая транспортировку ключевых молекул, таких как белки, между клетками. Для этого исследования ученые нацелились на везикулы, вырабатываемые в мозге, которые переносят несколько белков, участвующих в чувствительности к инсулину , — один из которых называется Akt.
Чувствительность к инсулину — это мера того, насколько хорошо организм реагирует на инсулин, гормон, который контролирует уровень сахара в крови. Люди с высокой чувствительностью к инсулину могут эффективнее использовать глюкозу крови в организме, например, в мышцах, что снижает уровень сахара в крови. У людей с диабетом, ключевым симптомом которого является низкая чувствительность к инсулину или резистентность к инсулину, клетки мозга менее восприимчивы к инсулину. Это может иметь негативные последствия для познавательных способностей.
Влияние краткосрочных тренировок на сигнальные белки инсулина IRS-1-PI3K-Akt, полученные из нейронных внеклеточных везикул. Кредит: Aging Cell (2024). DOI: 10.1111/acel.14369
Исследователи смогли изучить везикулы, изолировав их в крови участников экспериментального исследования. Испытание, проводившееся в течение двух недель, включало группу из 21 добровольца, средний возраст которых составлял 60 лет и которые имели преддиабет.
В ходе исследования они участвовали в 12 индивидуальных, контролируемых, 60-минутных сеансах упражнений средней и высокой интенсивности. Участники принимали напиток с глюкозой до и после тренировки. Затем исследователи собирали образцы крови до и во время напитка у участников в начале и в конце тренировки.
Анализы крови показали, что количество нейронных везикул, несущих белки, участвующие в чувствительности к инсулину, увеличивалось после каждой тренировки, причем наиболее заметным был Akt.
«Мы впервые показали, что физические упражнения влияют на сигнализацию инсулина от нейронных внеклеточных везикул в отношении клинических улучшений уровня сахара в крови», — сказал Малин. «И мы используем эти нейронные внеклеточные везикулы как индикатор чувствительности мозга к инсулину».
По его словам, физические упражнения потенциально способны улучшить способность мозга реагировать на инсулин для функционирования нейронов.
Инсулин — это гормон, который все чаще признается регулирующим познание, умственный процесс приобретения знаний посредством мысли, опыта и чувств. Преддиабет — это серьезное состояние здоровья, которое возникает, когда уровень сахара в крови выше нормы, но недостаточно высок, чтобы его можно было диагностировать как диабет 2 типа. Люди с преддиабетом рискуют иметь недостаточный уровень инсулина в организме, особенно в мозге, что увеличивает вероятность развития заболеваний, связанных с деменцией, таких как болезнь Альцгеймера, сказал Малин.
Инсулин также играет важную роль в формировании памяти, воспроизведении, скорости обработки информации и функционировании синапсов — структур, которые позволяют клеткам мозга общаться друг с другом.
«Если в мозге недостаточно инсулина, это означает, что клетки мозга не только станут потенциально дисфункциональными, но и не смогут нормально взаимодействовать друг с другом», — сказал Малин. «Это как играть в игру «телефон» с другом. В какой-то момент сообщение теряется, когда мозг становится устойчивым к инсулину».
Долгое время считалось, что физические упражнения улучшают когнитивные способности, но механизмы, задействованные в этом, были неясны. Прошлые исследования обнаружили доказательства того, что высокий уровень сахара в крови способствует снижению способности мозга вспоминать информацию и усваивать новую информацию.
Малин сказал, что инсулин, который вырабатывается поджелудочной железой и поступает в мозг для выполнения своих функций, играет центральную роль в обеспечении мозгового кровотока и функционировании нейронов для когнитивных функций.
«Наша работа показывает, что методы лечения, направленные на воздействие инсулина на мозг, могут предотвратить деменцию», — сказал Малин.
В новом исследовании Малин и его коллеги изучают, может ли единичный сеанс упражнений повысить способность интраназального инсулина поддерживать когнитивное здоровье у пожилых людей с ожирением, измеряя мозговой кровоток и нейронные внеклеточные везикулы . Их будущие планы — провести долгосрочное исследование тренировок с упражнениями , которое оценит улучшение чувствительности мозга к инсулину в связи с когнитивными функциями у пожилых людей.