Не найдётся в современном обществе человека, который не знал бы о болезни Альцгеймера: самом распространённом виде деменции, которая приводит к потере памяти, инвалидизации, а далее – к полному распаду личности. Данное заболевание имеет не только наследственный, но и случайный характер, а потому каждый, достигающий пожилого возраста, потенциально находится в зоне риска. Эффективного лечения этого тяжелого недуга, к сожалению, до сих пор не существует. Но ученые не сдаются, ищут новые методы пусть не лечения, но хотя бы профилактики, и недавно вышло воодушевляющее исследование. О нём и будет речь далее.
Почему погибают клетки мозга
Факторов, влияющих на развитие болезни Альцгеймера очень много. Это и генетика, и недостаточное кровоснабжение мозга, и сбои в работе гематоэнцефалического барьера, и недостаток сна, и повышенное диастолическое давление (особенно в ночное время) и т.д. Но все эти совокупности факторов в конце концов приводят к одному итогу: накоплению белка амилоида-β в тканях мозга. Этот белок в норме у здоровых людей выполняет защитную и трофическую функции, но при определённых условиях он склонен «слипаться» в крупные агрегаты, утилизация которых из тканей весьма затруднена. Происходит накопление клубков амилоида-β в некоторых отделах головного мозга, что в конце концов приводит к воспалению, нарушению коммуникации и питания нервных клеток с последующей их гибелью. «Замусоренный» мозг больного буквально отмирает: ничего удивительного, вы тоже долго бы не протянули, живя на токсичной помойке. Мозг даже «усыхает» - реально уменьшается в размерах из-за гибели нервных клеток. А самое страшное, что болезнь на начальных стадиях себя никак не проявляет из-за компенсаторного потенциала нервных тканей – соседние клетки первое время берут на себя работу почивших собратьев.
На фото мозг здорового человека и больного Альцгеймером
В данный момент одной из самых перспективных стратегий борьбы с Альцгеймером является поиск путей, как «убрать» конгломераты амилоида-β из тканей мозга. За последние десятилетия проведено множество исследований и выявлены методы профилактики, которые могут замедлить и отложить процессы накопления коварного амилоида. Одним из таких методов оказалась (кто бы мог подумать!) физическая активность. Физические упражнения все чаще предлагаются как часть мультимодальной стратегии по снижению риска болезни Альцгеймера [1].
Скептики могут заподозрить тут заговор ЗОЖников: при чём к старческому слабоумию физкультура? Понятно, что мозг непосредственно влияет на сокращение мышц, а вот сокращение мышц каким образом влияет на мозг? Да ещё и замедляет разрушение и гибель нейронов? Ранние исследования действительно не могли толком объяснить подобные связи: положительный эффект от физической активности наблюдался, а что происходит на молекулярном уровне - было не очень-то понятно. Но буквально недавно, в сентябре 2023 г. вышла интересная работа, в которой исследователям удалось наконец проявить цепочку взаимодействий «между бицепсом и мозгом». А заодно эти ребята «нащупали» потенциальное будущее лекарство для профилактики и лечения болезни Альцгеймера [2].
Во всём «виноваты» миокины
Уже давно известно, что мышцы – это не только движение, сила и красота. Мышечная ткань обладает гормональной активностью: миоциты (мышечные клетки) производят сигнальные молекулы — миокины, и ключевым фактором тут как раз являются физические нагрузки (или их отсутствие). Эти маленькие белковые молекулы, попадающие в транспортную систему крови, вовлекаются в межклеточную коммуникацию и выполняют самые разнообразные роли. Современные исследования показывают, что миокины обеспечивают взаимодействие между скелетными мышцами и другими органами, такими как мозг, жировая, костная ткани, печень, кишечник, поджелудочная железа, сосуды и кожа[3] и влияют на них. То есть то, что вы занимаетесь (или не занимаетесь) физкультурой, изменяет не только ваш мышечный рельеф, а ещё и влияет практически на все ваши органы на клеточном уровне. Неплохо, правда? Вот исследователи и нацелились на один из таких миокинов - белок иризин, который выделяется при активном сокращении скелетных мышц.
Почему именно иризин? Уже не раз ранее было показано, что концентрация иризина повышается в ответ на увеличение физических нагрузок и этот миокин прямо ассоциирован с повышенной или нарастающей мышечной массой – это раз. Иризин был найден не только в мышцах и в крови, но также в мозге человека и мыши, особенно в гиппокампе – то есть данная белковая молекула успешно преодолевает гематоэнцефалический барьер ("разрешение" на прохождение в мозг есть далеко не у всех молекул). Это два. А три: уровень иризина был по какой-то причине ниже у пациентов с болезнью Альцгеймера. Весьма подозрительно, не правда ли?
На чём изучали
Чтобы провести исследование, ученые разработали трехмерную живую модель культуры клеток мозга. В создании модели использовались нервные стволовые клетки человека с наследственной формой болезни Альцгеймера с FAD-ассоциированными мутациями, которые приводят к отложению амилоида-β по всему гиппокампу и коре головного мозга; а также клеточные культуры с более агрессивной наследственной формой. Модель, которая развивалась из стволовых клеток, состояла непосредственно из нейронов и их помощников: астроцитов и олигодендроцитов (глиальных клеток). Почти что живой кусочек мозга (точнее - нервной ткани) в чашке Петри.
Как изучали
Чтобы проверить влияние миокина иризина, получившиеся 0,5- или 3,5-недельные клеточные культуры обрабатывали раствором иризина в концентрации 5 и 500 нг/мл в течение 1,5 недель. Исследователи выбрали 5 нг/мл иризина, так как эта концентрация находится в пределах нормального физиологического уровня в плазме человека. (Тут хочу отметить, что 5 нг/мл – это уровень иризина физически активного человека, так как в исследовании, на которое ссылаются сами авторы, указано, что у людей, ведущих малоподвижный образ жизни концентрация данного белка всего лишь ~3,6 нг/мл, намотайте на ус)
В ходе эксперимента обработка иризином действительно значительно снижала уровни амилоидов-β, которые уже успели отложиться в клеточных культурах. Мало того, высокая концентрация иризина в 500 нг/мл не оказалась токсичной для клеток. В яблочко!
А поподробнее?
Далее учёными был выяснен сам механизм воздействия. Оказалось, что иризин уменьшает количество накопленных амилоидов в культурах не сам по себе. Он связывается с определённым рецептором (интегрином αV/β5) на поверхности астроцитов, и таким образом запускает в них процесс повышения секреции другого белка, неприлизина (NEP). Неприлизин – это фермент, который относится к семейству протеиназ. Протеиназы известны тем, что расщепляют связи в цепочках самых разнообразных белковых молекул, способствуя их распаду и последующей безопасной переработке и утилизации. То, что протеиназа неприлизин способна расщеплять амилоиды было уже известно ранее. Например, в 2005 году проводилось исследование воздействия на трансгенных мышей «обогащенной среды». И ещё тогда было показано, что активность фермента неприлизина повышается в мозге «обогащенных» мышей, у которых были просторные клетки с красочными лабиринтами, беговыми колёсами и разными игрушками, по сравнению с животными, выращенными в условиях «стандартного содержания». И, как следствие, амилоидная нагрузка у «обогащенных» мышей с повышенной активностью фермента неприлизина тоже была достоверно ниже[4].
Итого
Получается примерно такая картина. Человек работает мышцами. Мышечные клетки выделяют разнообразные миокины, в том числе иризин. Иризин выходит в кровоток, преодолевает гематоэнцефалический барьер и попадает в мозг. Там он связывается с определённым рецептором на клетках и переключает помощники нейронов, астроциты, на активное производство фермента, расщепляющего амилоиды. Белковые конгломераты, накопившиеся в мозге, успешно растворяются и утилизируются, их количество уменьшается. Когнитивные функции у пациента, больного Альцгеймером, улучшаются. Ура, товарищи!
Почему это так работает, почему мышечная активность имеет подобное влияние на мозг – неизвестно. Скорее всего потому, что эволюционно связь развития механизмов движения и возникновения нервной системы более чем глубока. Эти системы, переплетаясь, развивались вместе, одна "толкала" вперёд другую. Так что, в определённых случаях не стоит рассматривать мышечную и нервную системы раздельно - они гораздо более едины, чем кажется.
В общем, поздравляю с хорошими новостями. А пока учёные будут разрабатывать и проверять лекарства для профилактики болезни Альцгеймера на основе иризина, наша задача - активно работать мышцами. Тем более, что в следствие демографического перехода, стране нужны активные и разумные пожилые люди:) Всем здоровья!
Рисунок автора
1. A. Rosenberg et al. Multidomain lifestyle intervention benefits a large elderly population at risk for cognitive decline and dementia regardless of baseline characteristics: The FINGER trial / Alzheimer’s & Dementia 14 (2018) 263-270
2. Kim et al., https://www.cell.com/neuron/fulltext/S0896-6273(23)00623-2 (2023),Neuron111,3619–3633
3. А. В. Кабачкова , А. Н. Захарова, С. Г. Кривощеков, Л. В. Капилевич https://sciencejournals.ru/view-article/?j=chelfiz&y=2022&v=48&n=5&a=ChelFiz2270010Kabachkova Физиология человека, 2022, T. 48, № 5, стр. 126-136
4. Orly Lazarov et al. Environmental Enrichment Reduces Aβ Levels and Amyloid Deposition in Transgenic Mice Cell,Vol.120,701–713,March11,2005
Комментарии
Ознакомлюсь, но про бицепс из заголовка заметки стоит убрать раз ваш текст "про конкретное вещество", а не бицепс в частности или физику в целом.
Это абсолютно взаимосвязанные вещи, что становится понятным, если внимательно читать обзор. Обзор захватывает более чем одно исследование. Ссылки все приведены
Резюмируя - в движении жизнь. Сторонник умеренных, посильных, физических нагрузок. Конечно, от возрастной хрони не спасает, но существенно улучшает самочувствие, даже в сравнении с более молодыми) Хотелось бы осанну про движ написать, но будет растечением мыслью по древу. Лишнее. Всем здоровья и добра)
Спасибо, отличный материал в закладки тоже заберу
Страницы