Причина, по которой тренировки на беговой дорожке могут улучшить память, остается активной областью исследования. Было показано, что пара белков стимулирует рост нейронов, вызванный физической нагрузкой, но исследование, проведенное 23 июня в Cell Metabolism, представляет нового кандидата, катепсин B – тот, который можно напрямую проследить от мышц к мозгу у мышей. Кроме того, после пробежки уровень белка в крови увеличился у мышей, обезьян и людей.
"Мы хотели забросить широкую сеть. Вместо того, чтобы сосредоточиться на известном факторе, мы провели скрининг белков, которые могут секретироваться мышечной тканью и транспортироваться в мозг, и среди наиболее интересных кандидатов был катепсин B," говорит старший автор Генриетта ван Прааг, нейробиолог из Национального института старения в США.
Три наблюдения подсказали исследователям, что катепсин B – несколько недостаточно изученный белок – может представлять интерес. После воздействия на мышечные клетки в чашке соединений, имитирующих упражнения, первый автор исследования, Хио Юл Мун, заметил, что присутствие продукции катепсина B заметно увеличивается в кондиционированной среде культур. Высокий уровень белка был также обнаружен в крови и мышечных клетках мышей, которые в течение нескольких недель ежедневно проводили время на своих колесах для упражнений. Кроме того, когда катепсин B применялся к клеткам мозга, он стимулировал производство молекул, связанных с нейрогенезом.
Ван Прааг и ее коллеги затем сравнили вспоминание памяти у нормальных мышей с таковым у мышей, лишенных способности производить катепсин B как в сидячих, так и в беговых условиях. В течение недели обе группы мышей ежедневно проходили тест на плавание в водном лабиринте Морриса, в котором мышь помещается в небольшой бассейн и должна научиться плавать на платформе, которая спрятана прямо под поверхностью воды. воды. Выполнив эту задачу в течение нескольких дней, нормальные мыши в конце концов узнают, где найти платформу. Однако, когда обе группы бегали перед ежедневным тестом на плавание, нормальные мыши лучше могли вспомнить местоположение платформы, в то время как мыши, неспособные вырабатывать катепсин B, не могли вспомнить ее местоположение.
"До сих пор никто не демонстрировал влияние катепсина B на пространственное обучение," говорит ван Прааг, который сотрудничал в исследовании с Эмрой Дюзель и коллегами из Университета Отто-фон-Герике и Немецкого центра нейродегенеративных заболеваний. "У нас также есть сходные доказательства из нашего исследования, что катепсин B активируется в крови при физических упражнениях для трех видов: мышей, макак-резусов и людей. Более того, у людей, которые регулярно тренируются в течение четырех месяцев, лучшая производительность при выполнении сложных заданий на вспоминание, таких как рисование по памяти, коррелирует с повышенным уровнем катепсина B."
Эта ранее нераспознанная функция катепсина B может быть спорной. Известно, что белок секретируется опухолями и участвует в гибели клеток и образовании амилоидных бляшек в головном мозге. Другие исследования показали, что катепсин B является нейропротекторным и может очищать амилоидные бляшки. Ван Прааг предполагает, что разные уровни белка и разные физиологические условия могут давать разные эффекты.
Забегая вперед, исследователи хотят лучше понять, как катепсин B пересекает гематоэнцефалический барьер и как он активирует нейронную передачу сигналов, рост и связи. Также возникают вопросы о том, одинаково ли ведет себя белок у разных видов и как производство катепсина B изменяется с возрастом.
"В целом, идея заключается в том, что неизменно здоровый образ жизни окупается," ван Прааг говорит. "Нас часто спрашивают, как долго вы должны заниматься спортом, сколько часов?? Исследование подтверждает, что более существенные изменения происходят при соблюдении режима длительных физических упражнений."