Новое исследование подтверждает, что упражнения могут обратить вспять возрастное снижение выработки нервных стволовых клеток в гиппокампе мозга мыши, и предполагает, что это происходит потому, что упражнения восстанавливают химическое вещество мозга, которое способствует производству и созреванию новых стволовых клеток.
Нервные стволовые клетки и клетки-предшественники дифференцируются во множество зрелых нервных клеток, которые выполняют разные функции, этот процесс называется нейрогенезом. Есть свидетельства того, что когда в гиппокампе образуется меньше новых стволовых клеток или клеток-предшественников, это может привести к нарушению функций обучения и памяти. Гиппокамп играет важную роль в памяти и обучении.
Изучение, "Физические упражнения усиливают пролиферацию нервных стволовых клеток и рост нейритов, а также выживание клеток-предшественников нейронов в зубчатой извилине мышей среднего возраста," был проведен Чи-Вей Ву, Я-Тин Чанг, Лунг Ю, Сюнин Чен, Чауин Дж. Джен, Ши-Ин У, Чен-Пэн Ло, Ю-Минь Куо, все из Медицинского колледжа Национального университета Ченг Кунг на Тайване. Исследование опубликовано в ноябрьском выпуске Журнала прикладной физиологии, опубликованного Американским физиологическим обществом.
Повышение уровня кортикостерона или снижение фактора роста нервов?
Исследователи опирались на более ранние исследования, которые показали, что выработка стволовых клеток в области гиппокампа, известной как зубчатая извилина, резко падает к тому времени, когда мыши достигают среднего возраста, и что упражнения могут замедлить эту тенденцию. В текущем исследовании исследователи хотели отследить эти изменения у мышей с течением времени и выяснить, почему они происходят.
Одна из гипотез, которую исследовали исследователи, заключается в том, что возрастное снижение нейрогенеза связано с повышением уровня кортикостерона в среднем возрасте. Повышение уровня кортикостерона было связано с падением производства новых стволовых клеток в гиппокампе.
Вторая гипотеза заключается в том, что факторы роста нервов, которые стимулируют рост новых нервных клеток, но которые уменьшаются с возрастом, являются причиной снижения нейрогенеза. В частности, в исследовании изучалось, приводит ли снижение нейротрофического фактора роста мозга к снижению количества новых нервных стволовых клеток.
Изученные переменные
Исследователи обучили молодых (3 месяца), взрослых (7 месяцев), раннего среднего возраста (9 месяцев), среднего возраста (13 месяцев) и старых (24 месяца) мышей бегать на беговой дорожке до одного часа в день.
Исследование отслеживало нейрогенез, возраст, физические нагрузки, уровни кортикостерона в сыворотке и нейротрофический фактор головного мозга (BDNF) и уровни его рецептора TrkB в гиппокампе. Исследователи сосредоточили внимание на среднем возрасте как на критическом этапе снижения нейрогенеза у мышей.
Как и ожидалось, исследование показало, что нейрогенез резко падает у мышей среднего возраста. Например, количество нейральных предшественников и митотических (делящихся) клеток в гиппокампе мышей среднего возраста составляло всего 5% от количества, наблюдаемого у молодых мышей.
Исследователи также обнаружили, что упражнения значительно замедляют потерю новых нервных клеток у мышей среднего возраста. Они обнаружили, что производство нервных стволовых клеток улучшилось примерно на 200% по сравнению с мышами среднего возраста, которые не тренировались. Кроме того, выживаемость новых нервных клеток увеличилась на 170%, а рост – на 190% по сравнению с сидячими мышами среднего возраста. Физические упражнения также значительно увеличивают производство и созревание стволовых клеток у молодых мышей. Фактически, упражнения оказали более сильное влияние на молодых мышей по сравнению с мышами старшего возраста.
Как это произошло?
Основываясь на этих результатах, можно сделать вывод, что фактор роста нервов имеет большее отношение к этим результатам, чем кортикостерон:
— У спортсменов среднего возраста было больше нейротрофического фактора головного мозга и его рецептора TrkB по сравнению с мышами среднего возраста, которые не тренировались. Это говорит о том, что упражнения способствуют выработке нейротрофического фактора головного мозга, который, в свою очередь, способствует дифференцировке и выживанию новых клеток мозга в гиппокампе.
— Физические упражнения не повлияли на базальный уровень кортикостерона в сыворотке у мышей среднего возраста. Это говорит о том, что снижение нейрогенеза при старении происходит не из-за падения уровня кортикостерона.
Источник: Американское физиологическое общество