Dodano: 14 lipca 2020r.

Pigułka, która zapewni te same korzyści, co ćwiczenia fizyczne?

Jak ustalili naukowcy z Kalifornii, jeden z enzymów wątrobowych o nazwie Gpld1 może dawać takie same efekty dla starzejącego się mózgu, jak te płynące z ćwiczeń fizycznych. Odkrycia mogą prowadzić do opracowania nowych terapii ograniczających spadek zdolności poznawczych osób w podeszłym wieku oraz tych, które nie mogą ćwiczyć z powodu ograniczeń fizycznych.

Pigułka, która zapewni te same korzyści, co ćwiczenia fizyczne?

 

To, że aktywność fizyczna korzystnie wpływa na nasze zdrowie, wiadomo od dawna. Ale regularne ćwiczenia mają zbawienny wpływ nie tylko na naszą sylwetkę, ale też na mózg. Już nawet krótki wysiłek fizyczny poprawia naszą pamięć i zdolności poznawcze, a największe korzyści z aktywności fizycznej odnoszą seniorzy, czyli osoby z grupy wiekowej najbardziej zagrożonej chorobami neurodegeneracyjnymi, takimi jak choroba Alzheimera.

W wielu badaniach wykazano, że ćwiczenia fizyczne są jednym z najlepszych sposobów ochrony mózgu przed związanym z wiekiem pogorszeniem funkcji poznawczych. Z nowych analiz wynika, że ćwiczenia fizyczne można zastąpić tabletką zawierającą białko zwane Gpld1. Rezultaty badań naukowców z University of California, San Francisco (UCSF ) ukazały się na łamach pisma „Science”.

Trening w tabletce

Największe korzyści neurologiczne płynące z aktywności fizycznej odnoszą starsze osoby. Jednak wiele z nich nie jest w stanie ćwiczyć z powodu ograniczeń fizycznych lub niepełnosprawności związanej z wiekiem. Naukowcy od dawna poszukiwali terapii, które mogłyby zastąpić ćwiczenia fizyczne oferując te same korzyści zdrowotne.

Grupa naukowców z kalifornijskiej uczelni, badając myszy odkryła, że po aktywności fizycznej ich wątroby wydzielają do krwi białko zwane Gpld1. Zauważyli też, że wzrost poziomu tego białka korelował z poprawą funkcji poznawczych u starszych myszy. Co więcej, uczeni wykazali, że poziom Gpld1 jest również podwyższony we krwi starszych ludzi, którzy regularnie ćwiczą i zasugerowali, że zwykłe zwiększenie ilości Gpld1 może przynieść wiele takich samych korzyści dla mózgu, jak regularne ćwiczenia.

- Gdyby istniał lek, który zapewniałby takie same korzyści dla mózgu jak ćwiczenia, wszyscy by go przyjmowali. Nasze nowe badania sugerują, że przynajmniej niektóre z tych korzyści mogą pewnego dnia być dostępne w postaci tabletek - powiedział starszy autor badania dr Saul Villeda z UCSF.

Korzyści wynikające z ćwiczeń

„W kontekście chorób neurodegeneracyjnych związanych z otępieniem, ćwiczenia są skorelowane ze zmniejszonym ryzykiem pogorszenia funkcji poznawczych u osób starszych, poprawiają funkcje poznawcze w populacjach zagrożonych chorobą Alzheimera i są powiązane z lepszymi wynikami neurobehawioralnymi. Pomimo oczywistych korzyści wynikających z ćwiczeń, ich stosowanie jest utrudnione u osób starszych, ponieważ słabość fizyczna lub zły stan zdrowia mogą zmniejszać zdolność lub chęć ćwiczeń” - napisali naukowcy we wstępie do swoich badań.

We wcześniejszych badaniach ta sama grupa uczonych wykazała, że czynniki biologiczne obecne we krwi młodych myszy, mogą odmłodzić starzejący się mózg u myszy-seniorów i odwrotnie, czynniki obecne we krwi starszych myszy mogą spowodować przedwczesny, związany z wiekiem spadek funkcji poznawczych u młodych myszy.

Nawiązując do tych badań uczeni chcieli sprawdzić, jakie inne elementy znajdujące się we krwi mogą również nieść ze sobą korzyści dla mózgu podobne do tych płynących z ćwiczeń fizycznych. „Sprawdziliśmy, czy indukowane wysiłkiem czynniki krążące we krwi mogą mieć korzystny wpływ na funkcje regeneracyjne i poznawcze w starzejącym się mózgu” - napisali naukowcy w publikacji.

W nowych badaniach Alana Horowitz i doktor Xuelai Fan pobrali krew od starych myszy, które ćwiczyły regularnie przez siedem tygodni i podali ją myszom w podobnym wieku, które w ogóle nie ćwiczyły. Transfuzje krwi wykonywane przez cztery tygodnie spowodowały radykalną poprawę zdolności poznawczych oraz funkcji pamięci u starszych myszy. Podczas badań mózgów gryzoni, uczeni uzyskali dowody na zwiększoną produkcję nowych neuronów w hipokampie.

Białko Gpld1

Zespół naukowców wiedział już, że przetaczanie krwi od młodych, aktywnych fizycznie gryzoni starszym osobnikom zapewnia poprawę pracy mózgu. Pozostawało tylko zidentyfikować, jakie konkretnie czynniki biologiczne we krwi mogą kryć się za tymi efektami.

Horowitz, Fan i ich współpracownicy zmierzyli ilości różnych rozpuszczalnych białek we krwi myszy aktywnych i nieaktywnych. W ten sposób wytypowali 30 kandydatów, z których 19, ku ich zaskoczeniu, pochodziło z wątroby, a wiele z nich było wcześniej powiązanych z funkcjami kontrolującymi metabolizm. Dwa z tych białek - Gpld1 i Pon1 - wyróżniały się jako szczególnie ważne dla procesów metabolicznych. Uczeni przyglądnęli się pierwszemu z nich, słabo poznanemu Gpld1.

- Doszliśmy do wniosku, że gdyby białko zostało już wcześniej dokładnie zbadane, ktoś zauważyłby ten efekt - powiedziała Villeda. Naukowcy odkryli, że Gpld1 zwiększa krążenie krwi u myszy po wysiłku i że poziomy Gpld1 ściśle korelują z poprawą zdolności poznawczych zwierząt. Analiza danych zebranych od ludzi w ramach projektu Memory and Aging Center’s Hillblom Aging Network wykazała, że ​​Gpld1 jest również podwyższony we krwi zdrowych, aktywnych osób starszych w porównaniu do mniej aktywnych seniorów.

Wątroba reaguje na aktywność fizyczną

Dalsze prace skupiły się na potwierdzeniu, czy rzeczywiście chodzi o proteinę Gpld1. Naukowcy zastosowali inżynierię genetyczną, aby nakłonić wątroby myszy do nadprodukcji Gpld1, a następnie sprawdzili wydajność gryzoni w testach, które mierzą różne aspekty poznawcze oraz te związane z pamięcią. Okazało się, że kilkutygodniowa terapia przyniosła efekty podobne do dwa razy dłuższego okresu regularnych ćwiczeń. Do tego zaobserwowali znaczny wzrost nowych neuronów w hipokampie.

- Szczerze mówiąc, nie spodziewałem się, że uda mi się znaleźć pojedynczą cząsteczkę, która mogłaby nieść tak wiele korzyści dla mózgu. Wydawało się bardziej prawdopodobne, że ćwiczenia przyniosą wiele małych, subtelnych efektów, które przyniosą dużą korzyść, ale które trudno byłoby odizolować. Poprzez to białko wątroba reaguje na aktywność fizyczną. To niezwykły przykład komunikacji między wątrobą a mózgiem, o której, według naszej najlepszej wiedzy, nikt nie wiedział – wyjaśnił Villeda.

Dalsze eksperymenty laboratoryjne wykazały, że Gpld1 wytwarzany przez wątrobę nie przechodzi przez tak zwaną barierę krew-mózg, która chroni mózg przed toksycznymi lub zakaźnymi czynnikami we krwi. Zamiast tego wydaje się, że białko wywiera wpływ na mózg poprzez szlaki, które zmniejszają stany zapalne i krzepnięcie krwi w całym ciele. Wiadomo, że zarówno krzepnięcie krwi, jak i stan zapalny są nasilone wraz z wiekiem i są związane z demencją i spadkiem funkcji poznawczych.

Naukowcy pracują teraz nad lepszym zrozumieniem, w jaki sposób Gpld1 wchodzi w interakcje z innymi biochemicznymi systemami sygnalizacyjnymi w celu uzyskania efektu pobudzającego mózg. 

 

Źródło: University of California, San Francisco, fot. U.S. Air Force photo/Ilka Cole