Редовната физическа активност е широко призната заради ползите си за физическото здраве, включително подобряване на сърдечната дейност и контрол на теглото. Сега нови изследвания показват, че физическите упражнения могат също така пряко да подобрят мозъчната функция. Проучване, публикувано в списание Aging Cell, разкрива потенциален механизъм за тази полза, като показва, че физическите упражнения активират специфични клетъчни процеси в мозъка, свързани с инсулина - хормон, който е от съществено значение за контрола на кръвната захар. Това откритие показва, че физическата активност може да подобри начина, по който мозъчните клетки реагират на инсулина, което може да бъде ключов фактор за поддържане на когнитивното здраве с напредването на възрастта.
„Смятаме, че тази работа е важна, тъй като предполага, че физическите упражнения могат да работят за подобряване на познавателните способности и паметта чрез подобряване на способностите на инсулина да действа върху мозъка“, казва Стивън Малин, доцент в катедрата по кинезиология и здраве в Училището по изкуства и науки в Рутгерс и водещ автор на изследването.
За да разберем това изследване, е полезно първо да разберем инсулина и невронните извънклетъчни везикули. Инсулинът е хормон, произвеждан от панкреаса. Основната му задача е да регулира нивата на кръвната захар, като осигурява на тялото ни постоянен приток на енергия. Когато се храним, особено с храни, съдържащи захари и въглехидрати, нивата на кръвната захар се повишават. Инсулинът спомага за придвижването на тази захар, известна също като глюкоза, от кръвния поток към клетките в тялото, където може да се използва за енергия или да се съхранява за по-късна употреба.
Този процес е известен като инсулинова чувствителност, която се отнася до това колко добре тялото реагира на инсулина. Когато някой има висока инсулинова чувствителност, тялото му използва ефективно инсулина, за да управлява кръвната захар. При състояния като предиабет и диабет тип 2 обаче клетките стават по-малко чувствителни към инсулина - състояние, наречено инсулинова резистентност. Това може да доведе до високи нива на кръвната захар и различни здравословни проблеми.
Въпреки че инсулинът е известен предимно с ролята си за управление на кръвната захар в организма, той играе важна роля и в мозъка. Инсулинът може да премине от кръвообращението в мозъка, където оказва влияние върху мозъчните области, свързани с мисленето и паметта. Когато мозъчните клетки станат по-малко чувствителни към инсулина, това може да окаже отрицателно въздействие върху когнитивните функции. Изследователите проявяват все по-голям интерес към разбирането на това как да се поддържа или подобрява инсулиновата чувствителност в мозъка, за да се подпомогне здравословното му стареене.
Невронните извънклетъчни везикули са друг ключов елемент в това изследване. Това са малки торбички, които се освобождават от мозъчните клетки, по-специално от невроните. В продължение на много години се смяташе, че тези везикули са просто клетъчен отпадък, но сега учените ги признават за важни комуникатори между клетките. Извънклетъчните везикули действат като миниатюрни камиончета, които пренасят различни молекули, като например протеини, от една клетка до друга. В контекста на мозъка невронните извънклетъчни везикули могат да пренасят протеини, участващи в инсулиновата сигнализация. Това означава, че изследвайки тези везикули, изследователите могат да получат представа за това какво се случва в мозъчните клетки, свързано с инсулиновия отговор, без да изследват пряко самия мозък.
При това изследване изследователите се фокусират върху везикулите, произвеждани в мозъка, които пренасят протеини, участващи в инсулиновата чувствителност, включително протеин, наречен Akt. Анализирайки тези везикули в кръвни проби, учените се надяват да разберат как упражненията могат да повлияят на инсулиновата сигнализация в мозъка.
В това проучване изследователите искат да проверят дали упражненията могат да подобрят инсулиновата чувствителност на мозъка, като изследват невронните извънклетъчни везикули. Те набрали 21 доброволци, предимно жени, на средна възраст 60 години, които били диагностицирани с предиабет. Преддиабетът е състояние, при което нивата на кръвната захар са по-високи от нормалните, но все още не са достатъчно високи, за да бъдат класифицирани като диабет тип 2. Всички участници са считани за хора със заседнал начин на живот, което означава, че спортуват по-малко от 60 минути седмично, и са непушачи. Те са преминали медицински прегледи, за да се уверят, че са достатъчно здрави, за да участват, и че не приемат лекарства, които биха могли да повлияят на кръвната захар.
Проучването е било планирано като краткосрочен тест за упражнения с продължителност две седмици. През този период участниците са участвали в 12 контролирани тренировъчни сесии, всяка с продължителност 60 минути. Упражненията са били извършвани на стационарни велосипеди с умерена до висока интензивност. За да се осигури последователност, всички тренировъчни сесии са били индивидуално наблюдавани от изследователи. Преди и след всяка тренировъчна сесия, както и в началото и в края на двуседмичния тренировъчен период, участниците консумирали глюкозна напитка. Тази напитка се дава, за да се стимулира инсулиновият отговор на организма.
За да измерят ефекта на тренировките върху инсулиновата сигнализация на мозъка, изследователите взели кръвни проби от участниците. Кръвните проби са взети в началото на изследването и отново след двуседмичната тренировъчна програма. По-конкретно, кръвта е взета преди глюкозната напитка и 60 минути след консумирането ѝ. След това изследователите използвали специализирана техника, за да изолират невронни извънклетъчни везикули от кръвните проби. Този процес на изолиране е насочен към везикули, произхождащи конкретно от неврони, като е използван протеинов маркер, открит на повърхността на тези везикули.
След като везикулите са изолирани, изследователите ги анализират за наличието и нивата на различни протеини, участващи в инсулиновата сигнализация. Те се фокусират върху протеини като Akt, който играе жизненоважна роля в начина, по който клетките реагират на инсулина. Сравнявайки нивата на тези белтъци във везикулите, събрани преди и след тренировъчната програма, както и преди и след глюкозната напитка, изследователите могат да преценят как тренировките са повлияли на инсулиновата сигнализация в мозъчните везикули.
Анализът на кръвните проби разкрива, че след двуседмичната програма за физически упражнения се е увеличил броят на невроналните извънклетъчни везикули, носещи протеини, свързани с инсулиновата чувствителност. Забележително е, че количеството на протеина Akt в тези везикули се увеличава след всяка тренировъчна сесия. Това увеличение е било особено очевидно след като участниците са консумирали глюкозна напитка, което предполага, че физическите упражнения засилват инсулиновия отговор на мозъка при повишаване на кръвната захар. С други думи, упражненията изглежда са направили мозъчните клетки по-чувствителни към инсулиновите сигнали.
Изследователите наблюдават и подобрения в общия контрол на кръвната захар на участниците. След тренировъчната програма участниците са показали по-добра периферна инсулинова чувствителност, което означава, че организмът им е станал по-ефективен в използването на инсулина за управление на кръвната захар. Интересно е, че промените в протеина Акт в невронните везикули са свързани с тези подобрения в контрола на кръвната захар и дори с малка загуба на тегло, която участниците са изпитали. Това предполага връзка между предизвиканите от упражненията промени в мозъчната инсулинова сигнализация и подобренията в метаболитното здраве на цялото тяло.
„За първи път показахме, че упражненията влияят на инсулиновата сигнализация от невроналните извънклетъчни везикули във връзка с клиничните подобрения на кръвната захар“, каза Малин. „И използваме тези невронални извънклетъчни везикули като индикатор за инсулиновата чувствителност на мозъка.“
„Ако инсулинът е недостатъчен в мозъка, това означава, че не само мозъчните клетки ще станат потенциално нефункционални, но и може да не успеят да взаимодействат правилно помежду си“, обясни той. „Това е като да играеш на телефон с приятел. В някакъв момент съобщението се губи, когато мозъкът стане резистентен към инсулина“.
Макар че това проучване предоставя важни прозрения, от съществено значение е да се вземат предвид неговите ограничения. В изследването са участвали сравнително малък брой участници и повечето от тях са били жени. Поради това е възможно констатациите да не могат да се обобщят за по-големи, по-разнообразни популации, включително мъже и лица на различна възраст или с различно здравословно състояние. Освен това проучването не включва контролна група, която да не прави физически упражнения. Въпреки че изследователите са използвали изходните измервания за сравнение, наличието на контролна група, която не прави упражнения, би засилило заключенията. Освен това проучването измерва промените в протеините в невронните извънклетъчни везикули като индикатор за инсулиновата чувствителност на мозъка, но не измерва пряко мозъчната функция или когнитивните способности.
Бъдещите изследвания трябва да надграждат тези констатации чрез включване на по-големи и по-разнообразни групи участници, включване на контролна група и изследване на ефектите от различни видове и продължителност на упражненията. Ценно би било също така да се проучи как тези промени в невронните извънклетъчни везикули и мозъчната инсулинова сигнализация се отнасят към действителните когнитивни подобрения. Изследвания, които съчетават анализа на везикулите в кръвта с измервания на когнитивните функции и мозъчни изображения, биха предоставили по-пълна картина за това как упражненията влияят благоприятно върху здравето на мозъка. Разбирането на тези връзки би могло да проправи пътя за разработване на по-ефективни стратегии за физически упражнения за предотвратяване на когнитивния упадък и насърчаване на здравословното стареене на мозъка, особено при лица, изложени на риск от заболявания като диабет тип 2 и болестта на Алцхаймер.
Comments