Ожирение ухудшило когнитивные способности крыс

Американские ученые показали, что ожирение нарушает когнитивные функции у крыс, уменьшая количество синапсов в префронтальной и периренальной коре. Статья опубликована в журнале PNAS.

Многочисленные исследования показывают связь ожирения с когнитивными функциями и частотой возникновения умеренных когнитивных нарушений и старческого слабоумия. Некоторые данные также указывают на то, что у людей с ожирением уменьшен объем головного мозга, в том числе участков мозга, важных для когнитивной деятельности: гиппокампа, префронтальной коры и передней поясной коры. Однако клеточные и биохимические механизмы, лежащие в основе такой связи, остаются мало изученными. Кроме того, несмотря на очевидную ассоциацию ожирения с ухудшением умственной деятельности, продемонстрированную в клинических исследованиях, долгое время остал неясным, вызваны ли эти нарушения ожирением как таковым или связанными с ним состояниями, такими как метаболический синдром, диабет или сердечно-сосудистые заболевания.

Чтобы проверить, влияет ли ожирение в отсутствие очевидных заболеваний на когнитивные функции, авторы статьи использовали крыс с ожирением, вызванным 8-недельной богатой жирами диетой. Помимо ожирения, эти крысы не демонстрировали признаков метаболического синдрома, диабеты или других заболеваний. В контрольную группу включили крыс, получавших нормальную пищу.

У обеих групп анализировали когнитивные функции с помощью трех тестов на внимание, запоминание и распознавание объектов и пластичность поведения, требующих работы разных участков коры головного мозга: префронтальной коры, периренальной коры и гиппокампа. Также у всех животных измеряли плотность дендритных шипиков (мембранных выступов на поверхность дендритов, которые участвуют в формировании синапсов) и количество синаптических маркеров и анализировали морфологию микроглии (макрофагов, которые живут в центральной нервной системе и обеспечивают активную иммунную защиту мозга).

Оказалось, что жирные крысы хуже, чем здоровые крысы, справляются с тестами, требующими работы префронтальной и периренальной коры. Как специально отмечают ученые, причина неуспеха жирных крыс заключалась не в том, что они двигались медленнее здоровых крыс или проявляли недостаточную мотивацию к выполнению заданий: эксперименты были специально спланированы так, чтобы физическая активность крыс могла оставаться минимальной, а количество времени, которое крысы проводили, исследуя объекты, была одинаковой для обеих групп.

Также анализ показал, что у крыс с ожирением снижается плотность дендритных шипиков и белков-маркеров синапсов в префронтальной и периренальной коре. Кроме того, в префронтальной коре жирных крыс была замечена повышенная активность клеток микроглии, связанная с разрушением неактивных синапсов макрофагами. Также у жирных крыс было обнаружено небольшое, но статистически достоверное снижение объема префронтальной коры. В гиппокампе при этом не было замечено никаких изменений, а задания, требующие работы гиппокампа, обе группы выполняли одинаково.

Как пониженная плотность дендритных шипиков и белков-маркеров синапсов, так и повышенная активность клеток микроглии является индикатором снижения количества синапсов в префронтальной и периренальной коре. Именно утрата синапсов, по мнению авторов, и является основным механизмом, лежащим в основе ухудшения когнитивных функций при ожирении. Ученые также подчеркивают, что изменения в обоих участках коры произошли на ранней стадии ожирения — еще до появления у крыс метаболического синдрома или диабета.