Ученые нашли механизм омоложения мозга человека за счет белка печени

Американские молекулярные биологи выяснили, что печень физически активных людей и мышей вырабатывает большое количество белка Gpld1, который омолаживает мозг и улучшает его когнитивные функции.

Результаты их исследования опубликовал научный журнал Science.

"Честно говоря, я не ожидал, что мы откроем молекулу, с которой связаны почти все положительные аспекты влияния зарядки на мозг. Мы думали, что физические нагрузки вызывают множество небольших изменений в его работе, которые в сумме приносят большой плюс. Поэтому я был абсолютно поражен первыми результатами наших опытов", – рассказал один из авторов исследования, доцент Калифорнийского университета в Сан-Франциско (США) Сол Вилледа.

Вилледа и многие другие молекулярные биологи уже много лет изучают то, как наше тело сжигает калории при регулярных занятиях спортом и во время других физических нагрузок. В частности, исследователей интересуют те гены и белки, которые заставляют наш организм использовать в качестве "топлива" для мускулов не глюкозу, а жиры после того, как запасы этого сахара истощаются.

Вещества, которые управляют работой таких участков ДНК и пептидов, могут стать одними из самых эффективных лекарств от ожирения и диабета. К примеру, три года назад биологи выяснили, что принудительное включение одного из таких генов, PPAR-дельта, превратило мышей в настоящих атлетов – они не толстели и могли бегать на необычно большие расстояния. Белок CT1, в свою очередь, заставляет сердечную мышцу укрепляться и улучшать свою работу, как это обычно происходит после долгих физических упражнений.

Наблюдая за тем, как меняется работа различных генов и белков в мозге мышей, которые каждый день проводили по несколько десятков минут на беговой дорожке, Вилледа и его коллеги открыли еще один подобный белок, который улучшает работу клеток мозга.

Белковое омоложение мозга. Благодаря этому ученые выделили несколько подобных участков ДНК и молекул, концентрация которых в клетках мозга при стабильно высоком уровне физической активности резко меняется. Отобрав те из них, которые связаны с кровью и ее предположительно омолаживающим эффектом, ученые проверили, как инъекции таких белков будут влиять на жизнедеятельность пожилых мышей, которые мало двигались.

Опыты неожиданно показали, что почти все благотворные эффекты от переливания "молодой" крови, которые улучшали работу мозга, были связаны с молекулами белка Gpld1. Клетки печени вырабатывают большие количества этого вещества при высоких физических нагрузках.

Если концентрация Gpld1 в организме повышается, то в гиппокампе, центре памяти, начинают формироваться новые нервные клетки, а внутри уже существующих нейронов включаются цепочки генов, которые отвечают за уничтожение белкового "мусора" и омоложение клеток. Это улучшает работу всего мозга в целом и повышает умственные способности пожилых грызунов.

Открыв этот эффект, ученые проверили, что произойдет, если принудительно включить ген, которые отвечает за производство Gpld1 в клетках печени пожилых грызунов. Как оказалось, это тоже "омолодило" их мозг, несмотря на то, что мыши не вели активный образ жизни и не занимались зарядкой.

При этом сами молекулы Gpld1 не проникают в мозг. Поэтому ученые пока не могут понять, с чем связано улучшение его работы. Ученые предполагают, что его молекулы попадают в другие органы и заставляют их вырабатывать набор сигнальных веществ, которые могут пересекать барьер между мозгом и кровеносной системой и заставлять его обновлять себя. Последующие опыты, как надеются Вилледа и его коллеги, помогут понять, как именно это происходит.