В ходе нового инновационного исследования ученые Миланского университета (Università degli Studi di Milano), Италия, определили, что неврологическое здоровье во многом зависит от нервных импульсов, поступающих от мышц ног к головному мозгу. Такие выводы подтверждают наблюдения о том, что состояние пациентов с рассеянным склерозом, боковым амиотрофическим склерозом, спинальной мышечной атрофией и другими неврологическими патологиями значительно ухудшается при ограничении уровня их физической активности. Результаты исследования, позволяющего специалистам по-новому взглянуть на основы физиологии головного мозга и нервной системы, опубликованы в журнале «Frontiers in Neuroscience».
Влияние физической активности на структуру головного мозга
Данная работы проведена с привлечением лабораторных мышей, которым в течение 28 дней ограничивали подвижность задних лап, оставляя передние лапы свободными. Грызуны продолжали нормально питаться и передвигаться, не проявляя никаких признаков стресса. В конце исследования ученые оценивали состояние субвентрикулярной области головного мозга мышей, которая у млекопитающих играет важную роль в поддержании нормального функционального состояния нервной системы. Кроме того, в этой области из нейронных стволовых клеток формируются новые нейроны.
Оказалось, что снижение уровня физической активности приводило к уменьшению количества нейронных стволовых клеток на 70%. Кроме того, среди нейронов и глиальных клеток, обеспечивающих опору и питание нервных клеток, у грызунов стали преобладать незрелые формы. Ученые пришли к выводу, что при движении ног в головной мозг посылаются нервные импульсы, которые жизненно необходимы для продукции здоровых нервных клеток. Недостаточная физическая активность препятствует восстановлению тканей головного мозга, что негативно сказывается на способности к адаптации и управлению стрессом.
Для детального изучения полученных результатов ученые обратили внимание на отдельные клетки. Они выявили, что низкий уровень физической активности приводит к снижению уровня кислорода в организме, что создает анаэробную среду и изменяет обмен веществ. Кроме того, малоподвижный образ жизни влияет на активность некоторые генов, один из которых (CDK5Rap1) регулирует работоспособность митохондрий — внутриклеточных органелл, основная функция которых заключается в синтезе энергии.
Выводы и практическое применение результатов исследования
Руководитель работы доктор Раффаэлла Адами (Raffaella Adami) отметила, что полученные результаты свидетельствуют о том, что у людей, которые не могут выполнять физических упражнений, например у пациентов с тяжелыми иммобилизующими заболеваниями или космонавтов на орбитальной станции, не только уменьшается доля мышечной массы, но и изменяются биохимические процессы в нервной ткани. Поддержание неврологического здоровья — это не односторонний процесс, в котором только головной мозг посылает сигналы мышцам о выполнении движения. Сами по себе любые движения поддерживают нормальное физиологическое состояние мозга.
Авторы исследования полагают, что полученные результаты проливают свет на причины развития различных неврологических расстройств, таких как рассеянный склероз, боковой амиотрофический склероз или спинальная мышечная атрофия. Они отметили, что специалистов уже давно интересует вопрос о том, является ли тяжесть подобных патологий результатом только поражения нервной системы и генетических мутаций или снижение способности к самостоятельному движению можно рассматривать как критический фактор в прогрессировании заболеваний. Ученые обратили внимание, что о взаимосвязи физической активности и неврологическом благополучии следует задуматься специалистам и при отправке космонавтов на орбитальные станции на несколько месяцев, поскольку определенный уровень нагрузок играет важную роль в поддержании здоровья человека. Исследователи резюмировали, что здоровье человека основано на условиях нашей планеты, однако принципы такой связи только начинают становиться понятными.
- Adami R., Pagano J., Colombo M. et al. (2018) Reduction of movement in neurological diseases: effects on neural stem cells characteristics. Frontiers in Neuroscience, May 23 [Epub. ahead of print].
- Frontiers (2018) Leg exercise is critical to brain and nervous system health: In a new take on the exercise truism ‘use it, or lose it,’ researchers show neurological health is an interactive relationship with our muscles and our world. ScienceDaily, May 23 (http://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180523080214.htm).
Юлия Котикович
