Бег побеждает депрессию

Новости науки и техники

Всем привет! Это вторая часть моего обзора зарубежной статьи (DOI: 10.1073/pnas.1205535109), посвященной изучению механизмов изменения мозговой активности при произвольных физических упражнениях, особенно при беге. В прошлой части мы говорили о нейропластичности и нейрогенезе, а сегодня рассмотрим, как бег оказывает антидепрессивное действие на мозг.

Давайте начнем с фактического определения депрессии. Это состояние, характеризующееся стойко подавленным настроением и снижением психической активности. Стоит сказать, что в настоящее время в научном пространстве нет единого мнения по вопросу о точном описании патогенеза депрессивного расстройства человека.

Однако мы будем рассматривать изложенную в статье информацию в рамках наиболее жизнеспособной, на мой взгляд, гипотезы развития этого заболевания, а именно нейротрофической гипотезы.

В прошлой части мы рассмотрели механизмы нейропластичности, которые развиваются в мозге во время ежедневных произвольных беговых упражнений. Если вы не читали первую часть, настоятельно рекомендую прочитать. Кратко под нейропластичностью понимается увеличение числа нейронов, т.е нейрогенез, а также разветвление дендритов, т.е рост дендритов - отростков нервных клеток, образующих связи с другими нейронами.

Итак, мы уже обнаружили, что у экспериментальных крыс, которые бегали на колесе в течение 28 дней, в головном мозге повышалась экспрессия двух нейротрофических факторов: Mif (фактор торможения миграции макрофагов) и Bdnf (мозговой нейротрофический фактор = мозговой нейротрофический фактор).

Еще раз кратко поясню терминологию. Выражением в биологии является реализация наследственной информации. Эта информация закодирована в определенной последовательности нуклеотидов в ДНК (подобно двоичному коду, только в данном случае четвертичному). Расшифровку кода осуществляют молекулы РНК, считывающие информацию с ДНК и передающие ее из клеточного ядра, где она хранится, в «сборочный цех» вне ядра — на рибосомы. РНК «показывает» рибосомам матрицу нужного клетке продукта, после чего он синтезируется. Ниже приведена схема для иллюстрации:

Как видно из схемы, экспрессия состоит из двух стадий: транскрипции и трансляции. Соответственно, индукция экспрессии — это увеличение произведения каждого из них (т е как увеличение количества РНК, так и ускорение сборки белков на рибосомах).

Вернемся к патогенезу депрессии. Нейротрофическая гипотеза утверждает, что недостаток различных нейротрофических факторов вызывает нарушение нейронных связей в головном мозге. В частности, нарушается связь, а следовательно, и обмен информацией между тремя основными отделами головного мозга: префронтальной корой, миндалевидным телом и гиппокампом. Для понимания процесса немного упростим функционал этих структур и скажем, что гиппокамп отвечает за память, миндалевидное тело — за чувства страха и тревоги, а префронтальная кора — за обработку информации и формирование адекватной поведенческой реакции на основе опыт и инструкции, сформированные самим человеком.

Следовательно, при недостатке нейротрофинов, возникающем по разным причинам, связи между этими отделами мозга нарушаются, и их функция становится недостаточной.

Более того, при недостатке нейротрофинов нарушается межнейронная передача в и без того небольших цепочках нервных клеток. Дело в том, что нейроны контактируют друг с другом посредством своих отростков: дендритов и аксонов. Фактическая точка контакта между отростками двух соседних клеток называется синапсом.

Синапс представлен двумя клеточными мембранами и синаптической щелью. Передача сигнала происходит за счет выброса через мембрану «говорящего» нейрона в синаптическую щель специальных химических соединений — медиаторов. На мембране «слушающего» нейрона имеются специальные рецепторы медиаторов, при контакте с которыми происходит активация нервной клетки и передача сигнала дальше. Диаграмма синапсов:

Так, при депрессивном расстройстве в оставшихся нейронных связях высвобождается небольшое количество нейротрансмиттеров, таких как серотонин. Следовательно, возбуждение не проходит по цепи нейронов из-за того, что количество выделяемого серотонина недостаточно для возбуждения следующей клетки.

Стоит сказать, что большинство существующих антидепрессантов, таких как Флуоксетин, направлены только на увеличение количества нейромедиатора в синаптической щели. То есть не причина, а следствие!

В последней части мы уже обнаружили, что Mif и Bdnf, экспрессия которых увеличивается во время произвольного бега, запускают процессы нейрогенеза и ветвления дендритов. Это означает, что эти нейротрофины противодействуют разрыву связей между нейронами, а также стимулируют образование новых.

Однако исследование также показало, что Mif дополнительно активирует биохимические реакции для производства новых нейротрансмиттеров, особенно серотонина. Это происходит за счет индукции экспрессии ферментов, необходимых для синтеза, особенно Tph2 (триптофангидроксилазы-2).

На диаграмме представлены уровни экспрессии ключевого фермента синтеза серотонина - Тф-2, у крыс, ведущих малоподвижный образ жизни (черная полоса) и ежедневно бегающих на колесе (белая полоса). Хорошо видно, что бег приводил к увеличению экспрессии этого фермента.

Более того, нейротрофин Mif играет ключевую роль в индукции экспрессии этого фермента, о чем свидетельствует эксперимент, в котором Mif блокировался лекарственными препаратами.

Из диаграммы видно, что уровень экспрессии Tph-2 у Mif-негативных крыс был одинаковым в сидячей и физической группах, и в то же время был заметно ниже, чем у Mif-позитивных крыс.

Кроме того, были проведены измерения фактического уровня серотонина в культуре клеток после введения Mif. Установлено, что концентрация нейромедиатора постепенно увеличивается и достигает пика через 36 часов после введения нейротрофина. Это означает, что Mif вызывает длительные изменения в ферментной системе клеток, направленные на увеличение синтеза медиатора.

И, наконец, для доказательства антидепрессивного действия МИФ был проведен тест принудительного плавания Порсолта (или тест поведения отчаяния). Суть его заключается в том, что крысу на 5 минут помещают в глубокий цилиндр, наполненный водой, из которого она не может выбраться самостоятельно. После этого фиксируют время, в течение которого крыса «барахтается» и пытается выбраться (подвижность). В какой-то момент животное «сдается» и прекращает попытки выбраться, оставаясь неподвижным на поверхности воды (неподвижность).

Смысл теста в том, что чем сильнее антидепрессивное действие препарата или, в нашем случае, бега, тем дольше крыса будет барахтаться и пытаться выбраться.

Для этого теста животные были разделены на 2 группы, по 2 подгруппы в каждой:

  1. КО - Mif-отрицательные крысы, т.е животные, у которых Mif блокировался лекарственными препаратами

    1. Сидячий – ведет малоподвижный образ жизни

    2. Тренировки – ежедневная пробежка в колесе в течение 28 дней

  2. WT - Mif-положительные крысы, т.е нормальные

    1. Сидячий – ведет малоподвижный образ жизни

    2. Тренировки – ежедневная пробежка в колесе в течение 28 дней

Результат теста показал, что группа КО, т.е крысы с блокированным нейротрофином Mif, оставались наименее подвижными и быстро «унывали», прекращали плавание.

Их конкуренты из группы WT показали гораздо лучшие результаты. Кроме того, группа ежедневного бега оставалась подвижной гораздо дольше, чем группа сидячего образа жизни (150 секунд против 100 соответственно).

Это говорит о том, что бег на самом деле оказывает антидепрессивное действие на мозг, что вписывается в нейротрофическую гипотезу депрессии.

Выводы:

  1. Согласно нейротрофической гипотезе, патогенез депрессии обусловлен дефицитом нейротрофических факторов (таких как Mif и Bdnf);

  2. Недостаток нейротрофинов приводит к нарушению связей в головном мозге, а также к нехватке нейротрансмиттеров, что проявляется недостаточным функционированием отделов головного мозга;

  3. Ежедневные произвольные упражнения вызывают увеличение экспрессии нейротрофинов, главным образом Mif;

  4. Это приводит к прямому антидепрессивному эффекту, что находится в соответствии с положениями нейротрофической гипотезы и подтверждается поведенческим тестом Порсолта.

Друзья, спасибо, что дочитали до конца. Статья показалась мне интересной, поэтому я написал о ней отзыв. Надеюсь, вы все поняли, я постарался изложить материал доступным и популярным языком.

ИсследованияНаука-попНаукаБиологияБиохимияИсследователиДепрессияМедицинаФармакологияLongpost 3 Поддержка чувств

Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.

Источник статьи: Бег побеждает депрессию.

Рейтинг «умных» часов — кто побеждает?