Аэробные упражнения как профилактика болезни Альцгеймера

17 сентября 2021

Ученые из США показали, что аэробная физическая активность может отдалить развитие болезни Альцгеймера и сохранить когнитивные функции человека. Механизмом этого положительного влияния оказалось изменение в содержании белка катепсина B, который считается одним из биомаркеров болезни Альцгеймера. Подробности опубликованы в статье из журнала Frontiers in Endocrinology.

Credit: medaboutme.ru


«Аэробные упражнения способны улучшить когнитивные функции» — именно с такого тезиса начали свое исследование ученые из США. Они решили проанализировать, что именно улучшается в организме после занятий спортом.

Аэробные упражнения – это любой вид физической активности, в котором главным источником энергии становится кислород. Мы активно насыщаем организм кислородом, когда прыгаем со скакалкой, бегаем или просто ходим, когда танцуем, ездим на велосипеде, приседаем или плаваем. 

В отличии от аэробной активности, анаэробная использует другой вид энергии, который находится прямо в нашем теле – жиры. Мы сжигаем жиры, когда длительно выполняем упражнения высокой интенсивности короткими подходами. Вспомните прыжки из упора лежа или прыжки из положения сидя. В этом случае вы также потребляете кислород, но его использование не сопоставимо с энергетическими затратами тела. Его просто недостаточно, поэтому включаются другие источники энергии.

Ученые решили посмотреть, как меняются когнитивные способности после выполнения аэробных упражнений и что вызывает такие изменения. Для этого они исследовали биомаркеры, которые традиционно ассоциируются с памятью и обучением, позволяют предсказать течение болезни Альцгеймера: 

  • BDNF – нейротрофический фактор мозга, который поддерживает и стимулирует развитие нейронов. Увеличение количества BDNF наблюдалось в исследованиях бегущих мышей при сравнении их с другими, пассивными. Однако такой же эффект на людях еще не был найден. 
  • Катепсин B (CTSB) — белок, снижение которого приводило к потери памяти в исследованиях на мышах. Активность CTSB (ген катепсина В) снижалась у людей с когнитивными нарушениями.
  • Клото – трансмембранный белок, количество которого снижается с возрастом. В то же время повышение его содержания коррелирует с большей устойчивостью к нейродегенеративным заболеваниям. 

Ученые наблюдали, как содержание всех вышеназванных белков изменяется при выполнении аэробных упражнений у людей с предрасположенностью к болезни Альцгеймера. Участников набирали по генетическому принципу: из семей, где уже были случаи возникновения этой страшной болезни, а также при наличии у них мутаций в гене аполипопротеина Е, который вовлечен в развитие болезни Альцгеймера. 

Возраст участников варьировался от 45 до 80 лет. Все они подобирались с учетом образа жизни: в среднем все 25 участников посвящали менее 150 минут физическим упражнениям в неделю. 

Credit: Gaita´ et al. / Frontiers in Endocrinology 2021


Сперва ученые измерили начальный уровень биомаркеров, описанных выше. Они дали участникам пройти когнитивное тестирование, а также попросили их носить в течение семи дней акселерометр, который замерял привычный уровень активности для каждого человека. 

Оценка когнитивных функций проводилась с помощью тестов на вербальную память (California Verbal Learning Test-II с немедленным и отсроченным воспроизведением), общие когнитивные функции (Mini-Mental State Examination),  исполнительные функции (D-KEFS), внимание (тест на цвета и слова — Color-word interference).

Спустя семь дней всех участников случайным образом разделили на две группы: активную (EPA) и пассивную (UPA). Активная группа участвовала в физических занятиях три раза в неделю (не менее 150 мин/неделю) на протяжении 26 недель. Пассивная поддерживала свой обычный уровень активности и ознакамливалась с образовательной литературой про пользу физических упражнений. 

Участники ходили на беговых дорожках в течение некоторого времени. Параметры их ходьбы варьировались: от обычной (на комфортной скорости при низком уклоне) до пиковой (максимальный наклон, при котором показатели поглощения кислорода и углекислого газа достигали максимальных значений для конкретного возраста). Наклон дорожки сперва равнялся нулю, но через каждые две минуты изменялся на 2.5%. 

Результаты ниже показывают начальное и итоговое содержание в организме каждого из названных биомаркеров болезни Альцгеймера. После 26 недель физической активности уровень BDNF упал, что несколько удивило исследователей. Уровень CTSB увеличился, а уровень клото остался неизменным. 

Credit: Gaita´ et al. / Frontiers in Endocrinology 2021

Дополнительно к вышеописанным биомаркерам ученые решили исследовать, что происходило с другими веществами в крови, включая различные липиды, аминокислоты и так далее. 

Credit: Gaita´ et al. / Frontiers in Endocrinology 2021


Через 26 недель ученые повторно проверили тесты на когнитивные функции. Оказалось, что, в целом, результаты когнитивных тестов возросли. Однако, это увеличение коррелировало только с белком CTSB. 

Credit: Gaita´ et al. / Frontiers in Endocrinology 2021


Таким образом, в отсутствии какой-либо терапевтический помощи людям с повышенным риском болезни Альцгеймера аэробные упражнения действительно помогали: они изменяли содержание биомаркеров болезни. При том так, что прогнозируемое начало болезни словно отдалялось во времени. 

Если подробнее говорить о когнитивных улучшениях, то главное из них демонстрировалось в задаче на вербальную память. Как правило, результаты решения данной задачи существенно ухудшаются в предклинической стадии болезни Альцгеймера. Это, в свою очередь, означает, что CTSB, коррелирующий с решением подобной задачи, может использоваться как дополнительный биомаркер, по которому врачи смогут диагностировать течение болезни Альцгеймера. Помимо задачи на вербальную память, небольшая, но положительная корреляция CTSB наблюдалась с задачами на исполнительные функции и внимание.

Почему уменьшилось содержание BDNF? Дополнительный анализ различных метаболических веществ показал, что у участников из активной группы (EPA) было снижено содержание таких кислот, как таурин, гипотаурин и спермидин. Их снижение коррелировало с изменением BDNF. Ученые сделали вывод: содержание данных метаболитов может определять активность нейротрофического фактора мозга (BDNF). 

В своем исследовании ученые проанализировали еще множество параметров, для описания которых необходимо несколько статей. Однако, главное состоит в том, что ученые убедились – аэробные упражнения, изменяя содержание катепсина B, могут помочь отодвинуть начало болезни Альцгеймера людям, у которых риск ее возникновения большой. 

Тогда представьте себе, сколько пользы аэробные упражнения могут принести обычным людям? Кажется, пора начинать бегать по утрам…


Текст: Никита Отставнов

Effects of Aerobic Exercise Training on Systemic Biomarkers and Cognition in Late Middle-Aged Adults at Risk for Alzheimer’s Disease by Julian M. Gaita, Hyo Youl Moon, Matthew Stremlau, Dena B. Dub. (2021). Frontiers in Endocrinology. 

10.3389/fendo.2021.660181

«Читать» с афазией оказалось проще, чем «бегать»

Нейролингвисты из Вышки экспериментально подтвердили, что людям с афазией проще вспомнить глаголы, связанные со множеством участников действия (типа «кто-то делает что-то»), хотя такие глаголы и…

Аэробные тренировки – путь к ускоренному восстановлению после инсульта

Инсульт часто усугубляет когнитивные нарушения, которые приходят с возрастом. В результате ухудшается качество жизни людей, перенесших инсульт. Поэтому активно исследуются меры по его профилактике, а…

Бег может помочь в реабилитации наркоманов

Одна из важных проблем в наркомании вообще и в метамфетаминовой, в частности, это – нарушение циркадного ритма. Организм наркомана «ощущает» себя в «хроническом джет-лаге», забыв,…

Бег «исцеляет» разрушенные нервные волокна

Любите бегать? Тогда у нас для вас хорошие новости. Исследователи из Университета и городского госпиталя Оттавы обнаружили, что молекулы, которые вырабатываются во время беговой тренировки,…

Как бег экономит энергию для мозга?

Мы не смогли пройти мимо одного любопытного исследования, проведенного в 2016 году и решили рассказать о нем вам. Оксфордские исследователи доказали, бег как образец стереотипного…

Запоминать лучше босиком

Скоро сессия? Не запоминаются даты? Тогда снимай ботинки — и вперед, бегать босиком! Ведь согласно опубликованным в журнале Perceptual and Motor Skills учеными из Университета Северной Флориды исследованиям, такой необычный…

Как улучшить мозг. Выпуск 27: тренироваться, да не перетренироваться

Недаром говорят, что «повторение – мать учения». Действительно, многократно повторенная информация или часть навыка запоминается лучше. Но как измерить эффективность когнитивных тренировок? Как не допустить…

Картинка дня: нейроны, которые говорят «беги!»

Credit: SAINSBURY WELLCOME CENTRE  Перед вами — только что открытые и опубликованные в журнале Nature нейроны в среднем мозге мыши. Именно они отвечают за ключевое…

Медленно ходишь в 45? Быть может, стареет мозг

Скорость ходьбы в 45 лет, в частности, максимальная скорость до перехода на бег, может использоваться в качестве маркера старения тела и мозга, считают исследователи из…