Cercetătorii de la UC San Francisco au identificat un proces biologic care ar putea explica de ce exercițiile fizice îmbunătățesc gândirea și memoria. Descoperirile lor sugerează că activitatea fizică întărește sistemul de apărare încorporat al creierului, ajutându-l să se protejeze de daunele legate de vârstă.
Pe măsură ce oamenii îmbătrânesc, bariera hemato-encefalică devine mai fragilă. Această rețea strânsă de vase de sânge protejează în mod normal creierul de substanțele nocive care circulă în fluxul sanguin. Cu timpul, însă, poate deveni permeabilă, permițând compușilor dăunători să pătrundă în țesutul cerebral. Rezultatul este inflamația, care este legată de declinul cognitiv și este frecvent observată în tulburări precum boala Alzheimer.
Cu câțiva ani în urmă, echipa de cercetare a descoperit că șoarecii care fac exerciții fizice produc niveluri mai ridicate ale unei enzime numite GPLD1 în ficat. GPLD1 părea să întinerească creierul, dar exista un mister. Enzima însăși nu poate traversa creierul, lăsând oamenii de știință nesiguri cu privire la modul în care a oferit beneficiile cognitive. Noua cercetare oferă un răspuns.
Oamenii de știință au descoperit că GPLD1 influențează o altă proteină cunoscută sub numele de TNAP. Pe măsură ce șoarecii îmbătrânesc, TNAP se acumulează în celulele care formează bariera hemato-encefalică. Această acumulare slăbește bariera și crește permeabilitatea. Când șoarecii fac exerciții fizice, ficatul lor eliberează GPLD1 în fluxul sanguin. Enzima călătorește către vasele de sânge care înconjoară creierul și îndepărtează TNAP de la suprafața acelor celule, ajutând la restabilirea integrității barierei.
„Această descoperire arată cât de relevant este corpul pentru a înțelege modul în care creierul scade odată cu vârsta”, a declarat Saul Villeda, PhD, director asociat al UCSF Bakar Aging Research Institute. Villeda este autorul principal al lucrării, care a fost publicată în revista Cell pe 18 februarie.
Pentru a determina modul în care GPLD1 își exercită efectele, echipa s-a concentrat pe ceea ce enzima face cel mai bine. GPLD1 taie proteine specifice de pe suprafața celulelor. Cercetătorii au căutat țesuturi care conțin proteine care ar putea servi drept ținte și au suspectat că unele dintre aceste proteine s-ar putea acumula odată cu vârsta. Celulele din bariera hemato-encefalică s-au remarcat deoarece purtau mai multe ținte GPLD1 posibile. Când oamenii de știință au testat aceste proteine în laborator, doar una a fost tăiată de GPLD1: TNAP.
Experimente ulterioare au confirmat importanța TNAP. Șoarecii tineri modificați genetic pentru a produce exces de TNAP în bariera hemato-encefalică au prezentat probleme de memorie și cognitive similare cu cele observate la animalele mai în vârstă. Când cercetătorii au redus nivelurile de TNAP la șoarecii de 2 ani - care echivalează cu 70 de ani umani - bariera hemato-encefalică a devenit mai puțin permeabilă, inflamația a scăzut, iar animalele au avut rezultate mai bune la testele de memorie.
„Am reușit să accesăm acest mecanism târziu în viață, pentru șoareci, și tot a funcționat”, a declarat Gregor Bieri, PhD, cercetător postdoctoral în laboratorul lui Villeda și co-primul autor al studiului.
Descoperirile sugerează că dezvoltarea de medicamente capabile să taie proteine precum TNAP ar putea oferi o nouă strategie pentru a restabili bariera hemato-encefalică, chiar și după ce aceasta a fost slăbită de îmbătrânire.
„Descoperim biologia pe care cercetarea Alzheimer a ignorat-o în mare măsură”, a spus Villeda. „Ar putea deschide noi posibilități terapeutice dincolo de strategiile tradiționale care se concentrează aproape exclusiv pe creier.”