Ученые из Mass General Brigham и SUNY Upstate Medical University с помощью передового метода секвенирования РНК отдельных ядер (snRNA-seq) выяснили, какие именно клетки мозга активнее всего реагируют на физические нагрузки. Исследование проводили на мышах с моделью болезни Альцгеймера, а затем подтвердили результаты на человеческих образцах.

Оказалось, что упражнения особенно влияют на два типа клеток: микроглию (иммунные клетки мозга, связанные с болезнью) и особый вид астроцитов (клеток, окружающих сосуды).

Микроглия — это иммунные клетки мозга, которые удаляют поврежденные нейроны, бета-амилоид (белок, вызывающий Альцгеймер) и борются с воспалением. Их часто называют «дворниками мозга».

Результаты опубликованы в издании Nature Neuroscience.

Мы давно знали, что спорт защищает мозг, но не понимали, какие клетки за это отвечают и как это работает на молекулярном уровне, — говорит Кристиан Вранн, руководитель исследования.

Теперь у ученых есть детальная картина того, как упражнения меняют активность каждой ключевой клетки в гиппокампе — зоне, критически важной для памяти и одной из первых страдающей при Альцгеймере.

Мышей с моделью болезни заставляли бегать в колесе, и у них улучшалась память по сравнению с малоподвижными сородичами.

Анализ РНК тысяч отдельных клеток показал, что у активных мышей менялась работа микроглии и астроцитов, связанных с сосудами.

Также ученые обнаружили ген Atpif1, который регулирует образование новых нейронов.

То, что мы смогли влиять на нейрогенез через этот ген, доказывает перспективность нашего подхода, — поясняет Жоана да Роша, ведущий автор работы.

Проверка на человеческих образцах дала схожие результаты.

Теперь у нас есть мишени для будущей терапии, — добавляет Натан Такер, соавтор исследования.

Этот прорыв дает три ключевых преимущества:

• Точные мишени для лекарств — вместо общего «спорт полезен» мы теперь знаем, на какие клетки и гены нужно воздействовать.
• Подтверждение на людях — многие открытия на мышах не работают у человека, но здесь совпадение.
• Новый взгляд на астроциты — раньше их недооценивали, а теперь ясно, что они играют роль в защите мозга.

Главный недостаток — исследование проводили на мышах с искусственно вызванным Альцгеймером, а не на естественной модели. У людей болезнь развивается десятилетиями, а у грызунов — за месяцы. Кроме того, пока не ясно, как именно Atpif1 можно использовать в терапии: просто активировать его — недостаточно, нужен точный механизм доставки.

Ранее ученые открыли новый биомаркер усиления фибрилляции предсердий.