Всего одна неделя питания с высоким содержанием жиров оказалась достаточной, чтобы вызвать изменения в мозге лабораторных мышей, связанные с ухудшением памяти. Исследователи обнаружили снижение уровня белка PQBP1, участвующего в регуляции генов, необходимых для нормальной работы нейронных связей. В экспериментах также удалось частично восстановить когнитивные функции с помощью лекарственного препарата и экспериментальной генной терапии.
Результаты опубликованы в научном журнале Molecular Psychiatry. Исследование раскрывает возможный механизм влияния высококалорийного питания на мозг, однако эксперименты проводились на животных. Поэтому пока неизвестно, возникают ли аналогичные изменения у людей за такой же короткий срок.
Что произошло в мозге за семь дней
Команда под руководством Хитоси Окадзавы из Токийского института науки изучала влияние высокожирового рациона на мозг мышей. Одну группу животных кормили обычным кормом, другую - пищей с высоким содержанием жиров и калорий. Последствия оценивали как после одной недели такого питания, так и после более продолжительного периода.
Даже через неделю у мышей снижался уровень PQBP1 в нейронах коры головного мозга. Этот белок участвует в альтернативном сплайсинге - процессе, позволяющем клеткам формировать разные варианты РНК на основе одной генетической инструкции. Благодаря ему регулируется производство белков, необходимых для работы организма.
В исследовании изменения затронули гены, связанные с синапсами - структурами, через которые нервные клетки передают сигналы друг другу. Учёные обнаружили нарушения в работе нескольких генов, участвующих в передаче сигналов между нейронами.
Наблюдения за мозгом животных также показали сокращение числа дендритных шипиков - небольших структур на отростках нейронов, многие из которых участвуют в формировании синаптических контактов. У мышей, получавших высокожировой рацион, эти структуры исчезали быстрее. Такие изменения могут нарушать работу нейронных сетей, необходимых для обучения и запоминания информации.
Как питание связано с изменениями в мозге
Чтобы выяснить, почему уровень PQBP1 снижался, исследователи изучили белок PPARγ, регулирующий активность определённых генов. В нормальных условиях он способствует выработке PQBP1. Однако эксперименты показали, что инсулин может ослаблять этот эффект.
Высокожировое питание у мышей сопровождалось метаболическими изменениями, включая повышение уровня глюкозы и инсулина в крови. Исследователи предположили, что связанные с этим процессы могут нарушать работу PPARγ и снижать выработку PQBP1. В результате меняется регуляция генов, отвечающих за нормальное функционирование синапсов.
Учёные проследили эту цепочку на нескольких уровнях: от изменений регуляции белка до нарушений в работе генов, связанных с передачей сигналов между нейронами. Это позволило предложить объяснение того, как изменения обмена веществ могут отражаться на работе мозга. При этом данный механизм не обязательно является единственной причиной наблюдавшихся нарушений.
Память удалось частично восстановить
На следующем этапе исследователи проверили, можно ли уменьшить последствия высокожирового питания. Для этого они использовали пиоглитазон - препарат, применяемый при лечении сахарного диабета второго типа. Он активирует PPARγ, участвующий в регуляции выработки PQBP1.
В экспериментах препарат улучшал результаты мышей в тестах на пространственную память и другие формы запоминания. В тканях мозга также наблюдались признаки восстановления синаптических связей. Эффект отмечался и в экспериментах, в которых лечение начинали после периода высокожирового питания.
Отдельно учёные применили экспериментальную генную терапию. С помощью модифицированного вирусного вектора они доставляли в клетки мозга ген PQBP1. Это вмешательство также помогло улучшить показатели памяти и состояние нейронных связей у животных.
Результаты указывают на важную роль PQBP1 в обнаруженных нарушениях. Однако оба подхода изучались в экспериментальных условиях. Они не являются доказанными способами профилактики или лечения проблем с памятью у людей.
Что это означает для человека
Исследование не доказывает, что неделя жирной пищи вызывает ухудшение памяти у человека. Учёные не проводили аналогичных экспериментов с участием людей и не установили, за какое время питание может приводить к сопоставимым молекулярным изменениям в человеческом мозге.
Авторы также отмечают, что снижение уровня PQBP1 ранее обнаруживали в нейронах людей с болезнью Альцгеймера. Это делает белок потенциально важным объектом дальнейших исследований. Однако совпадение отдельных молекулярных изменений не доказывает, что высокожировое питание само по себе приводит к болезни Альцгеймера или деменции.
Главный результат работы заключается в том, что у мышей изменения в механизмах, связанных с функционированием нейронных связей и памятью, возникли уже после короткого периода высокожирового питания. Следующий вопрос - насколько эти процессы применимы к человеку и можно ли использовать выявленный механизм для разработки методов лечения.
