В нашем предыдущем посте о долгосрочном потенцировании (ДП) мы рассмотрели основы ДП и почему это так важно для здоровой, оптимальной когнитивной функции.
Мы также обсудили различные факторы образа жизни, питания и другие факторы, связанные со здоровьем, которые могут влиять на то, как этот важный процесс, связанный с пластичностью, осуществляется в мозгу.
Оставив в стороне основы LTP, в этом посте мы обсудим некоторые потенциальные факторы образа жизни и пищевые добавки, которые, по мнению исследователей, могут влиять на LTP (и другие важные процессы мозга, связанные с пластичностью).
Образ жизни, диета и другие факторы, которые потенциально могут стимулировать LTP
Прежде чем мы перейдем к основному обсуждению, важно отметить несколько основных ограничений современной науки, лежащих в основе некоторых факторов и эффектов, описанных в разделах ниже.
Во-первых, следующие потенциальные эффекты веществ и соединений, перечисленных ниже, основаны исключительно на исследованиях на животных и клетках, и поэтому на данный момент недостаточно каких-либо соответствующих испытаний на людях.
Другими словами, это всего лишь потенциальные «отправные точки» для будущих клинических исследований на людях, и нельзя сделать твердых выводов о воздействии этих соединений на человека до тех пор, пока не будет проведено гораздо больше дополнительных исследований.
Поэтому, хотя некоторые из этих ранних результатов могут показаться многообещающими, важно иметь в виду, что доказательства в целом все еще слишком слабы, чтобы делать какие-либо окончательные выводы о влиянии этих веществ на здоровых людей.
Во-вторых, большая часть существующих данных исследований на животных получена из исследований животных с особыми заболеваниями, такими как повреждение головного мозга или экспериментально вызванные нейродегенеративные расстройства, или животных, нормальная мозговая деятельность которых была нарушена введением лекарств или других токсинов. Таким образом, исследования, подобные этим, не обязательно устанавливают, что данное соединение или вещество также будет иметь аналогичные эффекты в нормальных, «здоровых» условиях — по крайней мере, без дополнительных исследований.
Как всегда, если вы решите попробовать какой-либо новый образ жизни или изменить диету или поэкспериментировать с добавками, крайне важно сначала обсудить это со своим врачом! Это очень важно, потому что любые такие изменения могут иметь неожиданное взаимодействие с любыми ранее существовавшими у вас заболеваниями, и только квалифицированный медицинский работник обладает опытом и знаниями, чтобы помочь вам справиться с этими потенциальными проблемами.
Имея все это в виду, давайте посмотрим, что наука может сказать о различных подходах к образу жизни, диете и добавках, которые потенциально могут повлиять на процессы, связанные с пластичностью в мозге!
1) Упражнения
Упражнения играют очень важную роль в поддержании нашего здоровья и правильной работы мозга.
Некоторые преимущества упражнений могут быть связаны с их влиянием на долгосрочное потенцирование и другие механизмы, связанные с синаптической пластичностью. Например, некоторые предварительные исследования на животных показали, что упражнения могут значительно увеличить LTP и общую синаптическую пластичность у крыс. Однако было также замечено, что этот эффект исчезает, если крысы прекращают регулярные физические упражнения, что позволяет предположить, что для поддержания этого эффекта потребуются постоянные привычные упражнения [1, 2].
В связи с этим, еще одно раннее исследование на животных показало, что ежедневные умеренные физические нагрузки (в виде бега на беговой дорожке) могут потенциально противодействовать некоторым дефицитам, связанным с LTP, наблюдаемым в крысиной модели болезни Альцгеймера [3].
2) Пост
Определенные формы голодания («диетические ограничения») могут оказывать сильное воздействие на мозг. Например, голодание может индуцировать форму синаптической пластичности (с использованием нейропептида Y), которая помогает противодействовать снижению уровня глюкозы [4].
Во время голодания наблюдаются структурные изменения в нейронах, отвечающих за регуляцию чувства голода. К ним относятся увеличение размера нейронов и возбудимости их синапсов [5, 6]. Эти изменения связывают с активностью белков, поддерживающих изменения долгосрочного потенцирования [6].
Согласно одному предварительному исследованию на животных, ограничение калорий у мышей улучшает когнитивные функции. Это может быть опосредовано повышением активности глутамата, что, в свою очередь, может привести к стимуляции LTP. Основываясь на этих ранних результатах, некоторые исследователи даже предположили, что прерывистое голодание может даже иметь потенциал для предотвращения или обращения вспять некоторых форм возрастного снижения когнитивных функций [7] — хотя для полного подтверждения этого потребуется гораздо больше исследований на здоровых людях.
3) Берберин
Берберин — это натуральное питательное соединение, которое можно найти в различных растениях. Согласно некоторым предварительным исследованиям, берберин может иметь некоторый потенциал в лечении диабета (помогая регулировать уровень глюкозы в крови). Он также может иметь некоторые антиоксидантные эффекты [8].
Интересно, что пациенты с диабетом часто сообщают о когнитивных проблемах, особенно с обучением и памятью. Согласно одному исследованию на животных, берберин частично улучшает функции обучения и памяти у диабетических крыс, возможно, за счет стимуляции долгосрочного потенцирования и общей синаптической пластичности в гиппокампе [8].
Однако потребуется гораздо больше исследований, чтобы подтвердить эти эффекты у обычных людей, употребляющих берберин.
4) Липоевая кислота
Липоевая кислота участвует во многих метаболических процессах в организме. Она также иногда используется в качестве пищевой добавки из-за его предполагаемого антиоксидантного действия.
Согласно одному раннему исследованию на животных с моделями болезни Альцгеймера на мышах, липоевая кислота увеличивает доступность глюкозы, которая является основным источником энергии для клеток мозга. Этот эффект, в свою очередь, стимулирует долгосрочное потенцирование и другие важные формы синаптической пластичности, что считается одним из основных механизмов, которые могут способствовать нарушениям памяти, часто наблюдаемым у пациентов с болезнью Альцгеймера [9].
В другом исследовании на животных сообщалось, что липоевая кислота противодействует нарушениям LTP, вызванным отравлением свинцом у крыс, что предполагает потенциальный нейропротекторный эффект [10].
Соответственно, еще одним фактором, который может ухудшить работу мозга, является диета с высоким содержанием жиров. Согласно другому исследованию на животных, липоевая кислота защищает от нарушений LTP, вызванных диетой с высоким содержанием жиров у мышей [11].
Однако, хотя эти первоначальные результаты кажутся многообещающими, до сих пор об этих эффектах сообщалось только в исследованиях на животных. Также важно отметить, что эти эффекты липоевой кислоты наблюдались только в ответ на определенные формы токсичности или другие нарушения работы мозга, поэтому до сих пор не ясно, будут ли аналогичные эффекты наблюдаться у здоровых животных. Для полного подтверждения и расширения этих предварительных выводов потребуется гораздо больше исследований, особенно на здоровых людях.
5) Лютеолин
Лютеолин — это природное флавоноидное соединение, обнаруженное во многих растениях, включая брокколи, сельдерей, артишоки, розмарин и орегано [12].
Согласно одному предварительному исследованию на животных, лютеолин частично противодействует некоторым повреждениям головного мозга, вызванным лишением питательных веществ и/или кислорода (гипоксией) у крыс. Авторы этого исследования предполагают, что, по крайней мере, часть этого эффекта могла быть опосредована увеличением LTP, потенциально вызванным лечением лютеолином [13].
Авторы этого исследования также предположили, что в будущем лютеолин может иметь потенциал для лечения когнитивных симптомов, таких как нарушения памяти, наблюдаемые при некоторых нейродегенеративных расстройствах [13]. Тем не менее, это исследование все еще находится на очень ранней стадии, и потребуется гораздо больше исследований этого интересного флавоноидного соединения, прежде чем его можно будет принять в качестве официального лечения.
6) Женьшень
Одним из основных активных компонентов травы женьшеня является гинтонин.
Согласно некоторым предварительным данным исследований на животных и клетках, гинтонин может стимулировать долгосрочное потенцирование и другие процессы, связанные с синаптической пластичностью, особенно в клетках гиппокампа [14, 15].
Кроме того, женьшень также содержит ряд лизофосфатидных кислот (LPA). Согласно некоторым предварительным исследованиям на клетках, LPA могут индуцировать синаптическую пластичность путем связывания со специализированными рецепторами (рецепторы LPA) [14, 16].
Тем не менее, эти эффекты еще не наблюдались непосредственно у людей, поэтому пока невозможно прийти к каким-либо убедительным выводам о возможных когнитивных эффектах или потенциальных механизмах женьшеня у здоровых людей.
7) Ашвагандха
Ашваганда — это трава, которая, как сообщается, улучшает различные аспекты функции мозга и познания у пациентов с черепно-мозговыми травмами. Однако потенциальные задействованные механизмы остаются неизвестными.
Некоторые исследователи предположили, что эти эффекты могут быть вызваны потенциальными антиоксидантными эффектами ашваганды [17, 18].
Тем не менее, предварительные результаты одного исследования на животных на крысах могут свидетельствовать о том, что это может быть связано с потенциальной способностью ашваганды увеличивать количество рецепторов NMDA в нейронах, которые являются основным фактором стимуляции (индуцирования) синаптической пластичности в клетках головного мозга [19].
Тем не менее, потребуется гораздо больше исследований, чтобы подтвердить потенциальные когнитивные эффекты ашваганды, а также механизмы, которые потенциально могут быть задействованы.
8) Фисетин
Физетин — еще один растительный флавоноид, содержащийся во многих растениях, таких как лук, огурцы и клубника.
Некоторые предварительные исследования показывают, что физетин может влиять на функцию памяти, вероятно, посредством нескольких различных механизмов. Например, некоторые исследователи предположили, что физетин может играть роль в активации определенных белков, участвующих в «поздней фазе» LTP, таких как ERK и CREB [20].
В одном раннем исследовании на животных сообщалось, что добавка физетина может немного улучшить способность распознавания объектов у мышей [20]. Хотя этот предварительный вывод может свидетельствовать о том, что добавки с физетином могут иметь некоторые потенциальные когнитивные эффекты, потребуется гораздо больше исследований, чтобы выяснить, каковы его точные эффекты у здоровых людей.
9) Глицин
Глицин является важной аминокислотой, которая изучалась как потенциальный индуктор LTP в клетках головного мозга.
Например, исследования клеток показали, что химические вещества, которые избирательно блокируют глицин, также предотвращают долгосрочное потенцирование, предполагая, что активность глицина может иметь решающее значение для стимуляции синаптической пластичности в клетках головного мозга [21].
Хотя точные механизмы и пути все еще исследуются, некоторые ранние данные свидетельствуют о том, что глицин может действовать путем связывания с рецепторами NMDA, которые, в свою очередь, индуцируют LTP в нейроне, тем самым увеличивая его активность. Однако некоторые другие клеточные исследования показали, что роль глицина в LTP может быть связана со специализированными глициновыми рецепторами [22].
Пока неизвестно, окажет ли добавка глицина какой-либо значительный эффект на здоровых людей. Тем не менее, одно раннее исследование на животных показало, что прием глицина может частично улучшать некоторые когнитивные симптомы в крысиной модели шизофрении, и что этот эффект может включать увеличение LTP [22]. Тем не менее, для дальнейшего изучения этого вопроса потребуется гораздо больше исследований.
10) Форсколин
Форсколин — это натуральное соединение растительного происхождения, которое, как считается, частично действует за счет активации фермента аденилатциклазы, что, в свою очередь, повышает уровень белка циклического АМФ (цАМФ) в головном мозге. цАМФ — это белок, который, как известно, участвует в некоторых процессах, лежащих в основе «поздней фазы» LTP, что позволяет предположить, что форсколин потенциально может помочь индуцировать или стимулировать LTP [23].
Согласно одному раннему исследованию на животных, добавки форсколина частично нейтрализовали некоторые нарушения памяти, вызванные кислородным голоданием (гипоксией) у крыс. Авторы этого исследования предположили, что это могло быть связано как со стимуляцией LTP, так и с улучшением кровотока по всему мозгу [24].
Тем не менее, потенциальные эффекты и механизмы действия форсколина у здоровых людей еще недостаточно изучены, и поэтому пока невозможно прийти к каким-либо убедительным выводам о его эффективности в качестве добавки, улучшающей когнитивные функции.
11) Таурин
Согласно одному предварительному исследованию на клетках, незаменимая аминокислота таурин, как сообщается, частично помогает восстановить нарушенную LTP в клетках гиппокампа крысы, которые были химически повреждены (подвергнуты воздействию нейротоксинов) [25].
Точно так же одно раннее исследование на животных показало, что добавки с таурином могут помочь частично защитить от нарушения синаптической активности и когнитивных функций у крыс, страдающих от отравления свинцом [26].
Хотя потенциальные задействованные механизмы еще не известны, некоторые предварительные исследования клеток предполагают, что таурин может действовать, повышая уровни CREB, белка, который играет важную роль в «поздней фазе» LTP [27].
Однако некоторые другие данные свидетельствуют о том, что таурин может влиять на синаптическую пластичность только в присутствии кальция [27].
В целом, потребуется гораздо больше исследований, чтобы определить потенциальное влияние таурина на мозг, а также выяснить, применимы ли эти эффекты к обычным здоровым людям, принимающим его в качестве добавки.
12) Гинкго билоба
Согласно нескольким предварительным исследованиям на животных, добавки и экстракты травы гинкго двулопастного потенциально улучшают пространственную память и обучаемость у старых крыс и мышей [28, 29].
Однако данные об этих эффектах были противоречивыми — и не каждое исследование когнитивных эффектов гинкго двулопастного на животных наблюдало какие-либо заметные или значительные эффекты [30].
Хотя точные механизмы до сих пор неизвестны, некоторые исследователи предполагают, что, по крайней мере, часть этих потенциальных эффектов может быть связана со стимуляцией «ранней фазы» LTP некоторыми активными компонентами гинкго [28, 29].
13) Куркумин
Куркумин является основным компонентом обычной пряной куркумы и широко используется в качестве пищевой добавки для здоровья.
Согласно одному раннему исследованию на животных, добавки с куркумином частично противодействуют дефициту пространственной памяти, вызванному вирусом ВИЧ-1 у крыс. Авторы этого исследования предположили, что отчасти этот эффект может быть связан с потенциальными нейропротекторными эффектами куркумина, включая увеличение LTP в поврежденных клетках головного мозга [31].
Кроме того, предварительное исследование клеток показало, что куркуминоиды (соединения, полученные из куркумина) могут способствовать индукции LTP в клетках головного мозга крыс с болезнью Альцгеймера [32].
Тем не менее, потребуется гораздо больше исследований, чтобы увидеть, могут ли эти эффекты также применяться к здоровым людям, которые принимают добавки с куркумином.
14) Глюкоза
Глюкоза является основной формой энергии в головном мозге.
Считается, что из-за этой роли глюкоза играет важную роль в поддержке различных когнитивных функций, особенно в гиппокампе, области мозга, широко известной своей центральной ролью в обучении и памяти [33, 34].
Однако способность мозга эффективно использовать глюкозу для питания своих клеток также сильно зависит от уровня и активности инсулина [33].
Баланс важен, когда речь идет об уровнях глюкозы и инсулина.
Например, согласно одному исследованию на животных, инсулин помогает стимулировать долгосрочное потенцирование в мозге крыс, но слишком высокие уровни инсулина также связаны со значительным когнитивным дефицитом [35, 36, 37].
Точно так же некоторые данные также свидетельствуют о том, что как высокие, так и низкие уровни глюкозы могут нарушать когнитивные функции (возможно, влияя на LTP и другие важные процессы, связанные с пластичностью) [38].
15) Бакопа монье
Сообщалось, что трава Bacopa monnieri значительно увеличивает долгосрочное потенцирование в клетках мозга крыс [34].
Хотя точные механизмы еще полностью не изучены, некоторые исследователи предположили, что бакопа может действовать, влияя на уровни различных белков, необходимых для индукции синаптической пластичности в нейронах (таких как кальмодулин, протеинкиназа С и pCREB) [39].
Сообщалось также, что бакопа частично противодействует ухудшению памяти (амнезии), вызванному другими препаратами, такими как скополамин, у крыс [39].
Однако, поскольку в этих исследованиях рассматривались только изолированные клетки или животные, у которых нормальная активность мозга была изменена другими соединениями, нельзя сделать убедительных выводов о потенциальных когнитивных эффектах бакопы у здоровых животных или людей, и потребуются дополнительные исследования.
16) Эритропоэтин
Эритропоэтин — это гормон, который стимулирует выработку эритроцитов (процесс, называемый эритропоэзом).
Однако некоторые исследователи также предположили, что он может играть роль в мозге, где он может влиять на определенные когнитивные процессы, связанные с обучением и памятью.
Например, в одном очень предварительном клеточном исследовании сообщалось, что хроническое воздействие эритропоэтина на нейроны было связано с повышенной клеточной возбудимостью, что, возможно, предполагает LTP как потенциальный механизм [40].
Тем не менее, для изучения потенциальных когнитивных эффектов этого гормона потребуется гораздо больше исследований на животных и людях, и пока нельзя сделать никаких твердых выводов о них.
