Будь на волне! Будь с нами!

BDNF (brain-derived neurotrophic factor) - фактор питания мозга

Уверен, что каждому человеку, который интересуется своим здоровьем, важно знать не только органы и их физиологию, но еще и ряд важным молекул в своем теле. Сегодня хочу рассказать вам историю про BDNF.

BDNF (brain-derived neurotrophic factor) нейротрофический фактор мозга, т.е. фактор питания мозга. Эта удивительная молекула стимулирует рост нервных отростков, нейропластичность, помогает образованию новых нервных клеток. Существуют простые способы повлиять на ее образование. 

Дефицит BDNF является базовой причиной множества психических заболеваний, от депрессии, обсессивно-компульсивных расстройств до шизофрении.

Наш мозг – это не статическая, застывшая система. За четыре года IQ может вырасти на 21 пункт или снизиться на 18. Разница колоссальная: например, 110 пунктов - это "среднестатистический интеллект", а 130 - "одаренность".

Конечно, это крайние значения, но они демонстрируют, что ваш мозг – в ваших руках. Клетки в нашем теле сами по себе не растут, им нужны молекулярные сигналы — специальные белки, которые действуют на клеточные рецепторы, подталкивая клетки к тем или иным действиям.  

BDNF включает гены, контролирующие рост нервных клеток и формирование новых синапсов, а значит, и нервных цепочек, и он особенно активен в гиппокампе и коре, то есть в областях, отвечающих за обучение и память.

Было замечено, что и у животных и у человека уровень BDNF резко возрастает при физических упражнениях, что со скачком BDNF происходит прирост гиппокампа и улучшение когнитивных функций. Исследования показывают, что повышение уровня BDNF, ведет к улучшению короткой и длительной памяти. Высокий уровень физического и ментального здоровья ассоциируется с более высоким уровнем BDNF.

Индивидуальные полиморфизмы гена BDNF

Если вы сдавали генетический тест, то можете узнать, находитесь ли вы в группе риска. Есть разные полиморфизмы гена BDNF, которые оказывают влияние на его активность. Так, у каждого третьего есть вариант Т в снипе rs6265. К сожалению, есть и у меня, но в виде СТ, хорошо, что не гомозигота. У людей с этим вариантом гена чаще, чем у других, бывают депрессии, суицидальные настроения, интроверсии и синдром дефицита внимания. У 27 процентов носителей гена BDNF вариант rs6265-T нашли в одной из его копий. Версия СС снижает риск развития болезни Альцгеймера. Исследователи из Миланского университета обнаружили, что аллель Т в BDNF, то физические упражнения не действуют против стресса и тревожности.

Есть еще ряд снипов, менее изученных. Например, rs2049046. Снипы rs10835210 and rs2030324 связаны с повышенным риском интернализационных расстройств ( internalizing disorders), т.е. склонности переживать свои проблемы внутри. К ним относятся депрессии, тревожные расстройства, обессивно-компульсивные расстройства и др. Аллель A в снипе rs10835210 и C аллель в of rs2030324 повышают риск расстройств (OR = 1.877, P < 0.001; OR = 1.347, P < 0.05). 

Эволюция BDNF

Хоть мы считаем, что эволюция человека – это в первую очередь эволюция мозга, это не совсем так. По одной из гипотез человеческий мозг эволюционировал по мере того, как человек становился физически более выносливым.

Известно, что у более выносливых животных мозг больше, чем у менее выносливых (разумеется, если мы сравниваем животных примерно одинакового размера). С другой стороны, есть эксперименты по размножению грызунов-«атлетов». Особей, которые неутомимее прочих бегали в беличьем колесе, неоднократно скрещивали между собой, и в результате у потомков появлялись любопытные молекулярные особенности — у них повышался уровень разнообразных ростовых факторов, включая BDNF. 

Некоторые авторы (Linking brains and brawn: exercise and the evolution of human neurobiology David A. Raichlen, John D. Polk Proc. R. Soc.) считают, что когда наши предки стали охотиться, наиболее удачливыми оказывались те, кто мог долго и упорно бежать, преследуя раненую добычу.

Очевидно, самые выносливые особи получали эволюционное преимущество: они лучше питались, приносили добычу группе, пользовались популярностью у противоположного пола и т. д. Их гены переходили из поколения в поколение, в том числе и ген, обеспечивающий высокий уровень BDNF. Белок поначалу работал в мышцах, помогая расти нервам в них (вслед за усилением мышечной ткани должна была усилиться и её иннервация).

Однако потом избыток BDNF добрался до мозга, и он резко «пошёл в рост». Конечно, были и другие важные эволюционные факторы, сделавшие человека «мозговитым», но связь мышц и мозга через BDNF вполне могла сыграть свою роль.

Функции BDNF

BDNF – представитель семейства нейротрофинов. Нейротрофины – семейство структурно связанных, секретируемых белков, регулирующих выживание, дифференцировку и поддержание функций различных популяций периферических и центральных нейронов.

ВDNF действует на определенные нейроны центральной и периферической нервных систем, помогая выживать появляющимся нейронам, увеличивает численность и дифференциацию новых нейронов и синапсов.

В головном мозге он активен в гиппокампе, коре и в переднем мозге — областях, отвечающих за обучение и память. Также он выражен в сетчатке, моторных нейронах, почках, слюне и простате.

BDNF важен для долговременной памяти. Несмотря на то, что подавляющее большинство нейронов в мозге млекопитающих образуется внутриутробно, некоторые части взрослого мозга сохраняют способность создавать новые нейроны из стволовых клеток при процессе, называемом нейрогенез.

Насколько сильно он стимулирует нейрогенез? Так, инфузия BDNF в боковые желудочки мозга взрослых крыс приводит к удвоению (!!) числа новых нейронов в ольфакторной зоне (Zigova T, Pencea V, Wiegand SJ, Luskin MB. Intraventricular administration of BDNF increases the number of newly generated neurons in the adult olfactory bulb. Mol Cell 23 Neurosci. 1998;11:234–245).

Особенно высокий уровень экспрессии был обнаружен в областях как развивающейся, так и свойственной взрослым синаптической пластичности, таких, как гиппокамп и кора головного мозга.

Другим интересным свойством BDNF является то, что как его экспрессия, так и его секреция строго регулируются при развитии при нейрональной активности. BDNF значительно влияет на синаптическую передачу и вовлечен в возникновение долговременной потенциации.

Однако последние исследования показали, что BDNF действует не только как модулятор ионных каналов, но способен также сразу и быстро открывать натриевый канал, присвоив, тем самым, BDNF свойства классического возбудительного трансмиттера. Таким образом, BDNF, вдобавок к роли сильного нейромодулятора, предстает еще и как вещество, подобное возбудительному трансмиттеру, которое оказывает значительное влияние на мембранный потенциал покоя, нейрональную возбудимость, синаптическую передачу и принимает участие в образовании синаптической пластичности. 

Хоть эти белки, как следует из названия, синтезируются в нервных клетках и регулируют их развитие и деятельность. Например, нейротрофический фактор мозга BDNF влияет на обучение и память, его нехватка связана с ожирением и диабетом 2-го типа.

Однако после физических упражнений уровень BDNF в крови существенно возрастает, причем 70–80% этого количества потребляет мозг. В скелетной мускулатуре BDNF усиливает окисление жиров и регулирует регенерацию клеток. BDNF протеин найден в регионах головного мозга, которые отвечают за сытость, жажду, и вес тела. Скорее всего этот белок вносит вклад в эти процессы.

Стресс убивает BDNF 

Было показано, что воздействие стресса и стрессового гормона кортизолв приводит к снижению экспрессии BDNF у крыс, и если такой эффект длительно сохраняется, развивается атрофия гиппокампа. Как было отмечено, атрофия последнего и других лимбических структур имеет место и у лиц с хронической депрессией. 

BDNF принимает участие в процессах нейрональной пластичности, которые связаны с когнитивными функциями. И хотя в экспериментальных исследованиях было четко показано, что само по себе уменьшение уровня BDNF не приводит к депрессивному настроению или поведению, данные клинических исследований свидетельствуют о том, что у пациентов с депрессией отмечаются снижение активности BDNF или нейрональная дисфункция. То есть, депрессия связана с нарушением нейрональной пластичности. Более того, суицидальное поведение может быть следствием нарушенной нейрональной пластичности. 

BDNF играет критическую роль в росте, дифференцировке, поддержании синаптической пластичности нейронных систем. В ранее проведенных исследованиях были показаны меньшие концентрации BDNF при БДР, однако, несмотря на это, лишь в нескольких исследованиях изучали взаимосвязь сывороточного показателя BDNF и особенностей клинической симптоматики.

Целью исследования Satomura et al., результаты которого опубликованы в статье «Correlations between brain-derived neurotrophic factor and clinical symptoms in medicated patients with major depression» (он-лайн версия J Affect Disord 2011), было уточнить степень взаимосвязи различных симптомов депрессии с сывороточным содержанием BDNF. Отмечена значимая негативная корреляция показателя сывороточной концентрации BDNF и общего балла по шкале HAM-D, а также по субшкале «соматизация тревоги» у лиц с БДР. 

2 часа в день перестроят вам мозг

Как я уже писал, за четыре года IQ может вырасти на 21 пункт или снизиться на 18. Разница колоссальная: например, 110 пунктов - это "среднестатистический интеллект", а 130 - "одаренность". Конечно, это крайние значения, но они демонстрируют, что ваш мозг – в ваших руках.

Структурные изменения мозга можно заметить через десятки минут обучению чему-то новому. В исследованиях, зафиксированы изменения в гиппокампе уже после двух часов видеоигры. В экспериментах с крысами было установлено, что подобные изменения связаны именно с BDNF.

Поэтому 2 часа в день – и у вас происходят позитивные изменения не только на функциональном, но и на морфологическом уровне, ваш мозг меняется в прямом смысле этого слова. Sagi, Y., Tavor, I., Hofstetter, S., Tzur-Moryosef, S., Blumenfeld-Katzir, T., & Assaf, Y. (2012). Learning in the fast lane: New insights into neuroplasticity. Neuron, 73(6), 1195-1203.

Физическая активность

Любая физическая активность повышает уровень BDNF. Эксперименты на мышах показали: уровень сигнального белка остаётся высоким ещё в течение нескольких дней после «фитнеса». Даже 30-минутная прогулка 5 раз в неделю стимулирует выработку белка BDNF - нейротрофического фактора мозга, который подпитывает создание новых нейронов и синапсов в процессе обучения.

Если вы не занимаетесь физическими упражнениями, ваш мозг может не производить BDNF в достаточной степени. Если вы регулярно будете заниматься физическими упражнениями, уровень BDNF скорее всего поднимется. Чем чаще вы занимаетесь упражнениями, тем выше продукция BDNF.

Но интенсивные упражнения еще сильнее повышают BDNF. Аэробные упражнения с 60 - 70% усилением ритма сердца должны длиться не меньше 30 минут. Не ожидайте резкое повышение уровня BDNF после одного посещения спортивного зала. Некоторые гипотезы сводятся к тому, что вы получите значительное повышение уровня BDNF после нескольких месяцев регулярных упражнений

Даже однократное занятие физическими упражнениями может иметь эффект, но для достижения хорошего результата лучше сделать их постоянными. Скорее всего вовлекаясь в интенсивные физические упражнения для повышения уровня BDNF, вы усиливайте нейрогенез и помогаете расти новым клеткам мозга, облегчаете образование новых синаптических связей.

Краткая высокоинтенсивная физическая активность сильнее всего помогает поднять BDNF. К ней относятся спринты, интервальные тренировки, кроссфит, силовые виды спорта.

Научно проверено: спринт 3 минуты, 2 минут отдых, 3 минуты спринта – вуаля, 20% увеличение когнитивных способностей. (Neurobiol Learn Mem. 2007 May;87(4):597-609. Epub 2006 Dec 20. High impact running improves learning. Winter B, Breitenstein C) или Med Sci Sports Exerc. 2007 Apr;39(4):728-34. The effect of acute exercise on serum brain-derived neurotrophic factor levels and cognitive function.

Также отлично работают силовые виды спорта, в частности тяжелая атлетика. Она действует по такому же принципу, чем сильнее усилие в краткий промежуток времени, тем сильнее выработка BDNF. Чем больше мышечных групп вы задействуете в упражнении, тем лучше (базовые упражнения, а не изолированные!) Спринт! Метание! Прыжок! Толчек! Все, пошла работа! Любителей новых упражнений отсылаю к концепции animal movement (например, Go Wild, John J Ratey). 

Также отличным способом поднять BDNF являются танцы. Они поднимают BDNF намного сильнее, по сравнению с фитнесом. Evolution of Neuroplasticity in Response to Physical Activity in Old Age: The Case for Dancing Feb 2017 · Frontiers in Aging Neuroscience.

Питание и BDNF

Пищевое воздержание стимулирует выработку BDNF. Ваша цель - научиться получать удовольствие от небольшого чувства голода. Исследования показали, что при чеhtдующемся режиме питания у испытуемых наблюдаются повышенные уровни нейротрофического фактора мозга (brain-derived neurotrophic factor, или BDNF), который восстанавливает и защищает нейроны.

Когда вы голодны, ваш ум становится более активным и изобретательным — он начинает лихорадочно придумывать способы, как раздобыть пищу, как избежать опасностей и опередить конкурентов, чтобы выжить. 

Однако, ваши попытки поднять уровень BDNF могут быть бесполезными, если вы потребляете много рафинированного сахара и насыщенных жиров. Исследования показали, что и сахар и насыщенные жиры могут вести к структурным изменениям в мозгу, воздействуя через нейротрофины схожие с BDNF. Повышенное потребление чистого сахара и продуктов с высокой гликемической нагрузкой, ведет к снижению способностей к обучению и снижению гиппокампальных функций. Gomez-Pinilla, F., & Tyagi, E. (2013). Diet and cognition: Interplay between cell metabolism and neuronal plasticity. Ряд добавок повышает выработку BDNF. Это витамин Д, омега-3 жирные кислоты (в частности ДГК). 

Обогащенная среда и BDNF

Обогащенная среда, особенно позитивные социальные связи способствуют выработке BDNF. Термин “обогащенная среда” («enriched environment») подразумевает благоприятную обстановку жизнеобитания, включающую комфортно устроенное пространство, наличие пищи, возможность свободной поисковой активности.

В экспериментах на животных моделирование обогащенной среды включает приемы сенсорной стимуляции (визуальной, слуховой, обонятельной, тактильной), пищевое обеспечение, а также игровую стимуляцию, столь типичную для молодых особей.

В современной нейрофизиологии понятие “обогащенной среды” ассоциируется с повышенной пластичностью структур гиппокампа, включающей морфо-функциональные перестройки, которые влияют на когнитивные процессы и устойчивость организма к неблагоприятным влияниям. Если вы хотите повысить уровень BDNF, один из хороших способов это быть вовлеченным в социальную активность с молодого возраста.

Есть мнения, что раннее вовлечение в социальную активность делает нейронные связи более пластичными, что сказывается на их свойствах во взрослой жизни. J Neurosci Res. 2006 May 1;83(6):965-73. Early social enrichment augments adult hippocampal BDNF levels and survival of BrdU-positive cells while increasing anxiety- and "depression"-like behavior. Branchi I1, D'Andrea I, Sietzema 

Заключение

1. Стресс снижает выработку BDNF.

2. Физическая активность повышает BDNF, особенно высокоинтенсивная (спринт, поднятие тяжестей, интервальные тренировки). Нет сил поднимать? Танцуйте!

3. Пищевые ограничения повышают BDNF. Сахар и высокоуглеводные продукты снижают BDNF. 

4. Обогащенная среда повышает BDNF. Больше новых знакомств, путешествий, новых и интересных событий и мест!опубликовано econet.ru

Автор: Андрей Беловешкин