Бег исправляет то, что вредная пища разрушает в мозге

Ученые из Университетского колледжа Корка выявили конкретные метаболические механизмы, которые объясняют, каким образом физическая активность способна нейтрализовать вредное влияние западной диеты, характерной для кафе и фастфуда. Результаты исследования, опубликованного в журнале Brain Medicine, показывают, что бег снижает проявления депрессивного поведения, возникающие при питании с высоким содержанием жиров и сахара. Эти эффекты связаны с изменениями в уровне гормонов и метаболитов, вырабатываемых кишечником.

В эксперименте ученые наблюдали за взрослыми самцами крыс, которых на протяжении семи с половиной недель кормили либо стандартным кормом, либо так называемой "кафетерийной диетой", включавшей продукты с высоким содержанием жиров и сахара. При этом половине животных в каждой группе предоставили доступ к беговому колесу. Такая организация эксперимента позволила исследователям отдельно и в сочетании оценить влияние рациона и физической активности на работу мозга и поведение. Результаты эксперимента показали, что добровольный бег оказывает выраженный антидепрессивный эффект, даже если животные потребляют вредную пищу. Это позволяет предположить, что регулярная физическая активность может быть полезна и для людей, придерживающихся западного типа питания.

Применяя комплексный метаболомный анализ, команда изучила содержимое слепой кишки крыс и установили, что "кафетерийная" диета вызывает серьезные изменения в метаболизме кишечника. Из 175 исследованных метаболитов у малоподвижных животных значительные изменения наблюдались в 100 случаях. Физические упражнения затронули меньшее количество метаболитов, однако помогли частично восстановить нарушенный баланс. При этом уровень трех веществ, участвующих в регуляции настроения – ансерина, индол-3-карбоксилата и дезоксиинозина – снизился под воздействием вредного рациона, но вновь повысился благодаря физической активности.

Дополнительные данные были получены в результате поведенческих тестов, оценивающих обучение, память и эмоциональные реакции. Диета, основанная на "кафетерийном" питании, не оказала заметного влияния на пространственное обучение и распознавание, однако физическая активность слегка улучшила навигационные способности. Анализ крови показал выраженные гормональные изменения, отражающие наблюдаемые поведенческие сдвиги. У малоподвижных крыс, получавших "кафетерийную" пищу, уровень инсулина и лептина оказался значительно выше нормы, тогда как у животных, занимавшихся физической активностью, эти показатели были заметно ниже.

Ученые также обнаружили сложные взаимодействия между рационом и физической нагрузкой, затрагивающие другие гормоны, отвечающие за метаболическую регуляцию. Так, у крыс, получавших стандартный корм, тренировки повышали уровень глюкагоноподобного пептида-1 (ГПП-1), однако эта реакция была ослаблена у животных, питавшихся иначе. Напротив, повышение уровня пептида YY (PYY) наблюдалось только у крыс, придерживавшихся "кафетерийной" диеты, что указывает на возможное срабатывание компенсаторных гормональных механизмов, стабилизирующих обмен веществ при низком качестве питания. Кроме того, уровень фактора роста фибробластов 21 (FGF-21) значительно увеличивался под воздействием "кафетерийной" диеты вне зависимости от физической активности, тогда как уровень глюкагона, наоборот, снижался. В целом эти данные демонстрируют сложную гормональную сеть, через которую питание и физическая активность совместно влияют на метаболизм и работу мозга.

Наиболее интересным оказалось то, что "кафетерийная" диета блокировала обычное для взрослых животных усиление нейрогенеза в гиппокампе – образование новых нейронов, которое обычно вызывают физические упражнения. У крыс на стандартном корме тренировки, напротив, значительно повышали нейрогенез в этой области мозга, отвечающей за эмоции и память. Это указывает на то, что качество питания влияет на способность мозга извлекать пользу из физической активности.