Физические упражнения могут смягчить депрессию, вызванную диетой с высоким содержанием жиров и сахара
Полученные данные дают ключевое понимание того, как можно оптимизировать меры по изменению образа жизни для поддержания психического здоровья в эпоху повсеместного потребления ультрапереработанных продуктов.
Исследовательская группа подвергала взрослых самцов крыс либо стандартному корму, либо ротационной "кафетерийной" диете, состоящей из различных продуктов с высоким содержанием жиров и сахара, в течение семи с половиной недель, причем половина каждой диетической группы имела доступ к беговым колесам. Такая экспериментальная схема позволила исследователям изолировать независимые и комбинированные эффекты качества питания и физической активности на функцию мозга и поведение.
Исследование показало, что добровольный бег в колесе оказывал антидепрессантоподобный поведенческий эффект в условиях некачественного питания, что позволяет предположить, что физическая активность может быть полезна для людей, потребляющих диету западного типа.
Профессор Нолан и ее коллеги применили нетаргетный метаболомный анализ для исследования содержимого слепой кишки, который показал, что «кафетерийная» диета кардинально изменяет метаболом кишечника, затрагивая 100 из 175 измеряемых метаболитов у малоподвижных животных. Физические упражнения проявили более избирательное действие, модулируя лишь часть этих изменений. Три метаболита, ранее связанные с регуляцией настроения, выделились своей реакцией: ансерин, индол-3-карбоксилат и дезоксиинозин — их уровень снижался под действием «кафетерийной» диеты, но частично восстанавливался благодаря физической нагрузке.
Для оценки различных аспектов функции мозга в исследовании использовался комплексный набор поведенческих тестов. Хотя «кафетерийная» диета сама по себе не привела к значительному ухудшению пространственного обучения или распознающей памяти у этих взрослых крыс, физические упражнения вызвали умеренные улучшения в пространственной навигации. Команда также изучила тревожноподобное поведение, обнаружив слабовыраженные анксиолитические эффекты физической нагрузки, не зависящие от состава рациона.
Анализ гормонов плазмы выявил выраженные метаболические изменения, которые соответствовали поведенческим находкам. «Кафетерийная» диета существенно повышала концентрации инсулина и лептина у малоподвижных животных, и эти изменения были значительно ослаблены под воздействием физических упражнений. Доктор Минке Нота, ведущий автор исследования, отмечает, что данная нормализация гормонального фона, вероятно, способствовала защитным эффектам физической активности против поведенческих изменений, вызванных диетой.
Исследование также выявило сложное взаимодействие между диетой и физической нагрузкой в отношении других метаболических гормонов. У животных на стандартном рационе упражнения повышали уровень циркулирующего глюкагоноподобного пептида-1 (ГПП-1), однако этот эффект подавлялся «кафетерийной» диетой. Напротив, физическая нагрузка повышала уровень пептида YY (PYY) именно у крыс, питавшихся по «кафетерийной» диете, что указывает на компенсаторные механизмы, которые, возможно, помогают поддерживать метаболический гомеостаз в условиях пищевой нагрузки.
Фактор роста фибробластов 21 (FGF-21) показал значительное повышение в ответ на «кафетерийную» диету независимо от физической активности, в то время как уровень глюкагона снижался в результате диетического вмешательства. Эти многогранные гормональные изменения подчеркивают сложность эндокринных реакций на факторы образа жизни и их потенциальную роль в опосредовании воздействия на функцию мозга.
Возможно, самым интригующим открытием исследования стало то, что «кафетерийная» диета предотвращала типичное для физических нагрузок увеличение взрослого гиппокампального нейрогенеза (образования новых нейронов), измеряемого по количеству двойкортин-позитивных клеток в зубчатой извилине. У животных на стандартном рационе физические упражнения значительно усиливали нейрогенез throughout гиппокампа — области мозга, участвующей в регуляции эмоций и памяти. Этот результат позволяет предположить, что качество питания может фундаментально изменять способность мозга извлекать пользу из физической активности на клеточном уровне.
Исследовательская группа провела корреляционный анализ для выявления взаимосвязей между конкретными метаболитами и поведенческими показателями. Несколько метаболитов слепой кишки, включая аминоадипиновую кислоту и 5-гидроксииндол-3-уксусную кислоту, показали отрицательную связь с когнитивными функциями. Эти корреляции не зависели от экспериментальных условий, что указывает на фундаментальную взаимосвязь между профилем метаболитов в кишечнике и функцией мозга.
Сопроводительная редакционная статья, написанная профессором Хулио Лисинио и его коллегами, подчеркивает клиническую значимость этих выводов, отмечая, что «физические упражнения оказывают антидепрессантоподобный эффект в условиях неправильного питания, что является хорошей новостью для тех, кому сложно изменить свой рацион». В статье особо отмечается, что данное исследование предоставляет биологическую основу для понимания того, почему физическая активность остается полезной даже тогда, когда улучшить питание оказывается трудновыполнимой задачей.
Данное исследование поднимает важные вопросы об оптимальной последовательности мер по изменению образа жизни. Полученные результаты позволяют предположить, что хотя физические упражнения могут приносить пользу для настроения независимо от качества питания, достижение полного нейропластического эффекта, вероятно, требует внимания к нутритивному статусу. Это имеет значение для разработки вмешательств, которые максимизируют как осуществимость, так и биологическое воздействие.
Следует учитывать ряд ограничений. Исследование проводилось исключительно на самцах крыс, а половые различия в метаболических и нейрогенных реакциях на диету и физические нагрузки хорошо документированы. Кроме того, семинедельный период вмешательства может не отражать долгосрочные адаптации, способные проявиться при хроническом воздействии. Будущие исследования, включающие самок животных, более длительные периоды вмешательства и дизайны «доза-эффект», помогут уточнить понимание этих сложных взаимодействий.
Данное исследование также открывает новые пути для изучения специфических метаболитов в качестве потенциальных терапевтических мишеней. Защитное действие физических упражнений на уровни ансерина, индол-3-карбоксилата и дезоксиинозина позволяет предположить, что эти соединения могут служить биомаркерами или даже терапевтическими агентами при аффективных расстройствах. Выявленные сильные корреляции между определенными метаболитами кишечника и поведенческими показателями подтверждают растущий интерес к оси «микробиота-кишечник-мозг» как к мишени для вмешательств в сфере психического здоровья.
Данное рецензируемое исследование представляет собой значительный шаг вперед в понимании биологических механизмов, связывающих питание, физическую активность и психическое здоровье, предлагая новые взгляды на то, как факторы образа жизни взаимодействуют на молекулярном и клеточном уровнях, влияя на функцию мозга. Полученные данные бросают вызов существующим парадигмам о взаимосвязи метаболического и психического здоровья, демонстрируя, что физические упражнения могут оказывать антидепрессантоподобные эффекты даже на фоне неправильного питания. Применяя инновационные метаболомные подходы в сочетании с комплексными поведенческими и нейробиологическими оценками, исследовательская группа получила данные, которые не только углубляют фундаментальные знания, но и предполагают практическое применение для решения проблем психического здоровья, связанных с современными моделями питания. Воспроизводимость и валидация этих результатов в процессе рецензирования обеспечивает их надежность и позиционирует их как основу для будущих изысканий. Эта работа является примером того, как передовые исследования могут преодолевать разрыв между фундаментальной наукой и практическим применением, потенциально оказывая влияние на людей, страдающих от аффективных расстройств, в ближайшие годы.
Ссылка на источник: