Titkos molekula: már sejtik, miért okosít a mozgás

Bár már eddig is számos kutatás eredménye valószínűsítette, hogy a mozgás nemcsak a testnek jó, de a szellemnek is, a mögötte rejlő mechanizmusról eddig csak feltételezések voltak. Mostanáig.

Rovatunkban többször írtunk már arról, hogy az edzés a fittség és az egészség megőrzése mellett a mentális képességek fejlesztésére, a korral együtt járó hanyatlás megelőzésére is kiválóan alkalmas. Korábbi bejegyzéseinkben olvashattak arról is, hogy a jóga pozitív hatással van az ember memóriabeli képességeire, a rendszeres mozgás pedig megelőzi vagy legalábbis enyhíti a sok idős ember életét megnehezítő demencia, illetve a kezdődő Alzheimer-kór súlyosbodását. Állatkísérletekben azt is kimutatták, hogy a rendszeresen futó egerek agyában több új idegsejt jön létre, mint a naphosszat csak tespedő társaikéban.

Az emberi szervezet működésével is kapcsolatba hozható kutatások végső értelme – kimondva vagy kimondatlanul – mindig az, hogy a megszerzett tudást a jövőben a gyógyításban is felhasználják. Ehhez azonban a jelenségek bizonyításán túl mindig fel kell tárni az őket irányító mechanizmust is, hiszen csak ezek megértése alapján lehet eredményes gyógyszert vagy terápiát tervezni az adott rendszer „meghibásodását” okozó betegség ellen.

Kiút a sötétből?

A testmozgás mentális hatásait illetően a kutatók eddig a sötétben tapogatóztak. Az amerikai Országos Egészségügyi Intézet (National Institute of Health, NIH) kutatói azonban most arról számoltak be, hogy megtalálták legalább az egyik olyan jelzőmolekulát, amelynek szerepe lehet abban, hogy az aktív életmód az elmére is rányomja a bélyegét – olvasható a New York Times egyik blogján.

Azt, hogy hol kell keresni ezt a vegyületet, elméleti okoskodással is meg lehetett határozni. Ennek során abból kell kiindulni, hogy az izomsejtek működésük közben energiát vesznek fel, ehhez tartalék tápanyagot, cukrot égetnek el. A megváltozott igénybevétel azt kívánja tőlük, hogy hirtelen gyökeres változáson menjen keresztül anyagcseréjük. Ennek során számos vegyületet, közöttük fehérjéket is termelnek, amelyeknek egy része kijut a sejthártyán keresztül a sejt közötti térbe, majd a véráramba. A keringési rendszeren keresztül ezek az anyagok eljuthatnak az agyba, csakhogy a fertőzések megelőzésére az agyi erekből korántsem egyszerű a molekuláknak kilépni, és bejutni a neuronokba. Ezt a szűrőmechanizmust hívjuk vér-agy gátnak. Ahhoz, hogy egy vegyület potenciálisan hatást tudjon kifejteni a sejtek működésére, meg kell tudnia közelíteni őket, tehát át kell hatolnia a vér-agy gáton. Ezért a kutatóknak csak azokra a molekulákra kellett koncentrálniuk, amelyek képesek erre.

Újra csak egerek

Ők is egereket, pontosabban első lépésben izolált egérizomsejteket használtak. Az izolált sejttenyészet abból a szempontból előnyös, hogy jól nyomon lehet követni, hogy a sejt működés közben milyen anyagokat vesz fel a környezetéből, illetve milyen vegyületeket választ ki oda. Csakhogy az idegi, hormonális szabályozás megszüntetésével nem mindig egyszerű elérni, hogy a sejt „normálisan”, a tőle elvárható módon funkcionáljon. Erre is van azonban megoldás, ebben az esetben olyan peptidjellegű (a fehérjéknél rövidebb aminosavláncokból álló) hatóanyagot adtak a Petri-csészéhez, amely az izomsejt anyagcseréjére úgy hatott, mintha intenzív aerob (erőnléti) edzést kellett volna végeznie.

Ezek után figyelték, hogy mit választ ki a sejt, majd ezeket a vegyületeket egy igen érzékeny műszerrel, tömegspektrométerrel elemezték. Ezt követően a felismert anyagok közül kiválasztották azokat, amelyek adott esetben képesek lehetnek átlépni a vér-agy gáton, majd ezek közül hosszas kísérletsorozat végén egy enzim, a katepszin–B került a kutatók látókörébe. Ezt a fehérjét már korábban is ismerték: tudták róla, hogy az izomsejtek termelik munka közben (és az izmok regenerációjában lehet szerepe), hogy képes átlépni a vér-agy gáton, és nem megfelelő koncentrációja számos betegséget okozhat. De hogy az agyi neurogenezisben, tehát az új idegsejtek létrejöttében is szerepet játszhat, arra nem sokan gondolhattak.

Fülön csípett molekula

Pedig a helyzet az, hogy amikor az idegsejtkultúrákhoz katepszin–B-t adtak, akkor a neuronok olyan fehérjék termelésével reagáltak, amelyek egyértelműen megnövekedett intenzitású neurogenezisre utalnak. A kutatócsoport német tagjai eközben állatokat, illetve embereket is vizsgáltak. Egerekkel, rhesusmajmokkal és emberekkel végeztettek szigorú és viszonylag hosszan tartó futásprogramot (az egereknek több hétig, a majmoknak és az embereknek több hónapig tartott a „kezelés” ezen formája). Ennek lezártával az összes alany szervezetében megnőtt a katepszin–B koncentrációja, és ezzel együtt jobban teljesítettek a memóriabéli és egyéb gondolkodást igénylő teszteken, mint a kontrollcsoport tagjai. Az embereknél még azt is sikerült kimutatni, hogy az edzés hatására létrejött erőnlét- és katepszin–B-koncentráció növekedésének mértéke korrelált a mentális teszteken mutatott javulással.

Ezt követően a kutatók olyan egereket hoztak létre biotechnológiai módszerekkel, amelyekben kikapcsolták a katepszin–B-termeléshez szükséges géneket. Ezután a génmódosított és a normális egereket egy hétig futtatták a mókuskeréken. Eredményként azt kapták, hogy a normális egyedek – a korábbiaknak megfelelően – az edzés hatására gyorsabban tanultak új ismereteket, és memóriájuk tovább őrizte meg a friss információkat. Ellenben azok a kísérleti állatok, amelyek genetikai hiányosságuk miatt az intenzív edzés dacára sem voltak képesek katepszin–B-t termelni, nem profitáltak ily módon az edzésből. Lassabban tanultak és gyorsabban felejtettek, mint a kontrollcsoport tagjai. Ebből nagy biztonsággal következtethetünk arra, hogy ennek a vegyületnek valóban van szerepe a testmozgás jótékony mentális hatásainak kialakításában. Ugyanakkor maguk a kutatók sem gondolják azt, hogy ez lenne az egyetlen olyan molekula, amely összeköti az izmokat és az agysejteket. Vélhetőleg egy nagyon bonyolult rendszer felszínét kezdtük csak karcolgatni.

mno.hu