Couch Potato No más: cómo los beneficios del ejercicio se transfieren al cerebro

Couch Potato No más: cómo los beneficios del ejercicio se transfieren al cerebro

El envejecimiento cerebral es reversible.. ¿Cómo? ¿Por qué? ¿Y cuánto podemos rejuvenecer un cerebro ya envejecido?

Esa fue la única convicción y tres preguntas que me guiaron a lo largo de mi trabajo posdoctoral en la Universidad de California, San Francisco (UCSF).

Sí, esto no es como mis artículos habituales. Por primera vez, estoy cubriendo mi propio trabajo: un proyecto de pasión de varios años que abarca diversas formas de revertir el envejecimiento cerebral, sondear la intersección entre el cuerpo y la mente, y espero que algún día pueda ayudar a combatir la memoria aparentemente inevitable y el deterioro cognitivo Todos nos enfrentamos a medida que envejecemos.

Los resultados fueron publicados en Ciencias la semana pasada, en asociación con Alana Horowitz, candidata a doctorado, y bajo la dirección del Dr. Saul Villeda en el Departamento de Anatomía y el Centro Eli y Edythe Broad de Medicina de Regeneración e Investigación con Células Madre.

En resumen: el ejercicio, como correr, beneficia al cerebro que envejece de tal manera que se desempeña más como su yo más joven. Descubrimos que los componentes sanguíneos de ratones ejercitados, tanto adultos como adultos, pueden transferir los beneficios de la memoria y la regeneración cerebral a los ratones ancianos "adictos a la televisión". Sorprendentemente, el principal desencadenante de esa cascada estimulante del cerebro fue una proteína en el hígado, que luego ejerció su influencia en el cerebro a través de un complejo juego de teléfono molecular en la sangre que todavía no entendemos completamente.

La comida para llevar? Una autopista biológica de hígado a cerebro, impulsada por la acción mediante una carrera constante, es suficiente para revertir sustancialmente el envejecimiento cerebral, específicamente en el hipocampo, la raíz de la memoria que captura la historia de su vida, y una región que disminuye notablemente con la edad y la edad. en Alzheimer enfermedad. Al comprender mejor a los mensajeros de sangre involucrados, podríamos activar artificialmente esta vía y potencialmente proteger la esencia mental de lo que te hace a ti, incluso cuando tu cerebro se tambalea con la edad o la enfermedad.

Todavía estamos muy lejos de hacer un "ejercicio en una píldora antienvejecimiento". Sin embargo, el estudio se basa en otros para mostrar que restaurar la memoria en un cerebro envejecido con una droga no es una fantasía completa.

¿Suena loco? Así es como se hizo la salchicha.

El cruce de Matusalén

Los que me han seguido desde mis primeros días en el blog saben que estoy obsesionada con la intersección en el corazón de tres preguntas. Uno, ¿Cómo beneficia el ejercicio al cerebro?? Dos, lo que ralentiza la pérdida de memoria relacionada con la edad? Tres, ¿Cómo se regenera el cerebro??

Tuve la oportunidad de explorar esta intersección cuando me uní al laboratorio de Villeda en 2015. Luchando contra la necesidad de abandonar la academia, me sedujeron los hallazgos de él (y de otros equipos) de que el plasma, el componente acuoso de la sangre, menos las células sanguíneas, provenía de Los ratones jóvenes, cuando se inyectaron varias veces en los ancianos, fueron suficientes para estimular las capacidades regenerativas y las funciones de memoria de un cerebro envejecido.

Me hizo preguntarme: años de investigación muestran que la pérdida de memoria en el envejecimiento cerebral puede ralentizarse o incluso reservarse: "sangre joven" no está sola. El ejercicio aeróbico, como correr, es unidireccional. La restricción calórica es otra. O está limpiando las células "zombies", llamadas células senescentes, que ya no pueden realizar su acción habitual, sino que bombean químicos inflamatorios tóxicos a su entorno.

¿Cómo estos tratamientos, a menudo administrados o ejercidos sobre el cuerpo, influyen en el cerebro? ¿Hay mensajeros químicos en la sangre que atraviesan la barrera hematoencefálica, una película protectora de células muy unidas que aísla al cerebro de muchos componentes sanguíneos? ¿O hay un conductor enigmático en algún lugar del cuerpo que orquesta remotamente una sinfonía molecular que provoca la fuente de la juventud en el cerebro?

En la sangre

Debido a que el plasma sanguíneo parece transferir la “esencia de la juventud” al cerebro anciano (y al corazón, hígado y otros órganos) de los animales jóvenes, primero preguntamos: ¿la sangre también es portadora de factores pro-juveniles estimulados por el ejercicio?

Les dimos a ratones envejecidos, alrededor de 65 años en edad humana, ruedas rodantes en sus jaulas. Por suerte para nosotros, a los ratones les encanta correr cuando se les da la oportunidad. Seis semanas después, como un control de cordura, descubrimos que los ratones con una rueda para correr se desempeñaron mucho mejor que sus contrapartes descansando en múltiples pruebas de memoria, validando estudios previos que muestran que el ejercicio beneficia el envejecimiento del cerebro.

Luego rehicimos el experimento con otro grupo de ratones envejecidos. Esta vez, sin embargo, destilamos el plasma de los corredores y lo inyectamos en compañeros de cama sedentarios durante el transcurso de un mes. Este tratamiento semicrónico proporciona tiempo para que se regeneren los cerebros de los ratones viejos.

Verá, el hipocampo es especial porque es una de las dos regiones cerebrales que da lugar a nuevas neuronas durante la mayor parte de la vida, aunque la tasa disminuye con la edad. Las neuronas recién nacidas tardan en madurar e integrarse en los circuitos neuronales existentes, como cultivar una planta y trasplantarla a un ecosistema establecido. Si este proceso de renacimiento ocurre en humanos se debate profusamente. Sin embargo, las neuronas recién nacidas en roedores se han relacionado con un mejor rendimiento en varios aspectos de la memoria, por ejemplo, ¿dónde está mi automóvil y lo estacioné en el mismo lugar que ayer? Y se considera ampliamente una medida de rejuvenecimiento en el cerebro.

Sin hacer ejercicio un día, los ratones de edad avanzada inyectados con el plasma de los corredores obtuvieron mejores resultados en las pruebas de memoria, de forma similar a un humano de entre 30 y 40 años. Sus hipocampos agregaron más neuronas recién nacidas y aumentaron el nivel de una proteína protectora del cerebro superestrella llamada BDNF (factor neurotrópico derivado del cerebro). Pero el plasma es su propio ecosistema, con una mezcla salvaje de cientos de proteínas y otros factores, que van y vienen dependiendo del clima general del cuerpo. Entonces, ¿qué exactamente en el plasma de los ratones runner está causando este impulso cerebral?

En el hígado

Introduzca la proteómica mágica. Es una pantalla de enfoque de grandes datos que analiza cómo cambian los niveles de proteína después de ciertas manipulaciones, como el ejercicio. Nuestra pantalla se concentró en GPLD1, una proteína en el hígado.

Es raro. Nunca antes se había relacionado con el envejecimiento cerebral, la neurogénesis o el rejuvenecimiento. Pero Alana descubrió que si aumenta artificialmente la cantidad de GPLD1 en el hígado a través de la modificación genética en ratones de edad avanzada, recapitula los efectos del plasma que aumentan la memoria de los ratones ejercitados. Además, de manera similar a los ratones, descubrimos que GPLD1 es más alto en humanos de edad física activa en comparación con personas inactivas, allanando el camino para traducir nuestros resultados de ratones a hombres.

Se pone más raro. GPLD1 no entra al cerebro. Es demasiado grande y queda bloqueada por esa delgada película de células, la barrera hematoencefálica. Entonces, ¿por qué ayuda a un cerebro envejecido?

La respuesta parece ser una cadena de señalización molecular. La GPLD1, como enzima, funciona en otras proteínas que regulan la inflamación, incluida la sopa química tóxica que las células senescentes de los "zombis" arrojan en un cerebro envejecido.

Pero la verdad es que todavía lo estamos resolviendo. Lo que sí sabemos, sin embargo, es que el ejercicio tiene efectos vastos y diversos en todo el cuerpo. Estudios anteriores descubrieron que correr también estimula las células grasas y los músculos para beneficiar las funciones regenerativas y cognitivas del cerebro, y cada órgano utiliza sus propias "líneas telefónicas" moleculares. Sabemos que estas señales evitar disminución de la memoria relacionada con la edad.

Sin embargo, lo que hemos demostrado es que la autopista de información cuerpo a cerebro también puede contrarrestar Los efectos del envejecimiento cerebral. Significa que incluso el cerebro envejecido sigue siendo notablemente flexible y su deterioro no está escrito en piedra. También sugiere que algún día, podría ser posible administrar GPLD1 u otras moléculas que estimulan el cerebro a las personas mayores incapaces de hacer ejercicio y transferir esos efectos beneficiosos, sin que ellos abandonen el sofá.

¿Un cerebro de Peter Pan?

¿Que viene despues? Ya no estoy en la academia, pero mis tres preguntas originales sobre el envejecimiento cerebral y su reversión permanecen.

Uno: ¿cómo? La GPLD1, aunque es muy potente, no es la única molécula que une el cuerpo con el cerebro. El ejercicio también afecta los vasos sanguíneos y el flujo sanguíneo, la estructura ósea y esquelética, que combinados tienen un impacto en los procesos mentales. ¿Cuáles son esos caminos? ¿Qué tan prominentes son y cómo funcionan?

Dos: ¿por qué? El envejecimiento no es solo la pérdida de regeneración. La fábrica de energía de las células cerebrales, las mitocondrias, funciona mal. La inflamación estalla. Las células zombis senescentes se acumulan. ¿GPLD1 afecta alguna de esas características del envejecimiento?

Finalmente, el grande. Nuestro estudio muestra que la sangre transfiere los efectos rejuvenecedores cerebrales del ejercicio cuando se toma plasma de ratones maduros y viejos. Pero la sangre también tiene factores beneficiosos para el cerebro a favor de la juventud cuando se extrae de ratones jóvenes. ¿Podemos combinar los efectos del ejercicio y la juventud? Serían ratones perezosos envejecidos, recibiendo plasma de actividad física y ¿Los ratones jóvenes exhiben un nivel de rejuvenecimiento aún mayor que el ejercicio o la sangre joven sola? ¿Lo haríamos? ¿Cuánto tiempo atrás podemos invertir la rueda del tiempo cuando se trata del envejecimiento cerebral?

Credito de imagen: Fitsum Admasu en Unsplash

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