Гиппокампальный BDNF опосредует влияние физических упражнений на синаптическую пластичность и когнитивные функции

Мы обнаружили, что кратковременная физическая нагрузка улучшала когнитивные функции в водном лабиринте Морриса (MWM): животные, выполнявшие упражнения, значительно лучше обучались находить платформу и воспроизводили ее расположение по сравнению с малоподвижными животными контрольной группы. Поскольку физическая нагрузка повышала уровень нейротрофического фактора мозга (BDNF) — молекулы, играющей важную роль в синаптической пластичности, обучении и памяти, — мы решили выяснить, лежит ли BDNF-опосредованный механизм в основе способности физических упражнений улучшать гиппокамп-зависимое обучение. Для блокады BDNF в гиппокампе во время недельного периода добровольной физической активности использовали специфический химерный иммуноадгезин (TrkB-IgG), который имитирует рецептор BDNF TrkB и избирательно связывает молекулы BDNF. Затем в течение 5 последовательных дней проводили тестирование в водном лабиринте Морриса по 2 попытки в день, а через 2 дня — пробное испытание. Блокада действия BDNF устраняла положительное влияние физических упражнений на когнитивные функции: способность к обучению и воспроизведению у животных, выполнявших упражнения и получавших блокатор BDNF, снижалась до уровня малоподвижных контрольных животных. Ингибирование действия BDNF также устраняло влияние физических упражнений на нижестоящие системы, регулируемые BDNF и имеющие значение для синаптической пластичности, — белок, связывающийся с цАМФ-респонсивным элементом (CREB), и синапсин I. Только у животных, выполнявших упражнения, была выявлена связь между экспрессией CREB и BDNF и когнитивными функциями: у животных, обучавшихся быстрее всего и лучше всего воспроизводивших расположение платформы, отмечались наиболее высокие уровни экспрессии BDNF и соответствующие уровни мРНК CREB. Эти результаты свидетельствуют о функциональной роли CREB, регулируемого BDNF, в опосредовании вызванного физическими упражнениями улучшения обучения и памяти. Наши данные также указывают на возможный вклад синапсина I в этот BDNF-опосредованный механизм.