CC BY
44© Коллектив авторов, 2022 https://doi.org/10.29296/24999490-2022-04-04
РОЛЬ ФИЗИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ В ПРОЦЕССАХ НЕЙРОГЕНЕЗА В ГИППОКАМПЕ
А.В. Виноградова, П.А. Смирнова, З.Ю. Яковчук, О.П. Тучина
ФГАОУ ВО «БФУ им. Иммануила Канта», Образовательно-научный кластер «Институт медицины и наук о жизни (МЕДБИО)», Высшая школа живых систем, Лаборатория синтетической биологии, Российская Федерация, 236041, Калининград, ул. Университетская, д. 2
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Виноградова Анна Вячеславовна — аспирант Высшей школы живых систем БФУ им. Иммануила Канта. Тел.: +7 (906) 23261-97. E-mail: anna.vinogradova.97@yandex.ru. ORCID: 0000-0003-4825-458X
Смирнова Полина Андреевна — магистрант Высшей школы живых систем БФУ им. Иммануила Канта. Тел.: +7 (996) 61697-40. E-mail: sp.polinasmirnova@gmail.com. ORCID: 0000-0002-9685-6860
Яковчук Злата Юрьевна — магистрант Высшей школы живых систем БФУ им. Иммануила Канта. Тел.: +7 (999) 566-4518. E-mail: zlata.yakovchuk.ur@gmail.com. ORCID: 0000-0003-2133-175X
Тучина Оксана Павловна — зав. Лабораторией синтетической биологии Высшей школы живых систем БФУ им. Иммануила Канта. Кандидат биологических наук, доцент. Тел.: +7 (905) 247-50-63. E-mail: otuchina@kantiana.ru. ORCID: 0000-0003-14801311
Целью настоящего обзора являлось определение роли физической активности как неотъемлемого компонента обогащения среды в процессах нейрогенеза в гиппокампе грызунов.
Материал и методы. Поиск полнотекстовых материалов производился в базах данных Medline (PubMed) и Scopus за последние 15 лет.
Результаты. Физическая активность может влиять на нейрональных предшественников в зубчатой извилине гиппокампа действуя, вероятно, через несколько молекулярных механизмов: 1) увеличение системной концентрации продуктов гликолиза (в первую очередь лактата) способствует усилению кровоснабжения зубчатой извилины, а также ангиогенезу; 2) выделяемые мышцами миокины стимулируют экспрессию нейротрофических факторов, таких, как нейротрофический фактор мозга BDNF; 3) уменьшение количества адипоцитов и снижение концентрации лептина при регулярных тренировках изменяют лейкопоэз, ингибируя пролиферацию потенциально провоспалительных лейкоцитов; 4) стимуляция блуждающего нерва способствует регуляции системного воспаления и деполяризации гранулярных клеток, что, вероятно, стимулирует дифференциацию нейрональных предшественников.
Заключение. Физическая активность вне зависимости от других компонентов обогащенной среды стимулирует пролиферацию и выживание нейрональных предшественников зубчатой извилины гиппокампа.
Ключевые слова: физическая активность, нейрогенез, нейрональная пластичность, гиппокамп, зубчатая извилина
THE ROLE OF PHYSICAL ACTIVITY IN THE PROCESSES OF NEUROGENESIS IN THE HIPPOCAMPUS A.V. Vinogradova, P.A. Smirnova, Z.Y. Yakovchuk, O.P. Tuchina
Immanuel Kant Baltic Federal University, Educational and scientific cluster «Institute of Medicine and Life Sciences (MEDBIO)», High School of Life Sciences, Laboratory for Synthetic biology, Russian Federation, 236041, ul. Universitetskaya, 2, Kaliningrad
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Vinogradova Anna Vyacheslavovna — PhD student High School of Life Sciences, Immanuel Kant Baltic federal University. Tel.: +7(906) 232-61-97. E-mail: anna.vinogradova.97@yandex.ru. ORCID: 0000-0003-4825-458X
Smirnova Polina Andreevna — master student High School of Life Sciences, Immanuel Kant Baltic federal University. Tel.: +7 (996) 616-97-40. E-mail: sp.polinasmirnova@gmail.com. ORCID: 0000-0002-9685-6860
Yakovchuk Zlata Yuryevna — master student High School of Life Sciences, Immanuel Kant Baltic federal University. Tel.: +7 (999) 566-45-18. E-mail: z.lata.yakovchuk.ur@gmail.com. ORCID: 0000-0003-2133-175X
Tuchina Oksana Pavlovna — head of laboratory for Synthetic biology, High School of Life Sciences, Immanuel Kant Baltic federal University. PhD, docent. Tel.: +7(905) 247-50-63. E-mail: otuchina@kantiana.ru. ORCID: 0000-0003-1480-1311
The purpose of this review was to determine the role of physical activity as an integral component of environmental enrichment in the processes of neurogenesis in the rodent hippocampus.
Material and methods. The full-text search has been carried out in the Medline (Pubmed) and Scopus databases over the past 15 years.
Results. Physical activity affects neuronal precursors of the dentate gyrus of the hippocampus, probably acting through several molecular mechanisms: 1) an increase in the systemic concentration of glycolysis products (primarily lactate) promotes increased blood supply to the dentate gyrus and angiogenesis; 2) muscle-released myokines stimulate the expression of neurotrophic factors such as brain-derived neurotrophic factor BDNF; 3) a decrease in the number of adipocytes and a decrease in the concentration of leptin with regular training changes leukopoiesis, inhibiting the proliferation of potentially pro-inflammatory leukocytes; 4) stimulation of the vagus nerve contributes to the regulation of systemic inflammation and depolarization of granule cells, which probably stimulates the differentiation of neuronal progenitors.
Conclusion. Physical activity, regardless of other components of the enriched environment, stimulates the proliferation and survival of neuronal precursors of the dentate gyrus of the hippocampus.
Key words: physical activity, neurogenesis, neuronal plasticity, hippocampus, dentate gyrus
ВВЕДЕНИЕ
Изучая механизмы, лежащие в основе индивидуальных различий в поведении линейных крыс, Rosenzweig и соавт. (1960) обнаружили, что количество ацетилхолинэстеразы и активность фермента в коре больших полушарий, а также толщина затылочной доли варьировали в зависимости от приобретенного животными индивидуального опыта [1]. Эти данные привели к серии исследований о влиянии условий содержания животных на пластичность мозга. Первое упоминание «обогащенной», или «сложной» среды появляется в работе Rosenzweig с соавт. (1962), где приводится протокол создания соответствующих условий: «обогащенная среда» подразумевает содержание группы из 10 животных одного пола в большой клетке с лабиринтом, а также замену игрушек каждые 2 дня, в то время как «обедненная» среда — это небольшие индивидуальные клетки без лабиринтов, игрушек и контактов с другими животными [2]. Rosenzweig и соавт. (1962) обнаружили, что крысы, содержавшиеся в условиях обогащенной среды в течение 1 мес, значительно лучше справляются с задачей нахождения корма в лабиринте по сравнению с животными, которых содержали в обедненных условиях [2, 3]. Более того, в условиях обогащенной среды в затылочной доле коры больших полушарий крыс увеличивается синтез РНК и белков [4]. Ferchmin и Bennett (1975) показали, что для проявления индуцированных средой изменений в мозге необходим непосредственный контакт с объектами, так как крысы, содержавшиеся в обедненных условиях, но имевшие возможность наблюдать за животными в обогащенной среде, не демонстрировали характерных изменений [5].
Начиная с 1960-х гг., число работ, посвященных влиянию среды на процессы нейрональной пластичности, возрастает. Основные направления исследований в этой области включают изучение эффекта среды на экспрессию различных генов, уровень нейрогенеза, а также возможности использования «сложной» среды в качестве терапии, например, после инсульта, травмы мозга или при депрессивных расстройствах [6]. Однако будучи «сложной», обогащенная среда не имеет однозначного определения, и поэтому протоколы ее создания могут различаться. Более того, в большинстве исследований обога-
щенную среду сравнивают со «стандартными» условиями содержания животных, которые в некоторых случаях мало отличаются от «обедненных». Таким образом, возникает вопрос, являются ли стандартные условия содержания лабораторных крыс и мышей на самом деле обедненными, а «обогащенные» — стандартными или более приближенными к естественной среде обитания? С другой стороны, инбредные линии лабораторных животных поколениями содержатся в условиях вивария, что является для них естественной средой? Известно, например, что базовый уровень нейрогенеза в зубчатой извилине гиппокампа отличается у разных инбредных линий мышей [7, 8], будут ли наблюдаться различия в процессах нейрональной пластичности в ответ на обогащение среды обитания?
Протоколы обогащения среды для лабораторных животных обычно включают несколько компонентов, стимулирующих:
♦ физическую активность (наличие дополнительного пространства и(или) колес для бега);
♦ исследовательскую активность (лабиринты, игрушки);
♦ социальные взаимодействия (возможность контактов с другими животными своего и/или противоположного пола).
Rosenzweig с соавт. (1978) отметили, что комбинация этих компонентов — неотъемлемая черта создания «обогащенной» среды [9]. Так, наличие только социального обогащения не приводит к изменениям активности ацетилхолинэстеразы или толщины церебральной коры [9]. Сложность в понимании клеточных и молекулярных механизмов влияния среды на процессы нейрональной пластичности состоит в том, чтобы выделить роль отдельных компонентов среды, а также определить молекулярные механизмы, обеспечивающие кумулятивный эффект нескольких факторов. Настоящий обзор посвящен роли физической активности как неотъемлемого компонента обогащения среды в процессах нейрональной пластичности гиппокампа.
Физическая активность и пролиферация клеток
Обогащенная среда подразумевает наличие дополнительного пространства, колес для бега, лестниц, что стимулирует локомоторную активность животных. Praag и соавт. (1999) исследовали груп-
пы мышей, содержавшихся в разных условиях: в стандартных клетках (контрольная группа), в условиях с обогащенной средой, а также в стандартных клетках с колесами для бега или с ежедневными тренировками в водном лабиринте Морриса [10]. Используя интраперитонеальные инъекции аналога тимидина — бромдезоксиуридина (Вгёи) для оценки уровня пролиферации, авторы продемонстрировали, что число Вгёи+ клеток в зубчатой извилине гиппокампа спустя 1 день после последней инъекции существенно возрастает только в группе мышей, содержавшихся в стандартных клетках с колесами для бега, а спустя 4 нед — также в группе с обогащенной средой [1]. Таким образом, бег сам по себе способствует пролиферации клеток в зубчатой извилине гиппокампа безотносительно других компонентов среды. Интересно, что количество Вгёи+ клеток у бегунов спустя 1 день после инъекции было существенно больше, чем в условиях обогащенной среды, которая также включала колеса для бега. Возможно, что в обогащенной среде животные проводили больше времени, исследуя другие объекты.
Взаимосвязь пролиферации с характером и длительностью физической нагрузки
В экспериментах на крысах с использованием принудительных физических нагрузок существенных различий в количестве Вгёи+ клеток в зубчатой извилине гиппокампа по сравнению с контрольной группой выявлено не было [11]. Можно предположить, что полученные результаты объясняются тем, что при принудительных нагрузках животные испытывают стресс. 1поие с соавт. (2015) показали, что на уровень кортикостерона в плазме крови влияет интенсивность нагрузки (принудительный бег в колесе на скорости 40 м/мин) (интенсивная нагрузка) значимо повышает уровень кортикостерона, в то время как бег 15 м/мин. (умеренная нагрузка) существенно не изменяет уровень гормона [12]. При этом объем зубчатой извилины значимо увеличивается как при интенсивной, так и при умеренной нагрузках, а количество Вгёи+ клеток, а также клеток, иммунореактивных к Вгёи и маркеру зрелых нейронов КеиК, увеличивается только при умеренной нагрузке. Увеличение объема нервной ткани может происходить за счет активации ангиогенеза, а также пролиферации глиальных клеток, в частности, астроцитов или образовании астроцитами новых отростков. Таким образом, умеренная принудительная нагрузка способствует пролиферативной активности и нейрогенезу в зубчатой извилине крыс. Интенсивность нагрузки также влияет на транс -криптомный профиль гиппокампа: умеренный, а не интенсивный бег способствует повышению экспрессии транспортеров холестерола и жирных кислот (АРОЕ и CD36), генов, вовлеченных в синтез белка (ЮБ2 и ШБ1), а также провоспалитель-ного цитокина интерлейкина-1 (ИЛ-1) [12]. АРОЕ
является регулятором синаптической пластичности, так как обеспечивает транспорт холестерола от астроцитов к нейронам [13].
Неоднозначность результатов некоторых исследований о влиянии физических нагрузок на уровень пролиферации в гиппокампе [14—16] может быть связана не только с характером нагрузки (принудительная или произвольная, умеренная или интенсивная), но также с временными рамками эксперимента. Так, Clark и соавт. (2010) в исследовании на мышах показали, что средняя дистанция, которую животные произвольно пробегают за день, увели -чивается в течение первых 20 дней и затем остается неизменной, при этом с увеличением нагрузки существенно повышается и уровень пролиферации клеток в зубчатой извилине, однако после 20 дней бега митотическая активность снижается [16]. Гистологические исследования спустя 25 дней после последней инъекции BrdU продемонстрировали, что бег удваивает количество выживших нейробластов независимо от того, появились ли клетки в течение первых 5 дней физических нагрузок или спустя 20 дней, когда пролиферация в зубчатой извилине существенно снизилась [16]. Более того, Clark с соавт. (2010) продемонстрировали, что 12—18% BrdU+ клеток у бегунов начинают экспрессировать NeuN уже через 24 ч после последней инъекции. Таким образом, увеличение уровня нейрогенеза при систематических физических нагрузках связано не со стойким увеличением пролиферации, а скорее с повышенной выживаемостью нейробластов и, возможно, более быстрым их созреванием.
Физическая активность и энергообмен в гиппокампе
Но каковы молекулярные механизмы влияния физических нагрузок на нейрональную пластичность в гиппокампе? При физических нагрузках возрастает системная концентрация продуктов гликолиза (лактат, пируват) и липолиза (глицерол и жирные кислоты), а также аминокислот (аланин, глутамин) и кетоновых тел (ß-гидроксибутират) [17]. Лактат и ß-гидроксибутират предположительно могут служить источниками энергии для нейронов в случае недостатка глюкозы [18] и транспортируются в мозг посредством монокарбоксилатных транспортеров MCT [19]. Takimoto и Hamada (2014) показали, что при физических нагрузках в церебральной коре и гиппокампе крыс возрастает экспрессия MCT1, 2 и 4, а также транспортера глюкозы GLUT1 [20]. MCT1 экспрессируется в клетках эндотелия и астроцитах, MCT4 — в астроцитах и MCT2 — в нейронах. Согласно Mason (2017), глюкоза проникает через клетки эндотелия сосудов в астроциты посредством работы GLUT1, астроциты образуют пируват и лактат, последний затем транспортируется непосредственно нейронам через MCT4 и MCT2 [21]. Возможно, во время физических нагрузок лактат транспортируется непосредственно через клетки эндотелия в астро-циты и затем в нейроны. Morland и соавт. (2017)
показали, что бег в колесе, а также подкожные инъекции L-лактата, имитирующие метаболические изменения при физических нагрузках, способствуют повышению экспрессии рецептора лактата HCAR1 в фибробластах, входящих в состав сосудов, кровос-набжающих мозг, а также в перицитах церебральных сосудов мышей [22]. Активация HCAR1 приводит к увеличению уровня васкулярного эндотелиаль-ного фактора роста А (VEGFA) и, соответственно, ангиогенезу, что, в свою очередь, способствует лучшему кровоснабжению нервной ткани. Исследования показывают, что бег способствует усилению кровоснабжения зубчатой извилины [23]. Kobilo с соавт. (2011) продемонстрировали, что фармакологическая активация мышечных волокон с помощью AICAR способствует значительному повышению уровня нейрогенеза в зубчатой извилине гиппокам-па мышей [24].
Взаимосвязь миокинов и экспрессии нейротрофиче-скихфакторов
Скелетные мышцы можно рассматривать как секреторные органы, которые выделяют сигнальные молекулы — миокины — посредством ауто-, пара- и эндокринных механизмов [25]. В покое миокины способствуют дифференциации и регенерации мышц [26], а во время физических нагрузок выделяются в кровь и воздействуют на функционирование желудочно-кишечного тракта, кожи, мозга и других органов [27]. Такие миокины как инсулиноподобный фактор роста-1 (IGF-1) [28] и иризин [29] стимулируют пролиферацию в гиппокампе, ингибируют процессы нейровоспаления, а также способствуют увеличению уровней экспрессии нейротрофических факторов. Ding с соавт. (2006) заблокировали рецептор IGF-1 в гиппокампе крыс и продемонстрировали снижение экспрессии нейротрофического фактора мозга — BDNF [30]. BDNF стимулирует нейрогенез и синаптическую пластичность в зубчатой извилине через активацию CAMK-II-MAPK и сигнального пути CREB [31, 32]. Chen и Russo-Neustadt (2005) показали, что ежедневный произвольный бег в колесе в течение 2 нед увеличивает количество BDNF, а также компонентов сигнального пути, способствующего выживанию нейробластов, — PI3K/Akt в гиппокампе крыс [33]. Схожие результаты получены Hu с соавт. (2013), которые зарегистрировали повышение уровней экспрессии BDNF и NGF в гиппокампе мышей, приводящее к увеличению количества мРНК компонентов каскада GSK3p/Akt [34]. Главным источником BDNF в тканях мозга считаются глиальные клетки, такие как астроциты и микроглия [35]. BDNF свободно проникает через гематоэнцефалический барьер и предположительно 70—80% фактора, циркулирующего в крови, синтезируется клетками мозга [36]. Однако источник повышенного уровня BDNF при физических нагрузках является предметом дискуссий [37]. Так, исследования показывают, что BDNF секретиру-ется скелетными мышцами во время сокращений [38,
39], поэтому возможность его прямого воздействия на стволовые клетки зубчатой извилины исключать нельзя.
Физическая активность и провоспалительные цито-кины
Регулярная физическая активность влияет на работу иммунной системы. Frodermann и соавт. (2019) продемонстрировали, что регулярный произвольный бег в течение 6 нед снижает вес (и, соответственно, число адипоцитов) и пролиферацию CD48CD150+ и CD48CD150- лейкоцитов у мышей, не изменяя при этом пролиферацию эритробластов [40, 41]. Уменьшение числа адипоцитов способствовало снижению уровня выделяемого ими лептина, что, в свою очередь, стимулировало экспрессию генов Cxcl12, Vcaml, Scf и Angptl в клетках костного мозга, экспрессирую-щих рецептор лептина [40, 41]. Таким образом, регулярный бег снижает пролиферацию лейкоцитов как миелоидной, так и лимфоидной линии и, по всей видимости, предрасположенность к развитию хронических воспалительных реакций. Peppier и соавт. (2016), исследуя мышей с липополисахарид-индуцирован-ным сепсисом, обнаружили, что бег в течение десяти недель снижает количество провоспалительных цитокинов в печени [42]. Если регулярные физические нагрузки оказывают системный противовоспалительный эффект, то есть модулируют концентрацию про- и(или) противовоспалительных цитокинов в периферической крови, это также может влиять на уровень нейрогенеза. Известно, что иммунные клетки и выделяемые ими молекулы модулируют процессы нейрональной пластичности [43]. Так, блокада системного воспаления с помощью индометацина восстанавливает уровень нейрогенеза у мышей, перенесших краниальное облучение [44]. Уровень провос-палительных цитокинов, в частности, фактора некроза опухолей (ФНО), регулируется также посредством холинергического противовоспалительного пути с участием блуждающего нерва [45]. Активация эфферентных волокон блуждающего нерва приводит к ингибированию продукции ФНО макрофагами селезенки [46]. Shikano и соавт. (2019) показали, что во время локомоторной активности у крыс наблюдается ритмическая активность цервикального сегмента блуждающего нерва, и его электрическая стимуляция моментально изменяет скорость бега [47]. И хотя молекулярные механизмы взаимосвязи физической активности с активностью блуждающего нерва не ясны, можно предположить, что регулярный бег способствует регуляции системного воспаления как посредством гуморальных, так и нервных механизмов. Более того, стимуляция блуждающего нерва модулирует возбудимость клеток гиппокампа, в частности, стимулирует деполяризацию гранулярных клеток зубчатой извилины [48], а электрическая активность нейронов гиппокампа, находящихся в непосредственной близости с нейробластами, способствует дифференциации последних в нейроны [49].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Таким образом, физическая активность стимулирует пролиферацию и выживание нейрональных предшественников зубчатой извилины гиппокампа, действуя, вероятно, через несколько молекулярных механизмов:
♦ увеличение системной концентрации продуктов гликолиза (в первую очередь лактата) способствует усилению кровоснабжения зубчатой извилины и ангиогенезу;
♦ выделяемые мышцами миокины стимулируют экспрессию нейротрофических факторов, таких, как BDNF;
♦ уменьшение количества адипоцитов и снижение концентрации лептина при регулярных тренировках изменяют лейкопоэз, ингибируя пролиферацию потенциально провоспалитель-ных лейкоцитов;
♦ стимуляция блуждающего нерва способствует регуляции системного воспаления и деполяризации гранулярных клеток, что, вероятно, стимулирует дифференциацию нейрональных
предшественников.
* * *
ИСТОЧНИКИ ФИНАНСИРОВАНИЯ
Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 20-015-00470 А «Роль микроРНК в регуляции ИЛ-10-индуцируемого нейрогенеза во взрослом мозге».
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest
The authors declare no conflict of interest.
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Rosenzweig M.R., Krech D., Bennett E.L.
A search for relations between brain chemistry and behavior. Psychol. Bull. 1960; 57: 476-492. DOI: 10.1037/h0044689
2. Krech D., Rosenzweig M.R., Bennett E.L. Relations between chemistry and problemsolving among rats raised in enriched and impoverished environments. J. Comp. Physiol. Psychol. 1962; 55: 801-807. DOI: 10.1037/h0044220
3. Krech D., Rosenzweig M.R., Bennett E.L. Dimensions of discrimination and level of cholinesterase activity in the cerebral cortex of the rat. J. Comp. Physiol. Psychol. 1956; 49: 261-268. DOI: 10.1037/h0045136
4. Rosenzweig M.R., Bennett E.L., Diamond M.C. Chemical and Anatomical Plasticity of Brain: Replications and Extensions, 1970. Macromolecules and Behavior. 1972. p. 205-277. D0I:10.1007/978-1-4684-6042-1_12
5. Ferchmin P.A., Bennett E.L. Direct contact with enriched environment is required to alter cerebral weights in rats. J. Comp. Physiol. Psychol. 1975; 88: 360-367. DOI: 10.1037/h0076175
6. Rosenzweig M.R. Modification of Brain Circuits through Experience. In: Bermudez-Rattoni F, editor. Neural Plasticity and Memory: From Genes to Brain Imaging. Boca Raton (FL): CRC Press/Taylor & Francis; 2011.
7. Kempermann G., Kuhn H.G., Gage F.H. Genetic influence on neurogenesis in the dentate gyrus of adult mice. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1997. p. 10409-10414. DOI:10.1073/ pnas.94.19.10409
8. Kempermann G., Georg Kuhn H., Gage F.H. More hippocampal neurons in adult mice living in an enriched environment. Nature. 1997. p. 493-495. DOI:10.1038/386493a0
9. Rosenzweig M.R., Bennett E.L., Hebert M., Morimoto H. Social grouping cannot account for cerebral effects of enriched environments. Brain Res. 1978; 153: 563-576. DOI: 10.1016/0006-8993(78)90340-2
10. van Praag H., Kempermann G., Gage F.H. Running increases cell proliferation and neurogenesis in the adult mouse dentate gyrus. Nat. Neurosci. 1999; 2: 266-270. DOI: 10.1038/6368
11. Acevedo-Triana C.A., Rojas M.J., P. F.C. Running wheel training does not change neurogenesis levels or alter working memory tasks in adult rats. Peer J. 2017. p. e2976. DOI:10.7717/peerj.2976
12. Inoue K., Okamoto M., Shibato J., Lee M.C., Matsui T., Rakwal R. et al. Long-Term Mild, rather than Intense, Exercise Enhances Adult Hippocampal Neurogenesis and Greatly Changes the Transcriptomic Profile of the Hippocampus. PLoS One. 2015; 10: e0128720. DOI: 10.1371/journal. pone.0133089
13. Oh J-Y., Nam Y-J., Jo A., Cheon H-S., Rhee S-M., Park J-K. et al. Apolipoprotein E mRNA is transported to dendrites and may have a role in synaptic structural plasticity. J Neurochem. 2010; 114: 685-696. DOI: 10.1111/j.1471-4159.2010.06773.x
14. Kitamura T., Sugiyama H. Running wheel exercises accelerate neuronal turnover in mouse dentate gyrus. Neurosci Res. 2006; 56: 45-52. DOI: 10.1016/j.neures.2006.05.006
15. Kronenberg G., Bick-Sander A., Bunk E., Wolf C., Ehninger D., Kempermann G. Physical exercise prevents age-related decline in precursor cell activity in the mouse dentate gyrus. Neurobiol Aging. 2006;
27: 1505-1513. DOI: 10.1016/j.neurobio-laging.2005.09.016
16. Clark P.J., Kohman R.A., Miller D.S., Bhat-tacharya T.K., Haferkamp E.H., Rhodes J.S. Adult hippocampal neurogenesis and c-Fos induction during escalation of voluntary wheel running in C57BL/6J mice. Behav Brain Res. 2010; 213: 246-252. DOI: 10.1016/j.bbr.2010.05.007
17. Lewis G.D., Farrell L., Wood M.J., Martinovic M., Arany Z., Rowe G.C. et al. Metabolic signatures of exercise in human plasma. Sci. Transl. Med.2010; 2: 33ra37. DOI: 10.1126/scitranslmed.3001006
18. Hall C.N., Reynell C., Gesslein B., Hamilton N.B., Mishra A., Sutherland B.A. et al. Capillary pericytes regulate cerebral blood flow in health and disease. Nature. 2014; 508: 55-60. DOI: 10.1038/nature13165
19. Bergersen L.H. Lactate transport and signaling in the brain: potential therapeutic targets and roles in body-brain interaction. J. Cereb. Blood Flow Metab. 2015; 35: 176-185. DOI: 10.1038/jcbfm.2014.206
20. Takimoto M., Hamada T. Acute exercise increases brain region-specific expression of MCT1, MCT2, MCT4, GLUT1, and COX IV proteins. J. App. Physiol. 2014. p. 12381250. DOI:10.1152/japplphysiol.01288.2013
21. Mason S. Lactate Shuttles in Neuroen-ergetics-Homeostasis, Allostasis and Beyond. Frontiers in Neuroscience. 2017. DOI:10.3389/fnins.2017.00043
22. Morland C., Andersson K.A., Haugen .P., Hadzic A., Kleppa L., Gille A. et al. Exercise induces cerebral VEGF and angiogen-esis via the lactate receptor HCAR1. Nat Commun. 2017; 8: 15557. DOI: 10.1038/ ncomms15557
23. Kobilo T., Liu Q-R., Gandhi K., Mughal M., Shaham Y., van Praag H. Running is the neurogenic and neurotrophic stimulus in environmental enrichment. Learn Mem. 2011; 18: 605-609. DOI:10.1101/lm.2283011
24. Kobilo T., Yuan C., van Praag H. Endurance factors improve hippocampal neurogen-esis and spatial memory in mice. Learning & Memory. 2011. p. 103-107. DOI:10.1101/ lm.2001611
25. Pedersen B.K. Physical activity and muscle-brain crosstalk. Nature Reviews Endocrinology. 2019. p. 383-392. DOI:10.1038/s41574-019-0174-x
26. Henningsen J., Rigbolt K.T.G., Blagoev B., Pedersen B.K., Kratchmarova I. Dynamics of the skeletal muscle secretome during myoblast differentiation. Mol Cell Proteom-ics. 2010; 9: 2482-2496. DOI: 10.1074/mcp. M110.002113
27. Aoi W., Takagi T., Naito Y. Unraveling the Function of Skeletal Muscle as a Secretory Organ. Nutrition and Enhanced Sports Performance. 2019. p. 385-392. DOI:10.1016/ b978-0-12-813922-6.00032-1
28. Wang Q., Yuan J., Yu Z., Lin L., Jiang Y., Cao Z. et al. FGF21 Attenuates High-Fat Diet-Induced Cognitive Impairment via Metabolic Regulation and Anti-inflammation of Obese Mice. Mol Neurobiol. 2018; 55: 4702-4717. DOI: 10.1007/s12035-017-0663-7
29. Wrann C.D. FNDC5/irisin - their role in the nervous system and as a mediator for beneficial effects of exercise on the brain. Brain Plast. 2015; 1: 55-61. DOI: 10.3233/BPL-150019
30. Ding Q., Vaynman S., Akhavan M., Ying Z., Gomez-Pinilla F. Insulin-like growth factor I interfaces with brain-derived neurotrophic factor-mediated synaptic plasticity to modulate aspects of exercise-induced cognitive function. Neuroscience. 2006; 140: 823-833. DOI: 10.1016/j.neurosci-ence.2006.02.084
31. Pedersen B.K., Pedersen M., Krabbe K.S., Bruunsgaard H., Matthews V.B., Febbraio M.A. Role of exercise-induced brain-derived neurotrophic factor production in the regulation of energy homeostasis in mammals. Exp Physiol. 2009; 94: 1153-1160. DOI: 10.1113/expphysiol.2009.048561
32. Wu C-W., Chang Y-T., Yu L., Chen H-I., Jen C.J., Wu S-Y. et al. Exercise enhances the proliferation of neural stem cells and neur-ite growth and survival of neuronal progenitor cells in dentate gyrus of middle-aged mice. J Appl Physiol. 2008; 105: 1585-1594. DOI: 10.1152/japplphysiol.90775.2008
33. Chen M. J., Russo-Neustadt A. A. Exercise activates the phosphatidylinositol 3-kinase pathway. Molecular Brain Research. 2005; 135: 181-193. DOI: 10.1016/j.molbrain-res.2004.12.001
34. Hu Y-S., Long N., Pigino G., Brady S.T., Lazarov O. Molecular mechanisms of environmental enrichment: impairments in Akt/ GSK3p, neurotrophin-3 and CREB signaling. PLoS One. 2013; 8: e64460. DOI: 10.1371/ journal.pone.0064460
35. Dougherty K.D., Dreyfus C.F., Black I.B. Brain-derived neurotrophic factor in astro-cytes, oligodendrocytes, and microglia/ macrophages after spinal cord injury. Neu-
robiol. Dis. 2000; 7: 574-585. D0l:10.1006/ nbdi.2000.0318
36. Rasmussen P., Brassard P., Adser H., Pedersen M.V., Leick L., Hart E. et al. Evidence for a release of brain-derived neurotrophic factor from the brain during exercise. Exp. Physiol. 2009; 94: 1062-1069. DOI: 10.1113/ expphysiol.2009.048512
37. Kim S., Choi J-Y., Moon S., Park D-H., Kwak H-B., Kang J-H. Roles of myokines in exercise-induced improvement of neuropsychiatric function. Pflugers Arch. 2019; 471: 491-505. DOI: 10.1007/s00424-019-02253-8
38. Mousavi K., Jasmin B.J. BDNF is expressed in skeletal muscle satellite cells and inhibits myogenic differentiation. J. Neurosci. 2006; 26: 5739-5749. DOI: 10.1523/JNEUR0-SCI.5398-05.2006
39. Matthews V.B., Aström M-B., Chan M.H.S, Bruce C.R., Krabbe K.S., Prelovsek O. et al. Brain-derived neurotrophic factor is produced by skeletal muscle cells in response to contraction and enhances fat oxidation via activation of AMP-activated protein kinase. Diabetologia. 2009; 52: 1409-1418. DOI: 10.1007/s00125-009-1364-1
40. Frodermann V., Rohde D., Courties G., Severe N., Schloss M.J., Amatullah H. et al. Exercise reduces inflammatory cell production and cardiovascular inflammation via instruction of hematopoietic progenitor cells. Nat. Med. 2019; 25: 1761-1771. DOI: 10.1038/s41591-019-0633-x
41. Bird L. Exercise lowers leptin and leukocytosis. Nature reviews. Immunology. 2020. p. 2-3. DOI: 10.1038/s41577-019-0253-1
42. Peppier W.T., Anderson Z.G., Sutton C.D., Rector R.S., Wright D.C. Voluntary wheel running attenuates lipopolysaccharide-induced liver inflammation in mice. Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2016; 310: R934-42. DOI: 10.1152/ ajpregu.00497.2015
43. Yirmiya R., Goshen I. Immune modulation of learning, memory, neural plasticity and neurogenesis. Brain Behav. Immun. 2011; 25: 181-213. DOI: 10.1016/j.bbi.2010.10.015
44. Monje M.L.,Toda H., Palmer T.D. Inflammatory blockade restores adult hippocam-pal neurogenesis. Science. 2003; 302: 1760-1765. DOI: 10.1126/science.1088417
45. Tuchina O. Neuro-immune interactions in cholinergic antiinflammatory pathway. G&C. 2020; XV. DOI:10.23868/202003003
46. Tracey K.J. The inflammatory reflex. Nature. 2002. p. 853-859. DOI:10.1038/nature01321
47. Shikano Y., Nishimura Y., Okonogi T., Ikeg-aya Y., Sasaki T. Vagus nerve spiking activity associated with locomotion and cortical arousal states in a freely moving rat. Eur.
J. Neurosci. 2019; 49: 1298-1312. DOI: 10.1111/ejn.14275
48. Larsen L.E., Wadman W.J., van Mierlo P., Delbeke J., Grimonprez A., Van Nieuwen-huyse B. et al. Modulation of Hippocampal Activity by Vagus Nerve Stimulation in Freely Moving Rats. Brain Stimul. 2016; 9: 124-132. DOI: 10.1016/j.brs.2015.09.009
49. Deisseroth K., Singla S., Toda H., Monje M., Palmer T.D., Malenka R.C. Excitation-neu-rogenesis coupling in adult neural stem/ progenitor cells. Neuron. 2004; 42: 535-552. DOI: 10.1016/s0896-6273(04)00266-1
Для цитирования: Виноградова А.В., Смирнова П.А., Яковчук З.Ю., Тучина О.П. Роль физической активности в процессах нейрогенеза в гиппокампе. Молекулярная медицина. 2022; 20 (4): 22-27. https://doi. org/10.29296/24999490-2022-04-04
Поступила 2 мая 2022 г.
For citation: Vinogradova A.V., Smirnova P.A., Yakovchuk Z.Y., Tuchina O.P. The role of physical activity in the processes of neurogenesis in the hippocampus. Molekulyarnaya meditsina. 2022; 20 (4): 22-27 (in Russian). https://doi.org/10.29296/2499949Ch2022-04-04
