При тяжелых физических нагрузках организм спортсмена черпает энергию преимущественно из углеводов, хранящихся в форме гликогена. Когда его запасы истощаются, организм переключается на более стабильный и богатый источник — жиры. Они есть и в мозге, например в составе миелина, обволакивающего нервные волокна. Исследования на мышах показали, что жирные кислоты из миелина могут служить запасным источником энергии в экстремальных условиях. В новой работе ученые из Испании проверили эту гипотезу на людях.
Марафонцы / © University of Colorado
Группа исследователей во главе с Карлосом Матуте, представляющего Университет Страны Басков и Исследовательский институт биофизики здоровья (Испания), предположила, что во время сильной физической нагрузки миелин снабжает энергией мозг, как телесный жир — мышцы. Чтобы это проверить, ученые проанализировали данные многокомпонентной релаксометрии МРТ у спортсменов, бегущих марафон в городе и горах. С помощью алгоритма DECAES они картировали миелин по содержанию молекул воды в его слоях.
Такой метод позволил отделить воду, захваченную в миелиновых оболочках, от внутри- и внеклеточной воды. Результаты этой работы опубликованы в журнале Nature Metabolism.
В эксперименте участвовали 10 бегунов. За 48 часов до марафонов МРТ показала у всех примерно одинаковую картину распределения водной фракции миелина с учетом индивидуальных особенностей.
Исследователи также откартировали люминальную водную фракцию, то есть воду, входящую в состав других частей мозга, измерили время релаксации T2 обеих фракций. Кроме того, они получили T1-взвешенные снимки МРТ, где сделан акцент на жир, а не на воду. Сканирования повторили три раза после соревнований: через 24-48 часов, через две недели и два месяца.
Для большей точности ученые разбили белое вещество мозга на 50, а серое вещество — на 56 отделов. Для каждого участка вычислили среднее значение водной фракции миелина. В 12 отделах белого вещества, изначально богатых молекулами воды, обнаружили значительное их уменьшение после марафонов. В нескольких участках серого вещества наблюдали ту же картину, хотя здесь результаты не так точны.
Ученые исходили из того, что водная фракция показывала количество самого миелина. Сразу после марафонов его уровень сильно упал в обоих полушариях мозга: в некоторых местах — на 26-28 процентов. Сильнее всего пострадали отделы, отвечающие за двигательную координацию, интеграцию органов чувств, эмоций.
Через две недели после соревнований уровень миелина существенно вырос, а спустя два месяца полностью восстановился.
Авторы отметили, что это пилотное наблюдательное исследование. Число участников слишком мало, а разрешение МРТ не всегда достаточно, чтобы сделать однозначные выводы. Тем не менее им удалось открыть новую форму пластичности для поддержания работы мозга за счет липидов миелина.
