Эритропоэтин – допинг для мозга?

 

Чтобы помнили…

Препарат, используемый для усиления кроветворения и в связи с этим часто фигурирующий в спортивных и допинговых скандалах, по-видимому, улучшает память у тех, кто его употребляет. Новые исследования в области изучения механизмов памяти показывают, что эритропоэтин улучшает память, не только активизируя кроветворение, но и влияя непосредственно на нейроны головного мозга.

Рассказывает автор открытия, доктор Ханнелор Эренрейх (Hannelore Ehrenreich): «Пациенты, получавшие эритропоэтин для лечения хронической болезни почек, демонстрировали улучшение когнитивных процессов. Этот эффект считается результатом увеличения темпов кроветворения и, как следствие, лучшего снабжения мозга свежей кровью. Но после обнаружения в нервных клетках головного мозга рецепторов к эритропоэтину, стало очевидно, что наше первое предположение ошибочно».

Чтобы разобраться в механизмах работы памяти при употреблении эритропоэтина, исследователи вводили мышам этот препарат на протяжении трёх недель (11 доз) – срок считается достаточным для оценки эффектов, проявляющихся при длительном употреблении лекарства. В результате проведённых экспериментов выяснилось, что мыши, получавшие эритропоэтин, обладали лучшей памятью, чем те животные, которые получали плацебо. Причём улучшение в работе памяти и когнитивных способностей наблюдалось до трёх недель со дня последнего приёма, то есть и тогда, когда собственно усиленный эритропоэз уже не отмечался. Мыши, получившие три дозы эритропоэтина, не продемонстрировали улучшения памяти.

«У мышей, систематически получавших эритропоэтин на протяжении трёх недель, явно улучшилась память, причём это было заметно в той же степени, как и те выдающиеся спортивные достижения, совершаемые атлетами, употребляющими эритропоэтин для увеличения выносливости», – поясняет д-р Эренрейх. Специфическое улучшение памяти связано с деятельностью гиппокампа, отдела мозга, ответственного за обучение и восприятие новой информации.

Исследователи провели серию экспериментов на выделенных из мышей гиппокампах, в ходе которых было обнаружено, что эритропоэтин напрямую воздействовал на нервные клетки этой церебральной структуры. «Эритропоэтин оказал эффект на краткосрочную и долгосрочную синаптическую пластичность гиппокампа, а также на синаптическую передачу, – отмечает исследовательница. – Употребление эритропоэтина увеличивает эффективность передачи нервных импульсов в отдельных нейронах гиппокампа, что приводит к большей краткосрочной и долгосрочной синаптической пластичности в механизмах работы памяти».

Сделанное открытие поможет пролить свет на механизмы обучения и памяти. Дальнейшие исследования позволят лучше понять механизм взаимодействия с эритропоэтином не только нервных клеток гиппокампа, но и остального мозга. Например, может оказаться, что эритропоэтин вызывает улучшение моторных функций при рассеянном склерозе. Также необходимо уделить больше внимания влиянию эритропоэтина на краткосрочную и долгосрочную синаптическую пластичность при лечении нейродегенеративных заболеваний. Новые данные также могут быть применимы при лечении болезни Альцгеймера.

Комментарий специалиста

Юлия Медникова, лаборатория нейрохимических механизмов обучения и памяти Института высшей нервной деятельности и нейрофизиологии РАН, доктор биологических наук:

– Память – одно из проявлений высших функций мозга. Её механизмы ещё не раскрыты полностью, но хотелось бы обратить внимание на то обстоятельство, что воспоминание об объекте или явлении в конечном итоге должно воссоздать в нервных клетках структуру импульсации, во многом сходную с той, которая возникла когда-то при встрече с реальностью. Подавляющая часть всего того, с чем мы сталкиваемся на жизненном пути, не сохраняется в памяти. Запоминаются лишь важные события и объекты, структура ответов на которые обязательно сопровождается поздней стадией активации нейронов. Суммарный коррелят этой поздней активации регистрируется у человека с поверхности черепа в виде поздних (400–800 мс) компонентов вызванных потенциалов. Их отсутствие на реальный раздражитель будет означать, что памятный след не формируется.

Таким образом, естественно считать, что любое вещество, стимулирующее память, должно иметь отношение к формированию поздней и достаточно продолжительной стадии активации нервных клеток. В штатных условиях эту функцию в нервной системе выполняет ацетилхолин – хорошо известный медиатор, выделяющийся из специализированных холинергических структур мозга всякий раз, когда объект вызывает повышенное внимание и двигательный ответ. Экспериментально было установлено, что воздействие ацетилхолина на нервные клетки приводит к длительному росту частоты спонтанной активности, вызывая именно тот эффект, который необходим для формирования памяти. Аналогичный результат может быть получен при активации дублирующих систем мозга, например, норадренергической. Но преимущество холинергического регулирования состоит в высокой скорости процесса и его исключительной функциональной избирательности. Этими свойствами не может обладать ни одно другое вещество, даже если оно влияет на активность нейронов аналогично ацетилхолину, и в нервной системе к нему обнаружены рецепторы.

Число фармакологических соединений, способных стимулировать память, очень велико: это ингибиторы холинэстеразы (фермента, расщепляющего ацетилхолин), холин, холиномиметики, активаторы дофаминергической трансмиссии, пирацетам (производное гамма-аминомасляной кислоты), факторы роста нервов, антиопиаты. Также это могут быть регуляторные пептиды: вазопрессин, вещество Р, меланостимулирующий гормон, аналоги адренокортикотропного гормона, в частности разработанный сотрудниками Института молекулярной генетики РАН и МГУ пептид «Семакс».

Экзогенное введение этих препаратов в связи с неизбирательностью их действия может быть эффективным только при сохранности, хотя бы частичной, собственных регулирующих механизмов мозга. Препараты, стимулирующие холинергическую функцию мозга, нужно считать наиболее специфическими для активации памяти. Их применение даёт наилучшие результаты, если сопровождается усилением энергетического снабжения мозга, поскольку высокая скорость протекания холинергического процесса требует больших энергетических затрат.

Стимулирующее влияние эритропоэтина на функцию памяти, обнаруженное доктором Ханнелор Эренрейх, по-видимому, в значительной степени следует отнести к стимулированию кроветворения и улучшению энергетического снабжения мозга. Об этом, в частности, свидетельствует длительное сохранение (до трёх недель) эффекта улучшения памяти, полученного в экспериментах. Не исключено, однако, и прямое влияние этого препарата на нервные клетки по механизму, аналогичному действию собственных регуляторов мозговой деятельности. Таким образом, эритропоэтин можно отнести к препаратам двойного действия – так же, как и пирацетам, который наряду со стимулирующим эффектом на активность нейронов улучшает кровообращение ряда отделов мозга.

Не нужно, однако, забывать, что действие всех предложенных стимуляторов памяти, в том числе эритропоэтина, довольно непродолжительно и не приводит к более эффективному функционированию собственных механизмов мозга, создавая лишь эффект дополнительной активации нейронов, да и то в значительной части неизбирательной. Лучшим средством сохранить всё многообразие приспособительных функций мозга является интенсивная деятельность – разнообразная и, по возможности, творческая работа. Интенсивно работающий мозг не только требует постоянного и значительного оборота ацетилхолина и пополнения холинергических резервов, но и адекватного кровоснабжения для обеспечения собственной адаптивной функции, включая функцию памяти.

Высшие отделы нервной системы в наибольшей степени нуждаются в постоянной деятельности для сохранения оптимального режима функционирования. В геронтологии даже существует теория «Черной Королевы», согласно которой, как это и подметил Льюис Кэрролл, «приходится бежать со всех ног, чтобы только остаться на том же месте» и сохранить в старости память такой же острой, какой она была в молодости. Поэтому для пациентов, жалующихся на ослабление памяти, часто разрабатываются специальные упражнения, которые должны интенсифицировать деятельность мозга. Но эти упражнения лучше начать ещё в юном возрасте. Выучивание стихов, песен, сказок и поэм, решение тригонометрических уравнений, поиск закономерностей и аналогий, анализ природных и общественных явлений, мучительное разрешение возникающих противоречий – всё это можно назвать лучшими и самыми естественными стимуляторами памяти.