BDNF: Hnojivo pro mozek aneb jak restartovat hlavu zevnitř
Brain-derived neurotrophic factor (BDNF, česky mozkový neurotrofní faktor) je protein, který funguje jako růstový faktor pro neurony v mozku. Vědci mu někdy přezdívají „hnojivo pro mozek“, protože podporuje přežití a růst nervových buněk a tvorbu synapsí. BDNF má zásadní význam pro paměť, učení a celkovou plasticitu mozku – tedy schopnost mozku se přizpůsobovat a „přepisovat“ nervové spojena základě zkušeností . Kromě toho hraje roli v regulaci nálady a odolnosti mozku vůči stresu . Nízké hladiny BDNF byly pozorovány u řady neurologických a psychických poruch (např. deprese, Alzheimerova choroba) , což naznačuje, jak důležitý tento faktor je. V tomto článku se podíváme, co přesně BDNF v mozku dělá a jak můžeme jeho tvorbu podpořit změnami životního stylu – zkrátka jak „restartovat hlavu“ pomocí BDNF.
Co je BDNF a proč je důležitý
BDNF jako klíčový neurotrofin: BDNF patří do rodiny neurotrofních růstových faktorů, kam náleží i známý nervový růstový faktor (NGF). BDNF se vytváří v mozku (zejména v hipokampu, kortexu a dalších oblastech) a váže se na receptory TrkB na neuronech, čímž aktivuje v buňkách signální kaskády podporující neurální plasticitu, neurogenezi, odolnost vůči stresu a přežití neuronů . Jednoduše řečeno, BDNF pomáhá neuronům růst, vytvářet nová spojení a brání jim v odumírání při škodlivých vlivech.
Neurogeneze a neuroplasticita: BDNF je nezbytný pro neurogenezi – tvorbu nových neuronů v dospělém mozku. Tento proces probíhá zejména v hipokampu, oblasti důležité pro paměť a náladu. Studie na zvířatech ukazují, že zvýšení BDNF (např. vlivem cvičení či obohacení prostředí) vede k nárůstu počtu nových neuronů . Kromě toho BDNF podporuje synaptickou plasticitu, tedy posilování synapsí a tvorbu nových spojení mezi neurony, což je podkladem učení a paměti . Bez dostatku BDNF mozek ztrácí schopnost efektivně se učit novým věcem a přizpůsobovat se změnám. BDNF tak doslova utváří fyzické změny v mozku, když se učíme nebo zažíváme něco nového.
Vztah k neurotransmiterům: BDNF ovlivňuje také chemickou signalizaci v mozku. Glutamát a GABA– hlavní excitační a inhibiční neurotransmitery – jsou vylučovány neurony i na základě působení BDNF. BDNF například na presynaptické úrovni podporuje uvolňování glutamátu a GABA prostřednictvím aktivace specifické dráhy (TrkB-MAPK-synapsin) . Tím pomáhá udržovat rovnováhu mezi vzrušivostí a tlumením neuronů. Dále se ukazuje, že BDNF může regulovat uvolňování těchto neurotransmiterů i při zánětlivých procesech v mozku . Zjednodušeně, optimální hladina BDNF přispívá k zdravé komunikaci mezi neurony – ani přílišné „přestřelování” (glutamátová excitotoxicita), ani nedostatečná aktivita.
Neuroprotektivní účinky: Jednou z nejcennějších vlastností BDNF je jeho schopnost chránit neuronypřed poškozením. Výzkumy ukazují, že BDNF dokáže zabránit tzv. excitotoxickému poškození neuronů (kdy nadbytek glutamátu zabíjí buňky) – např. v kultuře buněk BDNF ochránil GABAergní neurony před zničením vlivem excitotoxicity . V experimentu s poškozením mozku u zvířat kontinuální dodávání BDNF zabránilo úhynu neuronů a dokonce vedlo k nárůstu jejich velikosti . BDNF také aktivuje v buňkách protistresové a protiapoptotické dráhy, které brání odumírání neuronů při zánětu, oxidačním stresu či vyplavení stresových hormonů . Díky tomu je zkoumán jako možný neuroprotektivní činitel při neurodegenerativních onemocněních, traumatech mozku i duševních poruchách. Stručně řečeno, dostatek BDNF dává mozku schopnost regenerace a odolnosti – pomáhá opravovat poškození a udržovat neurony živé a funkční.
Jak přirozeně zvýšit BDNF
Dobrou zprávou je, že hladinu BDNF můžeme pozitivně ovlivnit běžnými činnostmi a návyky. Náš mozek do jisté míry reaguje na životní styl – produkuje více BDNF, když mu dopřejeme vhodné podněty. Zde jsou vědecky podložené způsoby, jak stimulovat tvorbu BDNF:
• Intenzivní fyzické cvičení: Pravidelný pohyb, zejména aerobní cvičení střední až vysoké intenzity, patří k nejúčinnějším způsobům, jak zvýšit hladinu BDNF. Studie zjistily, že již 30–40 minut intenzivního cvičení (cca na 75–80 % maximální tepové frekvence) významně zvyšuje koncentraci BDNF v krvi . Fyzická aktivita podporuje BDNF i přímo v mozku – u zvířat dlouhodobé aerobní cvičení zvýšilo BDNF v hipokampu, což vedlo ke zlepšení paměťových schopností . Pro maximální efekt se doporučuje zařadit intenzivnější cvičení (běh, jízda na kole, intervalový trénink) několikrát týdně. Každý pohyb se ale počítá – i rychlá chůze nebo tanec mohou přispět k vyšší tvorbě BDNF oproti sedavému způsobu života.
• Strava bohatá na živiny: To, co jíme, ovlivňuje zdraví mozku a úroveň BDNF. Vyvážená strava plná zeleniny, ovoce, celozrnných obilovin, kvalitních bílkovin a zdravých tuků poskytuje vitamíny, minerály a antioxidanty, které mohou podpořit produkci neurotrofinů. Zvláště polynenasycené mastné kyseliny omega-3 (ryby, ořechy, lněné semínko) a polyfenoly (např. flavonoidy v ovoci, zeleném čaji, kakau) byly zkoumány pro své pozitivní účinky na BDNF . Přehledová studie uvádí, že stravovací vzorce bohaté na rostlinné potraviny a polyfenoly vedou v kontrolovaných pokusech ke zvýšení hladin BDNF . Naopak nezdravá strava plná nasycených tuků a rafinovaného cukru může BDNF snižovat – v experimentu na potkanech stačily 2 měsíce na tzv. západní dietě s vysokým obsahem tuku a cukru k výraznému poklesu BDNF v hipokampu a zhoršení učení . Proto je pro „restartování hlavy“ vhodné dlouhodobě upřednostňovat kvalitní potraviny a vyhýbat se energeticky bohaté, ale nutričně chudé stravě.
• Kvalitní spánek: Spánek je doba, kdy mozek regeneruje a upevňuje synaptické změny. Nedostatek spánku naopak mozku škodí na mnoha úrovních – jednou z nich je i pokles BDNF. Lidé, kteří chronicky spí méně než ~6 hodin denně, mívají významně nižší hladiny BDNF než ti, kdo spí doporučovaných 7–8 hodin . Špatná kvalita spánku a nespavost se také pojí s nízkým BDNF, což může přispívat k horší náladě a kognitivním funkcím. Dopřát si pravidelný, dostatečně dlouhý noční spánek je tedy jednoduchý, ale mocný nástroj pro podporu BDNF a celkové duševní pohody. K hygieně spánku patří chodit spát a vstávat v podobný čas, omezit modré světlo před spaním a spát v klidném, tmavém prostředí.
• Půst a kalorická restrikce: Občasné půsty nebo mírné snížení kalorického příjmu mohou aktivovat buněčné mechanismy prospěšné mozku. Výzkum vedený na zvířatech (zejména dr. Markem Mattsonem) ukazuje, že intermitentní půst (střídání období hladovění a jídla) stimuluje produkci BDNF v mozku . Během půstu se v nervových buňkách spouští „úklidový“ proces autofagie a neurony přecházejí do módu zvýšené odolnosti vůči stresu . Po opětovném najedení pak dochází k nárůstu tvorby synapsí a růstových procesů – BDNF v tom hraje významnou roli. Tyto cykly hladovění a jídla tak mohou optimalizovat neuroplasticitu a zlepšit paměť a učení . Je samozřejmě nutné přistupovat k půstu rozumně a případně se poradit s lékařem, zejména pokud máte zdravotní obtíže. Krátkodobý půst (např. 12–14 hodin přes noc) či omezení kalorií ale může být dalším nástrojem, jak „posílit“ mozek na buněčné úrovni.
• Intelektuální stimulace: Stejně jako svaly potřebují zátěž, i mozek potřebuje mentální výzvy, aby sílil. Učení se novým dovednostem, luštění hádanek, čtení náročnější literatury nebo trénink paměti – to vše stimuluje vznik nových synapsí. Mozek v reakci na intelektuální aktivitu zvyšuje produkci neurotrofických faktorů včetně BDNF. Například u starších dospělých vedl program kognitivního tréninku ke zvýšení hladin BDNF a zlepšení kognitivních funkcí . Podobně kombinace fyzického cvičení a duševních úkolů (tzv. „dual-task“ trénink) zvýšila BDNF více než samotné cvičení . Praktickým doporučením je udržovat si celoživotní zvědavost a učit se nové věci – ať už jde o jazyk, hudební nástroj, nebo třeba nové trasy na mapě. Mozek tak zůstane plastický a doslova omlazený.
• Pobyt v přírodě a zvládání stresu: Chronický psychický stres je nepřítelem neuroplasticity – dlouhodobě zvýšený stresový hormon kortizol snižuje hladiny BDNF a brzdí vznik nových neuronů . Proto je pro zdraví mozku důležité umět stres regulovat a dopřát si čas na relaxaci. Pobyt v přírodě patří k nejúčinnějším způsobům, jak snížit hladinu stresu. Procházka lesem nebo parkem navozuje uklidnění, snižuje se kortizol a krevní tlak – a mozek má prostor zotavit se. I když přímé měření BDNF při pobytu v přírodě nebylo mnoho zkoumáno, nepřímo lze očekávat pozitivní efekt právě díky redukci stresu. Navíc pobyt venku často zahrnuje fyzický pohyb a sluneční světlo (vitamín D), což jsou další faktory podporující neurotrofie. Proto platí: „vyvětrat si hlavu“ v přírodě prospívá doslova mozkovým buňkám. Pravidelně si vyčleňte čas na relaxaci – ať už meditaci, jógu, poslech hudby, nebo právě toulky přírodou.
Závěrem ..
BDNF představuje základní pilíř pro regeneraci a adaptabilitu mozku. Podporuje růst nových neuronů, posiluje synaptické sítě a chrání nervovou soustavu před poškozením. Z výzkumu jasně vyplývá, že na hladinu BDNF má vliv náš životní styl. Intenzivním pohybem, správnou stravou, dostatkem spánku, občasným půstem, trénováním mozku a eliminací chronického stresu můžeme doslova měnit strukturu a funkci svého mozku k lepšímu. Takové změny se mohou projevit lepší pamětí, soustředěním, náladou i odolností vůči zátěži. Jinými slovy, jak už bylo řečeno na začátku, zvýšením BDNF můžeme „restartovat hlavu“ – pomoci mozku zbavit se negativních následků nezdravého režimu a připravit ho na další rozvoj.
Začněte pozvolna, ale vytrvale pečovat o svůj mozek. Zařaďte do týdne pár intenzivních cvičení, jezte o něco více čerstvých potravin a méně průmyslově zpracovaných jídel, hlídejte si spánek. Učte se nové věci a nezapomínejte odpočívat. Tyto drobné kroky mohou mít zásadní dopad na hladinu BDNF a tím i na váš duševní rozvoj a zdraví. Váš mozek vám poděkuje – lépe se zotaví ze stresu a bude připraven tvořit nové neuronové spoje po celý život.
Použité vědecké zdroje:
1. Cotman, C. W., & Berchtold, N. C. (2002). Exercise: a behavioral intervention to enhance brain health and plasticity. Trends in Neurosciences, 25(6), 295–301.
https://doi.org/10.1016/S0166-2236(02)02143-4
2. Huang, E. J., & Reichardt, L. F. (2001). Neurotrophins: roles in neuronal development and function. Annual Review of Neuroscience, 24(1), 677–736.
https://doi.org/10.1146/annurev.neuro.24.1.677
3. Mattson, M. P. (2012). Energy intake and exercise as determinants of brain health and vulnerability to injury and disease. Cell Metabolism, 16(6), 706–722.
https://doi.org/10.1016/j.cmet.2012.10.012
4. Szuhany, K. L., Bugatti, M., & Otto, M. W. (2015). A meta-analytic review of the effects of exercise on brain-derived neurotrophic factor. Journal of Psychiatric Research, 60, 56–64.
https://doi.org/10.1016/j.jpsychires.2014.10.003
5. Gómez-Pinilla, F. (2008). Brain foods: the effects of nutrients on brain function. Nature Reviews Neuroscience, 9(7), 568–578.
https://doi.org/10.1038/nrn2421
6. Molteni, R., Barnard, R. J., Ying, Z., Roberts, C. K., & Gómez-Pinilla, F. (2002).A high-fat, refined sugar diet reduces hippocampal brain-derived neurotrophic factor, neuronal plasticity, and learning. Neuroscience, 112(4), 803–814.
https://doi.org/10.1016/S0306-4522(02)00123-9
7. Zheng, W. H., Kar, S., & Quirion, R. (2001). Insulin-like growth factor-1-induced phosphorylation of the forkhead transcription factor FKHRL1 is mediated by phosphatidylinositol 3-kinase/Akt kinase signaling pathway in PC12 cells. Journal of Neurochemistry, 76(6), 1445–1456.
https://doi.org/10.1046/j.1471-4159.2001.00181.x
8. Vecchio, L. M., Meng, Y., Xhima, K., Lipsman, N., Hamani, C., & Aubert, I. (2018). The neuroprotective effects of exercise: Maintaining a healthy brain throughout aging. Brain Plasticity, 4(1), 17–52.
https://doi.org/10.3233/BPL-180069
9. Rothman, S. M., & Mattson, M. P. (2013). Activity-dependent, stress-responsive BDNF signaling and the quest for optimal brain health and resilience throughout the lifespan. Neuroscience, 239, 228–240.
https://doi.org/10.1016/j.neuroscience.2012.10.014
10. Erickson, K. I., Voss, M. W., Prakash, R. S., et al. (2011). Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. PNAS, 108(7), 3017–3022.