Няма съмнение, че физическите упражнения са полезни за тялото – укрепват мускулите, подсилват костите, кръвоносните съдове и имунната система, но сега учени от Масачузетския технологичен институт (MIT) са установили, че те са полезни и на нивото на отделните неврони.
Те наблюдават, че когато мускулите се свиват по време на тренировка, те освобождават комбинация от биохимични сигнали, наречени миокини. В присъствието на тези генерирани от мускулите сигнали невроните растат четири пъти по-бързо в сравнение с неврони, които не са били изложени на въздействието на миокини.
Тези експерименти на клетъчно ниво показват, че физическите упражнения могат да имат значителен биохимичен ефект върху растежа на нервите. Изненадващо, изследователите също така откриват, че невроните реагират не само на биохимичните сигнали от упражненията, но и на физическото им въздействие.
Въпреки че предишни изследвания са посочвали потенциална биохимична връзка между мускулната активност и растежа на нервите, това е първото, което показва, че физическите ефекти могат да бъдат също толкова важни – резултатите хвърлят светлина върху връзката между мускулите и нервите по време на тренировка и биха могли да послужат като източник на информация за свързаните с упражненията терапии за възстановяване на нервите.
„Сега, след като знаем, че съществува кръстосана връзка между мускулите и нервите, тя може да бъде полезна за лечение на неща като нервни увреждания, при които комуникацията между нервите и мускулите е прекъсната“, казва Риту Раман, доцент по машинно инженерство в MIT и главен автор на изследването. „Може би, ако стимулираме мускула, ще можем да насърчим нерва да се излекува и да възстановим подвижността на тези, които са я загубили поради травматични увреждания или невродегенеративни заболявания.“
„Упражненията като лекарство“
През 2023 г. Раман и колегите ѝ съобщават, че могат да възстановят подвижността на мишки, претърпели травматично увреждане на мускулите, като първо имплантират мускулна тъкан на мястото на увреждането, а след това упражняват новата тъкан, като я стимулират многократно със светлина.
С течение на времето те установяват, че упражняваната присадка помага на мишките да възстановят двигателната си функция, достигайки нива на активност, сравними с тези на здрави мишки.
Когато изследователите анализират самата присадка, се оказва, че редовните упражнения стимулират присадения мускул да произвежда определени биохимични сигнали, за които е известно, че подпомагат растежа на нервите и кръвоносните съдове.
„Винаги си мислим, че нервите контролират мускулите, но не си мислим, че мускулите си говорят с нервите“, казва Раман. „Затова започнахме да мислим, че стимулирането на мускулите насърчава растежа на нервите. Тогава ни отговориха, че може би това е така, но в едно животно има стотици други видове клетки и е наистина трудно да се докаже, че нервът расте повече заради мускулите, а не заради имунната система или нещо друго, което играе роля.“
В новото си изследване, публикувано в списание Advanced Healthcare Materials, екипът си поставя за цел да определи дали упражняването на мускулите има пряко въздействие върху начина, по който растат нервите, като се фокусира единствено върху мускулната и нервната тъкан.
Екипът генетично модифицира мускул, който да се свива в отговор на светлина. Благодарение на тази модификация екипът може да светне многократно, което кара мускула да се свие в отговор по начин, имитиращ упражнение.
След това екипът събира проби от заобикалящия разтвор, в който се упражнява мускулната тъкан, като смята, че разтворът трябва да съдържа миокини, включително растежни фактори, РНК и смес от други протеини.
„Мускулите почти винаги отделят миокини, но когато ги тренирате, те произвеждат повече“, казва Раман.
Изследователите отглеждат неврони от стволови клетки, получени от мишки. Както и при мускулната тъкан, невроните са отгледани върху гел-подложка. След като невроните са били изложени на миокиновата смес, екипът забелязва, че те бързо са започнали да растат – четири пъти по-бързо от невроните, които не са получили биохимичния разтвор.
За да разгледа по-отблизо как невроните се променят в отговор на миокините, предизвикани от упражненията, екипът провежда генетичен анализ, като извлича РНК от невроните, за да види дали миокините предизвикват някаква промяна в експресията на определени невронни гени.
Резултатите предполагат, че биохимичните ефекти на физическите упражнения могат да насърчат растежа на невроните. Тогава групата се замисля: Може ли чисто физическото въздействие на упражненията да има подобна полза?
„Невроните са физически прикрепени към мускулите, така че те също се разтягат и движат заедно с мускула“, казва Раман. „Искахме също така да видим, дори и при липса на биохимични сигнали от мускулите, можем ли да разтягаме невроните напред-назад, имитирайки механичните сили (на упражненията), и може ли това също да окаже влияние върху растежа?“
Оказва се, че както биохимичните, така и физическите ефекти на упражненията са „еднакво важни“.
Сега, след като групата е доказала, че упражняването на мускулите може да стимулира растежа на нервите на клетъчно ниво, те планират да проучат как целенасочената мускулна стимулация може да се използва за растеж и лечение на увредени нерви и за възстановяване на мобилността на хора, които живеят с невродегенеративно заболяване.
„Това е само първата ни стъпка към разбирането и контролирането на упражненията като лекарство“, казва Раман.
Източник: GoodNewsNetwork
