Nėra jokių abejonių, kad mankšta daro gerą kūnui. Reguliari veikla ne tik stiprina raumenis, bet ir gali sustiprinti kaulus, kraujagysles ir imuninę sistemą.
Dabar MIT inžinieriai nustatė, kad pratimai taip pat gali turėti naudos atskirų neuronų lygyje. Jie pastebėjo, kad kai raumenys susitraukia mankštos metu, jie išskiria biocheminių signalų sriubą, vadinamą miokinais.
Esant šiems raumenų generuojamiems signalams, neuronai išaugo keturis kartus daugiau, palyginti su neuronais, kurie nebuvo veikiami miokinų. Šie ląstelių lygmens eksperimentai rodo, kad pratimai gali turėti reikšmingą biocheminį poveikį nervų augimui.
Keista, bet mokslininkai taip pat nustatė, kad neuronai reaguoja ne tik į biocheminius pratimų signalus, bet ir į jo fizinį poveikį. Komanda pastebėjo, kad kai neuronai pakartotinai traukiami pirmyn ir atgal, panašiai kaip raumenys susitraukia ir plečiasi mankštos metu, neuronai auga taip pat, kaip ir tada, kai juos veikia raumenų miokinai.
Nors ankstesni tyrimai parodė galimą biocheminį ryšį tarp raumenų veiklos ir nervų augimo, šis tyrimas yra pirmasis, parodantis, kad fizinis poveikis gali būti toks pat svarbus, teigia mokslininkai. Rezultatai, kurie paskelbti žurnale Pažangios sveikatos priežiūros medžiagosatskleistų raumenų ir nervų ryšį fizinio krūvio metu ir galėtų informuoti apie su mankšta susijusią terapiją, skirtą pažeistų ir blogėjančių nervų atstatymui.
„Dabar, kai žinome, kad šis raumenų ir nervų susikirtimas egzistuoja, jis gali būti naudingas gydant tokius dalykus kaip nervų pažeidimas, kai ryšys tarp nervo ir raumenų nutrūksta“, – sako Ritu Ramanas, Eugene'o Bello karjeros plėtros asistentas, MIT mechanikos inžinerijos profesorius. .
„Galbūt stimuliuodami raumenis galėtume paskatinti nervą gyti, o tiems, kurie jo neteko dėl traumos ar neurodegeneracinių ligų, sugrąžintume judrumą.
Ramanas yra vyresnysis naujojo tyrimo autorius, kurį sudaro Angelas Bu, Ferdowsas Afghahas, Nicolasas Castro, Maheera Bawa, Sonika Kohli, Karina Shah ir Brandonas Riosas iš MIT Mechanikos inžinerijos katedros bei Vincentas Butty iš MIT Kocho integruotojo vėžio instituto. Tyrimas.
Raumenų pokalbis
2023 m. Raman ir jos kolegos pranešė, kad gali atkurti pelių, patyrusių trauminį raumenų sužalojimą, judrumą, pirmiausia implantuodami raumeninį audinį sužalojimo vietoje, o tada mankštindami naująjį audinį, pakartotinai stimuliuodami jį šviesa.
Laikui bėgant jie išsiaiškino, kad mankštintas transplantatas padėjo pelėms atgauti motorinę funkciją ir pasiekti aktyvumo lygį, panašų į sveikų pelių aktyvumą.
Kai tyrėjai išanalizavo patį transplantatą, paaiškėjo, kad reguliari mankšta paskatino persodintus raumenis gaminti tam tikrus biocheminius signalus, kurie, kaip žinoma, skatina nervų ir kraujagyslių augimą.
„Tai buvo įdomu, nes mes visada manome, kad nervai valdo raumenis, bet negalvojame, kad raumenys kalba atgal į nervus“, – sako Ramanas.
„Taigi, pradėjome galvoti, kad raumenų stimuliavimas skatina nervų augimą. Žmonės atsakė, kad gal taip ir yra, bet gyvūne yra šimtai kitų ląstelių tipų, ir tikrai sunku įrodyti, kad nervas auga labiau dėl raumenų. , o ne imuninė sistema ar kažkas kito vaidina vaidmenį.
Savo naujame tyrime komanda nusprendė nustatyti, ar raumenų pratimai turi tiesioginės įtakos nervų augimui, sutelkdami dėmesį tik į raumenis ir nervinį audinį. Tyrėjai išaugino pelių raumenų ląsteles į ilgas skaidulas, kurios vėliau susiliejo, sudarydamos mažą, maždaug ketvirčio dydžio subrendusio raumeninio audinio lakštą.
Komanda genetiškai modifikavo raumenis, kad susitrauktų reaguodama į šviesą. Taikant šią modifikaciją, komanda galėjo pakartotinai mirksėti šviesa, todėl raumuo suspaudžiamas taip, kad būtų imituojamas pratimas.
Ramanas anksčiau sukūrė naują gelio kilimėlį, ant kurio buvo galima auginti ir mankštinti raumenų audinius. Gelio savybės yra tokios, kad jis gali palaikyti raumenų audinį ir neleisti jam nulupti, nes mokslininkai skatino raumenis mankštintis.
Tada komanda surinko aplinkinio tirpalo, kuriame buvo mankštinamas raumenų audinys, pavyzdžius, manydama, kad tirpale turėtų būti miokinų, įskaitant augimo faktorius, RNR ir kitų baltymų mišinį.
„Aš galvočiau apie miokinus kaip biocheminę raumenų išskiriamų dalykų sriubą, kai kurios iš jų gali būti naudingos nervams, o kitos – nieko bendro su nervais“, – sako Ramanas. „Raumenys beveik visada išskiria miokinus, bet kai juos mankštinate, jie gamina daugiau.”
„Pratimai kaip vaistas“
Komanda perkėlė miokino tirpalą į atskirą indą, kuriame buvo motorinių neuronų – nugaros smegenyse esančių nervų, kurie kontroliuoja raumenis, dalyvaujančius savanoriškame judėjime. Tyrėjai išaugino neuronus iš kamieninių ląstelių, gautų iš pelių.
Kaip ir raumenų audinys, neuronai buvo auginami ant panašaus gelio kilimėlio. Po to, kai neuronai buvo veikiami miokino mišinio, komanda pastebėjo, kad jie greitai pradėjo augti keturis kartus greičiau nei neuronai, kurie negavo biocheminio tirpalo.
„Jie auga daug toliau ir greičiau, o poveikis yra gana greitas“, – pažymi Ramanas.
Norėdami atidžiau pažvelgti į tai, kaip neuronai pasikeitė reaguodami į mankštos sukeltus miokinus, komanda atliko genetinę analizę, išskirdama RNR iš neuronų, kad išsiaiškintų, ar miokinai sukėlė kokių nors pokyčių tam tikrų neuronų genų ekspresijoje.
„Matėme, kad daugelis genų, reguliuojamų pratimų stimuliuojamuose neuronuose, buvo susiję ne tik su neuronų augimu, bet ir su neuronų brendimu, kaip gerai jie bendrauja su raumenimis ir kitais nervais ir kiek subrendę yra aksonai“, – sako Ramanas. . „Atrodo, kad pratimai turi įtakos ne tik neuronų augimui, bet ir jų brandumui bei gerai funkcionuojančiam.”
Rezultatai rodo, kad biocheminis pratimų poveikis gali skatinti neuronų augimą. Tada grupė susimąstė: ar grynai fizinis pratimų poveikis gali turėti panašią naudą?
„Neuronai yra fiziškai prijungti prie raumenų, todėl jie taip pat tempiasi ir juda kartu su raumenimis“, – sako Ramanas. „Mes taip pat norėjome pamatyti, net jei nėra biocheminių užuominų iš raumenų, ar galėtume ištempti neuronus pirmyn ir atgal, imituodami mechanines jėgas (pratimo), ir ar tai taip pat gali turėti įtakos augimui?”
Norėdami atsakyti į tai, mokslininkai ant gelio kilimėlio užaugino skirtingą motorinių neuronų rinkinį, kurį įdėjo mažais magnetais. Tada jie panaudojo išorinį magnetą, kad judintų kilimėlį ir neuronus pirmyn ir atgal.
Tokiu būdu jie „mankštindavo“ neuronus, po 30 minučių per dieną. Jų nuostabai jie išsiaiškino, kad šis mechaninis pratimas paskatino neuronus augti taip pat, kaip ir miokinų sukeltus neuronus, augdami žymiai toliau nei neuronai, kuriems nebuvo jokios mankštos.
„Tai geras ženklas, nes jis mums sako, kad tiek biocheminis, tiek fizinis pratimų poveikis yra vienodai svarbus”, – sako Ramanas.
Dabar, kai grupė įrodė, kad raumenų pratimai gali skatinti nervų augimą ląstelių lygiu, jie planuoja ištirti, kaip tikslinga raumenų stimuliacija gali būti naudojama pažeistiems nervams auginti ir gydyti bei atkurti judumą žmonėms, sergantiems neurodegeneracine liga, pvz. ALS.
„Tai tik pirmasis mūsų žingsnis siekiant suprasti ir kontroliuoti pratimus kaip vaistą“, – sako Ramanas.