TJELOVJEŽBA: može li pomoći u liječenju oštećenih neurona?

Vježbanje ima neporecive dobrobiti za tijelo i um, ali nova studija inženjera s MIT-a otkrila je da bi dobici mogli doseći daleko dublje.

Rezultati tima pokazuju kako tjelesna aktivnost koja kontrahira mišiće dovodi do oslobađanja bioloških signala koji bi mogli imati moć popravljanja oštećenih živčanih stanica (neurona).

Ljudi su vrlo rano shvatili da je vježbanje dobro za nas, ali godinama je znanstvenicima bilo nejasno što se točno događa kada razgibamo svoje mišiće. Neka vrsta kemijskog glasnika mora biti otpuštena iz mišićnih vlakana, razmišljali su ljudi, ali bez čvrste ideje o čemu se radi, to se nazivalo pomalo nebuloznim 'faktorom rada' ili 'faktorom vježbanja'.

Zatim je 2000. godine otkriveno da skeletni mišići otpuštaju interleukin-6 (IL-6), dobro poznati citokin koji se najčešće povezuje s imunosnim sustavom. Daljnji rad je ukazao na to da sam IL-6 vjerojatno ne može objasniti sve učinke vježbanja, pa je izraz 'miokini' skovan da pokrije sve slične čimbenike koji bi se kasnije mogli pronaći.

Sada je jasno da mišići imaju sposobnost otpuštanja stotina različitih peptida, ali još smo daleko od razumijevanja svih njihovih bioloških funkcija. Na primjer, dok znamo da dobra tjelovježba može koristiti živčanom sustavu poboljšavajući naše raspoloženje i pomažući nam da se oslobodimo stresa, manje se zna o utjecaju tjelovježbe na razini pojedinih živčanih stanica. To je ono što je tim s MIT-a počeo istraživati.
 

* neuron (živčana stanica) - osnovna jedinica živčanog sustava
* motorni neuroni - neuroni koji prenose podražaj iz središnjeg živčanog sustava do izvršnih organa, uglavnom mišića

Iskra ideje došla je iz studije iz 2023. koju su proveli viši autor Ritu Raman i kolege, u kojoj su otkrili da se oštećenje mišića kod miša može izliječiti presađivanjem novog mišićnog tkiva i njegovim opetovanim stimuliranjem - u biti, vježbanjem. Pretpostavili su da novo mišićno tkivo proizvodi miokine koji pospješuju popravak živaca i krvnih stanica.

„To je bilo zanimljivo jer uvijek mislimo da živci kontroliraju mišiće, ali ne razmišljamo o tome da mišići uzvraćaju živcima“, rekao je Raman u izjavi. „Dakle, počeli smo misliti da stimuliranje mišića potiče rast živaca.“

Međutim, pokazati ovo eksperimentalno bila bi druga stvar.

„Neki su odgovorili da je možda to slučaj,“ dodao je Raman, „ali postoje stotine drugih vrsta stanica u životinji, i stvarno je teško dokazati da živac raste više zbog mišića, a ne zbog imunosnog sustava ili nečeg drugog što u tome igra ulogu.“

Ovaj put, tim je razvio način uzgoja mišićnih stanica miša u vlakna koja su zatim spojena u stabilne listove mišićnog tkiva, otprilike četvrtine veličine. Genetska modifikacija je značila da će se mišići kontrahirati kao odgovor na svjetlost, tako da mogu više puta „vježbati“ kao da oponašaju tjelovježbu.

Nakon kontrakcije mišića, tim je uzeo uzorke tekućine koja okružuje listove mišićnog tkiva kako bi vidjeli otpuštaju li stanice miokine, kao što Raman opisuje: “O miokinima bih razmišljao kao o 'biokemijskoj juhi' tvari koje mišići luče, od kojih bi neke mogle biti dobre za živce i drugih koje možda nemaju nikakve veze sa živcima. Mišići gotovo uvijek izlučuju miokine, ali kada ih vježbate, proizvode ih više.“

Ta je 'juha' zatim nanesena na motorne neurone* koji su uzgojeni na sličan način. S dodatkom miokina, tim je vidio da su neuroni počeli rasti četiri puta brže nego inače, „a učinak je prilično trenutačan“, rekao je Raman.

Genetska analiza otkrila je da dodavanje miokina ne samo da regulira gene odgovorne za rast, već također pospješuje funkcioniranje i sazrijevanje neurona.

Jasno je da vježbanje nije samo kemijski proces - tu je i mehanička sila kontrakcije i opuštanja mišića. Možda nikada niste razmišljali o tome, ali svaki put kada istežete mišić, istežete i sva pričvršćena živčana vlakna.

Kako bi to simulirali, Raman i tim uzgojili su još jednu seriju motornih neurona, ovaj put na površini prošaranoj sićušnim magnetima. Vježbali su mišiće 30 minuta svaki dan, primjenom vanjskog magneta za pomicanje površine naprijed-natrag.

Baš kao što su vidjeli s izravnom primjenom miokina, fizičko vježbanje neurona ih je učinilo duljim.

"To je dobar znak jer nam govori da su i biokemijski i fizikalni učinci vježbanja jednako važni“, rekao je Raman.

Miokini su trenutačno vruća tema. Druga nedavna, ali nepovezana studija pokazala je kako bi se lijek koji sadrži miokine jednog dana mogao koristiti kao „vježbanje u tableti“ za pomoć u zaštiti mozga od demencije povezane sa starenjem.

Svojim novim istraživanjem Raman i kolege nadaju se otkriti nove načine obnavljanja oštećenih živaca, što bi moglo pomoći osobama s drugim neurodegenerativnim bolestima kao što je amiotrofična lateralna skleroza. Ima još puno posla za obaviti i još puno toga za otkriti o ovim misterioznim glasnicima.

Kao što je Raman rekao, „Ovo je samo naš prvi korak prema razumijevanju i kontroliranju vježbanja kao lijeka.“

Studija je objavljena u časopisu Advanced Healthcare Materials.