Η τακτική άσκηση έχει αποδειχθεί ευεργετική για τη συνολική μας ευεξία. Δυναμώνει τους μύες μας, βελτιώνει την καρδιαγγειακή υγεία, βοηθά στη διατήρηση ενός υγιούς σωματικού βάρους και μπορεί να θεωρηθεί αποτελεσματική καταπολέμηση του στρες.
Τι γίνεται όμως αν υπάρχουν περισσότερα; Τι γίνεται αν τα οφέλη της άσκησης υπερβαίνουν τη γενική υγεία;
Μια πρόσφατη μελέτη από μηχανικούς του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης (MIT), που δημοσιεύτηκε στο Προηγμένα Υλικά Υγείαςέχει αποκαλύψει ότι η άσκηση μπορεί επίσης να διεγείρει την ανάπτυξη των νευρώνων μέσω των φυσικών και βιοχημικών επιδράσεών της.
Αυτό το εύρημα μπορεί να ανοίξει νέα μονοπάτια για επανορθωτικές θεραπείες και ίσως ακόμη και θεραπείες για νευροεκφυλιστικές διαταραχές.
Διαφωνία νεύρων-μυών
Ενώ οι επιπτώσεις της άσκησης στη σωματική μας υγεία, όπως η ενδυνάμωση των μυών και η υποστήριξη του ανοσοποιητικού συστήματος, είναι ευρέως αναγνωρισμένες, οι ερευνητές δεν έχουν διερευνήσει τη συγκεκριμένη επίδραση της άσκησης στους νευρώνες (νευρικά κύτταρα).
Δεδομένου ότι τα νεύρα ελέγχουν τις κινήσεις των μυών και μεταφέρουν ζωτικές πληροφορίες σε όλο το σώμα, η κατανόηση των επιπτώσεων των νευρώνων μπορεί να οδηγήσει στην ανάπτυξη εύλογων θεραπειών για νευρικές βλάβες.
Σε ένα άρθρο του Νοεμβρίου 2023 στο περιοδικό Βιοϋλικάοι ερευνητές δημιούργησαν έναν υπαινιγμό μιας βιοχημικής σύνδεσης μεταξύ της μυϊκής δραστηριότητας και της υγείας των νεύρων. Η Ritu Raman, ο βοηθός καθηγητής Μηχανολόγων Μηχανικής του Eugene Bell, ανακάλυψαν ότι θα μπορούσαν να αποκαταστήσουν την κινητικότητα των ποντικών εμφυτεύοντας μυϊκό ιστό στο σημείο ενός σοβαρού μυϊκού τραυματισμού και διεγείροντας τον νέο ιστό χρησιμοποιώντας φως.
Κατά την εξέταση του μοσχεύματος, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο εμβολιασμένος μυς είχε παράγει ορισμένα βιοχημικά σήματα που προκάλεσαν την ανάπτυξη και την ανάπτυξη των νεύρων και των αιμοφόρων αγγείων.
Η συμβατική έννοια της αλληλεπίδρασης νεύρου-μυών δίνει έμφαση στον έλεγχο του νεύρου στους μύες. Ωστόσο, η Raman και οι συνεργάτες της άρχισαν να αναρωτιούνται εάν το αμοιβαίο αντίθετο θα μπορούσε να ισχύει: δηλαδή εάν οι διεγερτικοί μύες θα μπορούσαν να ενθαρρύνουν το σχηματισμό νεύρων.
Αυτή η υπόθεση αντιμετωπίστηκε αρχικά με σκεπτικισμό από την επιστημονική κοινότητα. Οι επικριτές υποστήριξαν ότι το βιολογικό περιβάλλον ήταν περίπλοκο και ότι θα ήταν δύσκολο να αποδοθεί η ανάπτυξη των νεύρων στη διέγερση από τους μύες λόγω της ποικιλίας άλλων τύπων κυττάρων και παραγόντων που συμβάλλουν στον οργανισμό, συμπεριλαμβανομένου του ανοσοποιητικού συστήματος.
Βιοχημικά οφέλη της άσκησης
Η νέα μελέτη της Raman & co. επικεντρώθηκε αποκλειστικά σε μυϊκό και νευρικό ιστό και στόχευε να βρει εάν οι μύες προπόνησης θα μπορούσαν άμεσα να επηρεάσουν τον τρόπο με τον οποίο αναπτύχθηκαν τα νεύρα.
Οι ερευνητές μεγάλωσαν τα μυϊκά κύτταρα του ποντικιού σε μακριές ίνες, τις οποίες κουνούσαν μαζί για να δημιουργήσουν ένα μικρό φύλλο ώριμου μυϊκού ιστού ελαφρώς μεγαλύτερο από ένα νόμισμα της μιας ρουπίας. Χρησιμοποιώντας γνωστές τεχνικές γενετικής τροποποίησης, η ομάδα μπόρεσε να χρησιμοποιήσει ένα φως που αναβοσβήνει για να προκαλέσει τη σύσπαση των μυών.
Στο παρελθόν, ο Raman είχε καταλήξει σε ένα ολοκαίνουργιο τζελ χαλάκι για το χτίσιμο και την άσκηση των μυών. Ενώ οι ερευνητές διέγειραν τους μυς για άσκηση, αυτό επέτρεψε στον μυϊκό ιστό να διατηρήσει το σχήμα και τη δομή του αντί να ξεφλουδίζει.
Στη συνέχεια οι επιστήμονες συνέλεξαν δείγματα από τα υγρά που περιβάλλουν τον μυ, πιστεύοντας ότι θα πρέπει να περιέχει μυοκίνες όπως αυξητικούς παράγοντες, RNA και άλλες πρωτεΐνες. Οι μυοκίνες, είπε ο Raman, είναι μια βιοχημική σούπα πρωτεϊνών που εκκρίνονται από τους μύες, μερικές από τις οποίες μπορεί να είναι χρήσιμες για τους νευρώνες.
«Οι μυοκίνες εκκρίνονται από τους μύες σχεδόν όλη την ώρα, αλλά παράγουν περισσότερες όταν τους ασκείς», πρόσθεσε.
Οι ερευνητές μετέφεραν το διάλυμα μυοκίνης σε ένα ξεχωριστό πιάτο που περιείχε κινητικούς νευρώνες – νεύρα που βρίσκονται στο νωτιαίο μυελό και ελέγχουν τους μύες που εμπλέκονται στην εκούσια κίνηση. Μεγάλωσαν τους νευρώνες από βλαστοκύτταρα που προέρχονται από ποντίκια. Όπως και με τον μυϊκό ιστό, οι νευρώνες αναπτύχθηκαν σε ένα παρόμοιο στρώμα γέλης.
Αφού οι νευρώνες εκτέθηκαν στο μείγμα μυοκινών, η ομάδα παρατήρησε ότι άρχισαν να αναπτύσσονται γρήγορα: περίπου τέσσερις φορές πιο γρήγορα από τους νευρώνες που δεν έλαβαν το βιοχημικό διάλυμα.
Η ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε επίσης μια γενετική ανάλυση για να μάθει περισσότερα για τις νευρωνικές αλλαγές που προκαλούνται από την άσκηση.
Αρχικά, απομόνωσαν το RNA από ένα μικρό σύμπλεγμα νευρώνων. Τα κύτταρα μεταγράφουν οδηγίες για το πώς να φτιάξετε μια πρωτεΐνη από ένα γονίδιο σε RNA πρώτα. Μετρώντας το επίπεδο της γονιδιακής μεταγραφής, μπόρεσαν να εκτιμήσουν την έκταση της γενετικής δράσης στη διατύπωση αυτών των οδηγιών. Αυτό τους επέτρεψε να καταλάβουν εάν οι μυοκίνες ασκούσαν κάποια επίδραση στη δραστηριότητα ορισμένων νευρωνικών γονιδίων.
Βρήκαν ότι πολλά από τα πιο ενεργά εκφραζόμενα γονίδια εμπλέκονται σε ορισμένες θεμελιώδεις διαδικασίες νευρικής ανάπτυξης, ωρίμανσης, νευρωνικής συνδεσιμότητας (συμπεριλαμβανομένων αυτών με μυϊκά κύτταρα) και ανάπτυξης νευραξόνων.
Το αποτέλεσμα έδειξε ότι η άσκηση δεν διεγείρει μόνο την ανάπτυξη των νευρώνων: ενίσχυσε επίσης την ωριμότητα των νευρώνων και τις λειτουργικές τους ικανότητες.
Η ομάδα, επομένως, θέλησε να διερευνήσει εάν η φυσιολογική απόκριση στην άσκηση θα μπορούσε επίσης να προμηνύει καλά τη νευρωνική λειτουργία.
Επίδραση του σωματικού στρες στα νεύρα
Λόγω της φυσικής επαφής μεταξύ νευρώνων και μυών, η κίνηση των μυών ασκεί μηχανικές δυνάμεις στη δομή των νευρώνων. Για να ελέγξουν εάν αυτές οι δυνάμεις θα μπορούσαν επίσης να επηρεάσουν την ανάπτυξη των νευρώνων, οι ερευνητές δημιούργησαν πειράματα μηχανικής διέγερσης που παρακολουθούσαν την ανάπτυξη των νευρώνων απουσία μυοκινών.
Αυτή τη φορά, η ομάδα καλλιέργησε ένα άλλο σύνολο κινητικών νευρώνων σε μια μήτρα γέλης που περιείχε μικρά μαγνητικά σωματίδια. Όταν εφαρμόστηκε ένα εξωτερικό μαγνητικό πεδίο, η κίνηση των σωματιδίων τέντωσε μηχανικά τους νευρώνες, αναπαράγοντας τις συνθήκες υπό τις οποίες μπορεί να βιώσουν μηχανικές δυνάμεις κατά τη διάρκεια μιας προπόνησης. Έκαναν αυτό το τεστ για 30 λεπτά κάθε μέρα.
Τα αποτελέσματα ήταν αρκετά εκπληκτικά. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτή η μηχανική διέγερση ενίσχυε σημαντικά την ανάπτυξη των νευρώνων: το επίπεδο ανάπτυξης των νευρώνων που ασκούνταν με μηχανική άσκηση ήταν, κατά μέσο όρο, ισοδύναμο με εκείνους που εκτέθηκαν σε διέγερση μυοκίνης.
Και οι δύο ομάδες ασκούμενων νευρώνων αυξήθηκαν επίσης σημαντικά περισσότερο από ένα σύνολο νευρώνων ελέγχου που δεν είχαν καθόλου άσκηση.
Η άσκηση ως φάρμακο
Τα ευρήματα έχουν τεράστιες συνέπειες για την ανάπτυξη θεραπειών που βασίζονται στην άσκηση για την αποκατάσταση των νεύρων, ειδικά καθώς σχετίζονται με τραυματισμούς νεύρων και νευροεκφυλιστικές ασθένειες όπως η αμυοτροφική πλευρική σκλήρυνση (ALS). Εκμεταλλευόμενοι τη συνομιλία μεταξύ μυών και νευρώνων, οι ερευνητές θα μπορούσαν να αναπτύξουν καινοτόμες θεραπευτικές στρατηγικές για την προώθηση της ανάκτησης των νευρικών κυττάρων και την προώθηση της επούλωσής τους ενεργοποιώντας τους μυς που τα περιβάλλουν.
Οι ερευνητές δήλωσαν στην εργασία τους ότι, στην κατανόηση της αμφίδρομης σηματοδότησης μεταξύ των μυών και των νεύρων, τα ευρήματά τους έχουν πρακτικές επιπτώσεις στην ανάπτυξη νέων προσεγγίσεων για τη θεραπεία νευρικών τραυματισμών στις οποίες το νεύρο και ο μυϊκός ιστός δεν επικοινωνούν πλέον σωστά.
Η ομάδα σχεδιάζει να διερευνήσει τη δυνατότητα χρήσης στοχευμένης μυϊκής διέγερσης για την αναγέννηση και την ανάπτυξη νευρώνων σε κλινικό περιβάλλον, κάτι που θα μπορούσε να βοηθήσει στον επαναπροσδιορισμό του ρόλου της άσκησης στην ιατρική και τη γενική προαγωγή της υγείας στην ακριβή θεραπευτική παρέμβαση για την αποκατάσταση των νεύρων.
Σύμφωνα με τον Raman, αυτό είναι το πρώτο τους βήμα προς την κατανόηση και τον έλεγχο της άσκησης ως φάρμακο.
Ο Sayan Tribedi έχει MSc στη βιοπληροφορική από το Πανεπιστήμιο Pondicherry.
Δημοσιεύθηκε – 21 Ιανουαρίου 2025 05:30 π.μ. IST
