Rad mišića pomaže rastu neurona

Nema sumnje da tjelovježba čini dobro tijelu. Redovita tjelesna aktivnost ne samo da jača mišiće, već može ojačati naše kosti, krvne žile i imunološki sustav.

Sada su inženjeri MIT-a otkrili da tjelovježba također može imati koristi na razini pojedinačnih neurona. Primijetili su da kada se mišići kontrahiraju tijekom vježbanja, biokemijske signale pod nazivom miokini.

U prisutnosti ovih mišićno generiranih signala, neuroni su narasli četiri puta više u usporedbi s neuronima koji nisu bili izloženi miokinima. Ovi eksperimenti na staničnoj razini sugeriraju da vježbanje može imati značajan biokemijski učinak na rast živaca.

Iznenađujuće, istraživači su također otkrili da neuroni ne reagiraju samo na biokemijske signale vježbanja, već i na njihove fizičke učinke. Tim je primijetio da kada se neuroni opetovano povlače naprijed-natrag, slično kao što se mišići skupljaju i šire tijekom vježbanja, rastu jednako kao kada su izloženi miokinima mišića.

Dok su prethodne studije ukazivale na potencijalnu biokemijsku vezu između aktivnosti mišića i rasta živaca, ova je studija prva koja pokazuje da fizički učinci mogu biti jednako važni, kažu istraživači. Rezultati, koji su objavljeni u časopisu Advanced Healthcare Materials, bacaju svjetlo na vezu između mišića i živaca tijekom vježbanja i mogli bi poslužiti kao informacije o terapijama vezanim uz vježbanje za popravak oštećenih i propalih živaca.

Istraživači su uzgojili mišićne stanice miša u dugačka vlakna koja su se zatim spojila u mali list zrelog mišićnog tkiva veličine otprilike četvrtine.

Tim je genetski modificirao mišić da se kontrahira kao odgovor na svjetlost. Uz ovu modifikaciju, tim je mogao bljeskati svjetlo više puta, uzrokujući stiskanje mišića kao odgovor, na način koji oponaša čin vježbe. Raman je prethodno razvio novu  gel podlogu na kojoj raste i vježba mišićno tkivo. Svojstva gela su takva da može poduprijeti mišićno tkivo i spriječiti njegovo ljuštenje dok su istraživači stimulirali mišiće na vježbanje.

Tim je zatim prikupio uzorke okolne otopine u kojoj je vježbano mišićno tkivo, misleći da bi otopina trebala sadržavati miokine, uključujući faktore rasta, RNK i mješavinu drugih proteina.

Tim je otopinu miokina prebacio u zasebnu posudu koja je sadržavala motoričke neurone, živce koji se nalaze u leđnoj moždini koji kontroliraju mišiće uključene u voljno kretanje. Istraživači su uzgojili neurone iz matičnih stanica dobivenih iz miševa. Kao i kod mišićnog tkiva, neuroni su uzgajani na sličnoj gel podlozi. Nakon što su neuroni bili izloženi mješavini miokina, tim je primijetio da su brzo počeli rasti, četiri puta brže od neurona koji nisu primili biokemijsku otopinu.

Kako bi pobliže pogledali kako su se neuroni promijenili kao odgovor na miokine izazvane vježbanjem, tim je proveo genetsku analizu, ekstrahirajući RNK iz neurona kako bi vidjeli jesu li miokini inducirali bilo kakvu promjenu u ekspresiji određenih neuronskih gena.

Rezultati sugeriraju da biokemijski učinci vježbanja mogu pospješiti rast neurona. Zatim se grupa zapitala bi li čisto fizički učinak tjelovježbe mogao imati sličnu korist. 

Kako bi odgovorili na ovo pitanje, istraživači su uzgojili drugačiji skup motornih neurona na podlozi od gela koju su opremili sićušnim magnetima. Zatim su upotrijebili vanjski magnet za pomicanje podloge i neurona naprijed-natrag. Na taj su način vježbali neurone, 30 minuta dnevno. Na svoje iznenađenje, otkrili su da je ova mehanička vježba stimulirala neurone na rast jednako kao i neuroni izazvani miokinom, rastući znatno dalje od neurona koji nisu bili vježbani.

Nakon što je skupina pokazala da vježbanje mišića može pospješiti rast živaca na staničnoj razini, planiraju proučiti kako se ciljana stimulacija mišića može koristiti za rast i liječenje oštećenih živaca i vraćanje mobilnosti ljudima koji žive s neurodegenerativnom bolešću kao što je ALS.