Naukowcy odkryli zaskakujący efekt ćwiczeń. Najnowsze wyniki badań

O tym, że ćwiczenia są dobre dla ciała, wiadomo od dawna. Aktywność fizyczna nie tylko wzmacnia mięśnie, ale również układ odpornościowy i naczynia krwionośne. Naukowcy z MIT odkryli, że ma także wpływ na rozwój neuronów, powodując ich wzrost.

Publikacja: 17.11.2024 16:34

Naukowcy zaobserwowali, że w momencie kurczenia się mięśni w trakcie treningu, uwalniają one sygnały

Naukowcy zaobserwowali, że w momencie kurczenia się mięśni w trakcie treningu, uwalniają one sygnały biochemiczne zwane miokinami, które mogą oddziaływać na inne narządy oraz na komórki nerwowe.

Foto: Adobe Stock

Neuron to podstawowa jednostka budulcowa układu nerwowego. Odpowiada za odbieranie, przetwarzanie oraz wysyłanie informacji w postaci sygnału elektrycznego. Inżynierowie z Massachusetts Institute of Technology przeprowadzili badania, które wykazały, że aktywność fizyczna zapewnia korzyści już na poziomie pojedynczych neuronów. Potencjalnie może więc okazać się skuteczną terapią dla osób, u których komunikacja między nerwem a mięśniem została przerwana, np. w wyniku wypadku lub choroby.

W jaki sposób ćwiczenia wpływają na komórki nerwowe?

Naukowcy zaobserwowali, że w momencie kurczenia się mięśni w trakcie treningu, uwalniają one sygnały biochemiczne zwane miokinami, które mogą oddziaływać na inne narządy oraz na komórki nerwowe. Okazało się, że w obecności tych sygnałów neurony rosły cztery razy bardziej w porównaniu do neuronów, które nie miały kontaktu z miokinami. Eksperymenty na poziomie komórkowym sugerują zatem, że ćwiczenia mogą mieć biochemiczny wpływ na wzrost nerwów. To nie wszystko. Naukowcy odkryli również, że neurony reagują nie tylko na sygnały biochemiczne ćwiczeń, ale także na ich fizyczne skutki. Badacze zaobserwowali, że w momencie, gdy komórki nerwowe są wielokrotnie rozciągane (podobnie jak mięśnie, które kurczą się i rozszerzają podczas ćwiczeń), rosną tak samo, jak wtedy, gdy są wystawione na działanie miokin.

Czytaj więcej

Wystarczy już 5 minut. Prosta zmiana w rutynie dnia pomoże obniżyć ciśnienie krwi

„Teraz, gdy wiemy, że istnieje ta interakcja między mięśniami a nerwami, może być ona przydatna w leczeniu takich rzeczy, jak uszkodzenie nerwu, w którym komunikacja między nerwem a mięśniem zostaje przerwana. Może jeśli pobudzimy mięsień, będziemy mogli pobudzić nerw do gojenia się i przywrócić ruchomość osobom, które ją utraciły z powodu urazu lub chorób neurodegeneracyjnych” - powiedziała Ritu Raman, adiunkt ds. rozwoju kariery w dziedzinie inżynierii mechanicznej w Eugene Bell Career Development na MIT i jedna z autorek badania.

Pracujące mięśnie wydzielają składniki cenne dla wzrostu neuronów

Jak podaje MIT News, w 2023 roku zespół naukowców ogłosił, że udało się przywrócić ruchomość u myszy, które doznały urazowego uszkodzenia mięśnia. Badacze w pierwszej kolejności wszczepili zwierzętom tkankę mięśniową w miejsce urazu. Następnie tkanka była wielokrotnie stymulowana światłem i w ten sposób „ćwiczona”. Z czasem zaobserwowano, że ta aktywność pozwoliła myszom odzyskać funkcje motoryczne. Finalnie osiągnęły one poziom porównywalny z poziomem zdrowych myszy. Gdy naukowcy przebadali przeszczepioną tkankę, okazało się, że ćwiczenia stymulowały ją do wytwarzania pewnych sygnałów biochemicznych, o których wiadomo, że promują wzrost nerwów i naczyń krwionośnych.

Czytaj więcej

Mniej cukru w dzieciństwie ogranicza ryzyko poważnych chorób w dorosłości. Nowe wyniki badań

W nowym badaniu zespół chciał ustalić, czy ćwiczenia mięśni mają jakikolwiek bezpośredni wpływ na wzrost nerwów. Skupili się zatem wyłącznie na mięśniach i tkance nerwowej. W tym celu wyhodowali komórki mięśniowe myszy, które następnie połączyły się w dojrzałą tkankę mięśniową. Została ona genetycznie zmodyfikowana, aby kurczyła się w odpowiedzi na światło, co miało naśladować ćwiczenia. Wcześniej naukowcy opracowali specjalną matę żelową, na której można było rozwijać i ćwiczyć tkankę. W kolejnym etapie zebrali próbki roztworu z maty. Okazało się, że zawiera on miokiny, czynniki wzrostu, RNA i mieszankę innych białek.

Następnie roztwór został przeniesiony do oddzielnego naczynia, w którym znajdowały się neurony ruchowe, czyli komórki nerwowe obecne w rdzeniu kręgowym. Odpowiadają one za kontrolowanie mięśni zaangażowanych w ruch. Gdy te neurony zostały wystawione na działanie roztworu zawierającego miokiny, zaczęły rosnąć i to aż cztery razy szybciej niż neurony, które nie otrzymały mieszanki.

Fizyczny aspekt ćwiczeń również wpływa na wzrost komórek nerwowych

Aby sprawdzić, jak neurony zmieniły się w odpowiedzi na miokiny wywołane ćwiczeniami, naukowcy przeprowadzili analizę genetyczną. 

Czytaj więcej

Trening o właściwej porze może zmniejszać ryzyko nowotworu. O której najlepiej ćwiczyć?

„Zauważyliśmy, że wiele genów regulowanych w neuronach stymulowanych ćwiczeniami było związanych nie tylko ze wzrostem neuronów, ale także dojrzewaniem neuronów, tym, jak dobrze komunikują się z mięśniami i innymi nerwami oraz jak dojrzałe są aksony. Ćwiczenia wydają się wpływać nie tylko na wzrost neuronów, ale także na to, jak dojrzale i dobrze funkcjonują” - powiedziała Raman.

Po potwierdzeniu biochemicznych efektów ćwiczeń, naukowcy chcieli sprawdzić, czy czysto fizyczne oddziaływanie również spowoduje wzrost komórek nerwowych. W tym celu wyhodowali na macie żelowej inny zestaw neuronów ruchowych. Dodatkowo umieścili na niej maleńkie magnesy. Następnie użyli innego magnesu, aby potrząsać matą, a tym samym neuronami. W ten sposób „ćwiczyli” je przez 30 minut dziennie. Okazało się, że ten mechaniczny trening polegający na rozciąganiu i ciągnięciu stymulował neurony do wzrostu w takim samym stopniu, jak neurony mające kontakt z miokinami.

Naukowcy mają w planach przeprowadzić kolejne badanie, tym razem skupiając się na tym, w jaki sposób ukierunkowana stymulacja mięśni może być wykorzystywana do wzrostu i leczenia uszkodzonych nerwów. Chcą także sprawdzić, czy możliwe jest przywrócenie ruchomości osobom cierpiącym na różne choroby neurodegeneracyjne, m.in. na stwardnienie zanikowe boczne.

Wyniki najnowszego badania zostały opublikowane w czasopiśmie Advanced Healthcare Materials.

Neuron to podstawowa jednostka budulcowa układu nerwowego. Odpowiada za odbieranie, przetwarzanie oraz wysyłanie informacji w postaci sygnału elektrycznego. Inżynierowie z Massachusetts Institute of Technology przeprowadzili badania, które wykazały, że aktywność fizyczna zapewnia korzyści już na poziomie pojedynczych neuronów. Potencjalnie może więc okazać się skuteczną terapią dla osób, u których komunikacja między nerwem a mięśniem została przerwana, np. w wyniku wypadku lub choroby.

Pozostało 93% artykułu
Nauka
Jak aktywność fizyczna wpływa na ryzyko demencji? Najnowsze wyniki badań
Nauka
Naukowcy odkryli nowe zastosowanie znanych leków odchudzających. Na co działają?
Nauka
Co było pierwsze – jajko czy kura? Naukowcy bliżej rozwiązania zagadki
Nauka
Taka aktywność może wydłużyć życie nawet o 11 lat. Są wyniki badań
Materiał Promocyjny
Przewaga technologii sprawdza się na drodze
Nauka
Niedobór witaminy D zwiększa ryzyko tych chorób? Nowe wyniki badań
Walka o Klimat
„Rzeczpospolita” nagrodziła zasłużonych dla środowiska