by Souhrn: Vědci odhalili kritické spojení mezi cvičením, svalovou funkcí a zdravím mozku. Jejich studie odhaluje, že nervy aktivující svaly během cvičení také spouštějí uvolňování molekul, které zlepšují funkci mozku.
Stimulací těchto nervů glutamátem zjistili, že inervované svaly produkují více hormonů posilujících mozek a extracelulárních váčků. Tento výzkum podtrhuje důležitost udržení nervosvalového zdraví, zejména s přibývajícím věkem, pro podporu celkové funkce mozku a orgánů.
Klíčová fakta:
- Vliv neuronů na svalovou sekreci: Svaly inervované neurony produkují více látek, které podporují zdraví mozku ve srovnání s neinervovanými svaly.
- Vliv glutamátu na svalovou aktivaci: Glutamátová stimulace zvyšuje sekreci prospěšných hormonů, jako je irisin, a zvyšuje uvolňování extracelulárních vezikul obsahujících mikroRNA, které podporují neurovývoj.
- Důsledky pro stárnutí a neuromuskulární zdraví: Studie zdůrazňuje kritickou roli interakcí neuron-sval při udržování kognitivních funkcí, zvláště relevantní pro stárnoucí populaci a osoby s neuromuskulárními poruchami.
Zdroj: University of Illinois
Cvičení vyzve svaly, aby uvolnily molekulární náklad, který posiluje funkci a spojení mozkových buněk, ale tento proces není dobře pochopen. Nový výzkum z University of Illinois Urbana-Champaign zjistil, že nervy, které říkají svalům, aby se hýbaly, je také pobízejí k tomu, aby uvolňovaly více faktorů podporujících mozek.
“Molekuly uvolněné ze svalu jdou do krevního řečiště a pak do mozku, kde vytvářejí takzvané přeslechy mezi svalem a mozkem.” Ale samotný sval je vysoce inervovaný.
“Takže nás zajímalo, jaký je vliv neuronů na tuto aktivitu svalu a dále na komunikaci mezi svalem a mozkem?” řekl profesor chemického a biomolekulárního inženýrství Hyunjoon Kong, vedoucí studie zveřejněné v Proceedings of the National Academy of Sciences.
“Jak stárneme, ztrácíme tyto neurony ze svalu.” A někteří lidé také ztrácejí tyto neurony kvůli nemoci nebo zranění. Pochopení jejich role a toho, jak tyto nervy do svalu ovlivňují mozek, je důležité pro starší lidi nebo pacienty s nervosvalovými poraněními a nemocemi,“ řekl.
Výzkum v oblasti cvičení zjistil, že svaly vylučují hormony a extracelulární váčky, malé balíčky, které přenášejí molekuly mezi buňkami, obsahující malé fragmenty RNA, které zlepšují spojení, přenos signálů a komunikaci mezi mozkovými buňkami.
Zatímco však byla věnována velká pozornost funkci svalových faktorů, úloha nervů, které stimulují sval, je špatně pochopena, řekl postgraduální student Kai-Yu Huang, první autor studie.
Aby vědci zaplnili tuto mezeru, porovnali dva modely svalové tkáně – jeden s neuronovou inervací a jeden bez. Zjistili, že inervovaný sval produkoval více molekul, které podporují aktivitu mozkových neuronů a regulují vývoj svalů než sval bez nervů.
Poté vědci stimulovali nervy glutamátem, neurotransmiterem. Zjistili, že inervovaný sval měl větší expresi genu důležitého pro regulaci sekrece.
V souladu s tím uvolňuje vyšší hladiny hormonu irisin, který je spojen s příznivými účinky cvičení, a uvolňuje více extracelulárních váčků než prostý sval.
“Analyzovali jsme náklad přenášený ve vezikulách a zjistili jsme, že existuje větší rozmanitost mikroRNA spojená s dopadem na neurovývoj,” řekl Huang.
“Tato zjištění zdůrazňují důležitost inervace neuronů.” Jak stárneme, ztrácíme nervové zásobení svalů a naše svaly se začnou rozpadat a ztrácet funkci. A nějak to může dále vést k dysfunkci orgánů. Pochopení toho, jak regulovat nebo udržovat sekreční chování svalů, je velmi důležité.“
Dále vědci plánují prozkoumat mechanismy na křižovatce, kde se neurony setkávají se svalovými buňkami, aby určili, jak nervové impulsy stimulují sval a zda ovlivňují produkci faktorů podporujících mozek nebo jen jejich uvolňování, což je důležitý rozdíl pro možná léčba pro ty, kteří ztratili nervy nebo svaly.
Doufají také, že prozkoumají použití svého tkáňového modelu jako platformy pro efektivní produkci faktorů. Nakonec doufají, že získají úplný obrázek o smyčce mozek-nerv-sval a jak ji udržovat.
“Jsou to naše jednotlivé orgány, které spolu mluví: mozek říká nervům, aby stimulovaly sval, a sval uvolňuje zpět molekuly prospěšné pro mozkovou funkci,” řekl Kong.
„To podtrhuje důležitost cvičení. Cvičení vytváří robustnější rozhraní mezi motorickými neurony a svaly a nyní víme, že nervy vysílající signál do svalu uvolňují molekuly a extracelulární vezikuly, které jsou prospěšné pro mozek.
“Takže bychom se mohli podívat na výhody cvičení zaměřeného na podporu tohoto spojení více než na pouhé zvýšení objemu nebo síly svalu.”
O tomto cvičení a novinkách z neurovědního výzkumu
Autor: Liz Ahlberg Touchstone
Zdroj: University of Illinois
Kontakt: Liz Ahlberg Touchstone – University of Illinois
Obraz: Obrázek je připsán Neuroscience News
Původní výzkum: Uzavřený přístup.
„Nervová inervace reguluje sekreci neurotrofických myokinů a exozomů z kosterního svalstva“ od Kai-Yu Huang et al. PNAS
Abstraktní
Neuronální inervace reguluje sekreci neurotrofických myokinů a exozomů z kosterního svalstva
Ukázalo se, že myokiny a exozomy pocházející z kosterního svalstva hrají významnou roli při udržování homeostázy mozku.
Zatímco se uvádí, že cvičení podporuje sekreci svalů, o účincích neuronální inervace a aktivity na výtěžek a molekulární složení biologicky aktivních molekul ze svalu je známo jen málo.
Protože nervosvalová onemocnění a postižení spojená s denervací ovlivňují svalový metabolismus, předpokládáme, že neuronální inervace a pálení mohou hrát klíčovou roli při regulaci sekrečních aktivit kosterních svalů.
Tuto hypotézu jsme zkoumali pomocí upraveného modelu neuromuskulární tkáně sestávajícího z kosterních svalů inervovaných motorickými neurony.
Inervované svaly vykazovaly zvýšenou expresi mRNA kódujících neurotrofní myokiny, jako je interleukin-6, neurotrofický faktor odvozený z mozku a FDNC5, stejně jako mRNA koaktivátoru receptoru y aktivovaného peroxisomovým proliferátorem 1α, klíčového regulátoru svalového metabolismu.
Po stimulaci glutamátem inervované svaly secernovaly vyšší hladiny irisinu a exozomů obsahujících rozmanitější neurotrofní mikroRNA než svaly bez neuronů.
V důsledku toho biologické faktory vylučované inervovanými svaly zvýšily větvení, axonální transport a nakonec spontánní síťové aktivity primárních hipokampálních neuronů in vitro.
Celkově tyto výsledky odhalují důležitost neuronální inervace při modulaci svalových faktorů, které podporují neuronální funkci, a naznačují, že upravený model neuromuskulární tkáně je významným příslibem jako platforma pro produkci neurotrofních molekul.
