Vezikuly vyvolané cvičením zvyšují růst neuronů, když jsou transplantovány do sedavých myší

Výzkumníci z University of Illinois Urbana-Champaign uvádějí, že extracelulární vezikuly uvolněné do krevního řečiště během aerobního cvičení mohou samy o sobě vést k masivnímu nárůstu neurogeneze hipokampu u dospělých, když jsou přeneseny do sedavých myší, a to i beze změn v pokrytí cév hipokampu.

Aerobní fyzická aktivita zachovává kognitivní funkce po celý život a opakovaně se spojuje se strukturální a buněčnou plasticitou v hippocampu. Důkazy z experimentů s přenosem plazmy naznačují, že faktory přenášené krví z pohybujících se zvířat mohou přenášet proneurogenní a prokognitivní účinky na sedavé nebo staré příjemce, částečně prostřednictvím snížení zánětu.

Do tohoto spojení cvičení a mozku se zapojilo mnoho cirkulujících molekul, včetně vaskulární endoteliální růstový faktorinzulinu podobný růstový faktor 1, destičkový faktor 4, selenoprotein P, irisin, katepsin B, L-laktát a interleukin-6. Každý z nich přispívá ke specifickým aspektům neurogeneze nebo přežití neuronů.

Extracelulární vezikuly (EV) vstoupily do této konverzace jako atraktivní kandidáti na transportéry signálního nákladu mezi tkáněmi a mozkem, protože balí proteiny, lipidy, nukleové kyseliny a mikroRNA do malých částic vázaných na membránu, které mohou překročit hematoencefalickou bariéru.

Předchozí studie ukazují, že cvičení zvyšuje oběhové vezikuly, včetně těch pocházejících z kosterního svalstva, nesoucích proteiny obohacené svalem a mikroRNA. Klíčová otevřená otázka se týkala toho, zda vezikuly odebrané z oběhu po cvičení jsou samy o sobě dostatečné pro zvýšení dospělosti hipokampální neurogeneze při systémovém podávání zvířatům bez pohybu.

Ve studii „Plzma získaná cvičením extracelulární vezikuly zvýšit hipokampální neurogenezi dospělých,“ zveřejněno v Výzkum mozkuvýzkumníci navrhli experiment, aby otestovali, zda jsou EV pocházející z plazmy z cvičení myši jsou dostatečné pro posílení hipokampální neurogeneze a pro posouzení souvisejících změn v astrogliogenezi a hipokampální mikrovaskulatuře.

Studovaná zvířata zahrnovala 75 dospělých samců myší C57BL/6J zakoupených od Charles River a Jackson Laboratory. Dárcovským myším (n = 40 ve dvou nezávislých kohortách) odběr krve a izolace vezikul se řídily cvičebním paradigmatem navrženým k zachycení vezikul při maximální aktivitě.

Po čtyřech týdnech byli dárci 12 hodin nalačno a vzorky byly odebrány brzy ráno (~ 3 hodiny ráno), kdy jsou myši normálně aktivní. Samostatná sedavá skupina měla kolo zablokované na místě, což omezovalo jejich schopnost cvičit.

Běžecké chování a neurogeneze

Dárci cvičení zdolali dlouhé vzdálenosti na kolech s průměrem kohorty 323,9 km a 394,5 km za 28 dní. Barvení BrdU v podskupině mozků dárců potvrdilo očekávaný účinek cvičení na neurogenezi dospělých. Běžečtí dárci (n = 4) vykazovali výrazný nárůst BrdU-pozitivních buněk ve vrstvě granulárních buněk gyrus dentatus ve srovnání se sedavými dárci (n = 5).

Recipientní myši (n = 29) byly umístěny ve skupinách a rozděleny do tří podmínek léčby. Jedna skupina dostala fyziologický roztok pufrovaný fosfátem (PBS, n = 10) jako kontrolu. Druhá skupina dostávala EV izolované ze spojené plazmy myší se sedavým dárcem (SedV, n = 9). Třetí skupina dostávala EV odvozené od cvičení (ExerV) izolované ze spojené plazmy cvičených dárcovských myší (n = 10).

Neurogeneze u příjemců ExerV

Sedavé recipientní myši, které dostávaly ExerV, vykazovaly silné zvýšení hipokampální neurogeneze u dospělých. ExerVs zvýšily hustotu BrdU-pozitivních buněk ve vrstvě granulárních buněk zhruba o 50 % ve srovnání se skupinami PBS i SedV.

Statistický test porovnávající všechny tři skupiny zjistil jasný rozdíl v hustotě buněk BrdU mezi ošetřeními a myši, kterým byl podáván PBS, vypadaly stejně jako myši, kterým byl podán SedV. Účinek ExerVs byl detekován v počáteční kohortě a replikován v druhé kohortě za použití identických postupů.

Osud novorozených buněk

Ve všech skupinách trojité značení ukázalo, že většina nově vytvořených buněk se stala neurony.

Když se data zhroutila napříč léčbou, asi 89,4 % BrdU-pozitivních buněk koexprimovalo NeuN, 5,6 % koexprimovalo S100p a 5,0 % postrádalo kterýkoli marker a zůstalo s neurčeným fenotypem. Distribuce se mezi skupinami nelišila, pouze množství.

Na první pohled

Sedavé myši, které dostávaly EV od běžících myší, produkovaly opět zhruba polovinu novorozených granulových buněk než kontroly, což je odpověď, která se objevila spolehlivě v obou experimentálních kohortách.

Neurogeneze vzrostla bez posunů v objemu gyrus dentatus, což je vzorec, který odpovídá mírným strukturálním změnám hlášeným po samotném běhu. Buněčné přírůstky během cvičení často koexistují s homeostatickými mechanismy, které chrání celkovou tkáňovou architekturu, včetně prořezávání a remodelace glií, což by mohlo rovněž utvářet, jak se neurogeneze řízená vezikuly integruje do stávajících okruhů.

EV od běžících myší ukazují, že výhody cvičení nemusí záviset výhradně na svalové aktivitě v reálném čase. Signály sbalené během týdnů dobrovolného běhu a dodávané systémově zvířatům se sedavým zaměstnáním mohou dostatečně přetvořit hipokampální niku, aby stimulovaly zrození nových neuronů.

Případy hipokampální atrofie, jako jsou stavy od PTSD a deprese po Alzheimerovu chorobu, představují logický další krok, ve kterém by měly být tyto vezikuly testovány.

Zda vezikuly dokážou obnovit učení a paměť, působit proti smršťování hipokampu souvisejícím se stresem nebo působit jako neinvazivní záskok při cvičení, bude definovat jejich translační příslib.

© 2025 Science X Network