Відповідний рівень фізичних навантажень послаблює кишковий дисбактеріоз і збільшення валеріанової кислоти для покращення нейропластичності та когнітивних функцій після хірургічного втручання у мишей. Частина 2

Критична роль валеріанової кислоти, передачі сигналів C3 і нейротрофічного фактора, отриманого з гліальних клітин (GDNF), у опосередкуванні впливу вправ низької інтенсивності на POCD через мікробіоту кишечника у дорослих мишей.

Гліальні клітини є найпоширенішими ненейрональними клітинами в мозку та відіграють важливу фізіологічну та патологічну роль у нервовій системі. Дослідження останніх років показали, що гліальні клітини можуть впливати на розвиток і підтримку пам’яті та когнітивних функцій, результати, які можуть відкрити шлях до нових підходів до лікування неврологічної дисфункції.

Гліальні клітини можна розділити на різні типи, включаючи олігодендроцити, астроцити, субепендимальні гліальні клітини тощо. Ці клітини виконують низку важливих функцій у нейронах, таких як участь у нервовій провідності, підтримання стабільності нейронного середовища та регуляція мембрани нейронів. потенціал. Ці функції дозволяють гліальним клітинам впливати на фізіологічні та патологічні процеси в мозку, тим самим впливаючи на когнітивні здібності.

Дослідження показують, що гліальні клітини різними способами впливають на розвиток і підтримку пам’яті. Наприклад, астроцити можуть брати участь у синаптичній пластичності, впливаючи на зв’язки та передачу сигналів між нейронами. Субепендимальні гліальні клітини можуть секретувати різноманітні нейротрофічні фактори для сприяння росту та розвитку нейронів.

Крім того, гліальні клітини також можуть виробляти різноманітні нейромодулюючі речовини, такі як глутамат, АТФ тощо, які можуть прямо чи опосередковано впливати на стан активності нейронів, таким чином впливаючи на пам’ять і когнітивні функції.

Дослідження також виявили, що гліальні клітини також відіграють важливу роль у деяких неврологічних захворюваннях. Наприклад, у пацієнтів із хворобою Альцгеймера змінюється кількість і функція гліальних клітин, що може призвести до загибелі нейронів і зниження когнітивних функцій. Тому вивчення функції та ролі гліальних клітин має велике значення для лікування неврологічних захворювань.

Таким чином, гліальні клітини відіграють важливу фізіологічну та патологічну роль у мозку та можуть впливати на розвиток і підтримку пам’яті та когнітивних функцій. Ці дослідження створюють основу для нових методів лікування неврологічної дисфункції та нові ідеї для глибшого розуміння механізму роботи мозку. Можна побачити, що нам потрібно покращити пам’ять, і Cistanche deserticola може значно покращити пам’ять, оскільки Cistanche deserticola має антиоксидантну, протизапальну та антистарільну дію, що може допомогти зменшити окислення та запальні реакції в мозку, тим самим захищаючи здоров'я нервової системи. Крім того, Cistanche deserticola також може сприяти росту та відновленню нервових клітин, таким чином покращуючи зв’язок і роботу нейронних мереж. Ці ефекти можуть допомогти покращити пам’ять, навчання та швидкість мислення, а також можуть запобігти розвитку когнітивної дисфункції та нейродегенеративних захворювань.

Клацніть знати добавки для покращення пам'яті

Для виявлення можливих медіаторів впливу мікробіоти кишечника на навчання та пам’ять після операції та визначення того, чи мікробіота кишечника опосередковує вплив фізичних вправ на нейрозапальні реакції, спричинені хірургічним втручанням, і порушення дендритної арборізації, було виміряно вміст коротколанцюгових жирних кислот (КЖК) у крові. SCFA є продуктами кишкової мікробіоти.

Валеріанова кислота була єдиною SCFA, концентрації якої в крові були знижені у мишей при фізичному навантаженні перед операцією (рис. 6A). Хірургічне втручання збільшувало вміст валерійної кислоти, і це збільшення було послаблено під час фізичних вправ у мишей під час хірургічного втручання (рис. 6B). На додаток до валеріанової кислоти фізичне навантаження зменшувало пропіонову, масляну та гексанову кислоти та підвищувало оцтову, ізомасляну та ізовалеріанову кислоти у хірургічних мишей.

Підвищення рівня валеріанової кислоти в крові було позитивно пов’язане з Lactobacillus і anaerotruncus і було негативно пов’язане з Alistipes, коли результати контрольних мишей і мишей, які тренувалися, аналізували разом (рис. 6E). Відповідно до цієї кореляції та, як описано вище, фізичні вправи зменшили кількість лактобацил і збільшили кількість Alistipes (додатковий рис. S1d).

Цікаво, що бактерії, які були пов’язані зі зниженням вмісту валеріанової кислоти в калі (рис. 6F), не включали бактерію, яка була пов’язана зі зниженням вмісту валеріанової кислоти в крові, що свідчить про додаткові механізми для регуляції всмоктування валеріанової кислоти в кишечнику в кров або метаболізму валеріанова кислота в калі під час транспортування фекалій до прямої кишки. Мишам, яким трансплантували фекалії мишей, які тренувалися, було менше валеріанової кислоти в крові, ніж мишам, яким трансплантували фекалії контрольних мишей (додатковий рис. S7a).

В іншій серії експериментів ми відтворили результати, згідно з якими фізичні вправи зменшили валеріанову кислоту, масляну кислоту та гексанову кислоту у мишей за допомогою операції. Внутрішньоочеревинна ін’єкція валеріанової кислоти послабила це зниження, спричинене фізичними вправами (додатковий рис. S7b). Цікаво, що фізичні вправи не змінили концентрації SCFAs у фекаліях (Додатковий рис. S7c). SCFA у фекаліях мишей, яким трансплантували фекалії мишей, які тренувалися, не відрізнялися від таких у мишей, яким трансплантували фекалії контрольних мишей (додатковий рис. S7d). 

Ці результати підтверджують ідею про те, що вимірювання фекальних СКЖК може бути некорисним для відображення концентрації СКЖК у крові. Ми вирішили вивчити потенційну роль валеріанової кислоти у впливі на фізичні навантаження, оскільки її концентрація була знижена під час фізичних вправ у базових умовах або після операції. Відповідно до Результати, описані вище, мишам з хірургічним втручанням знадобилося більше часу, ніж контрольним мишам, щоб ідентифікувати цільову коробку в тесті Barnesmaze, і цей ефект був послаблений фізичними вправами. Внутрішньоочеревинна ін’єкція валеріанової кислоти скасувала вплив фізичних вправ (рис. 7A, B).

Подібним чином фізичні вправи блокували порушення функцій хірургічних мишей у новому тесті на розпізнавання об’єктів, і цей захист фізичних вправ був скасований внутрішньоочеревинною ін’єкцією валеріанової кислоти (рис. 7C). Однак інтрацеребровентрикулярна ін’єкція валеріанової кислоти в дозі 1/50 внутрішньоочеревинної ін’єкції не вплинула на продуктивність мишей у лабіринті Барнса та нових тестах розпізнавання об’єктів (додатковий рис. S8).

У сукупності ці результати свідчать про те, що зниження рівня валеріанової кислоти в крові може бути механізмом індукованого фізичними вправами захисту від погіршення навчання та пам’яті після операції. Відповідно до результатів навчання та пам’яті, мишам, яким трансплантували фекалії мишей, які тренувалися, було знижено C3ar1, C3, Iba{{4 }}, IL-1 та IL-6 у гіпокампі порівняно з мишами, яким трансплантували фекалії контрольних мишей після операції (додатковий рис. S9a, b, d, f, h).

Фізичні вправи знижували C3, C3ar, Iba-1 та IL-6 в гіпокампі, і це зниження було заблоковано внутрішньоочеревинною ін’єкцією валеріанової кислоти мишам під час операції (рис. 3G і додаткова рис. S9a, c, e). , g, i). Ці результати свідчать про те, що зниження рівня валеріанової кислоти в крові може бути механізмом індукованого фізичними вправами захисту від імунних і нейрозапальних реакцій у мозку після операції.

Щоб визначити, чи відіграє передача сигналів C3 роль у навчанні та погіршенні пам’яті після операції, миші отримали внутрішньомозкову ін’єкцію антагоніста або агоніста C3ar. Операційним мишам, які отримували SB290157, антагоніст C3ar [25], знадобилося менше часу, ніж хірургічним мишам, яким вводили розчинник, щоб ідентифікувати цільову коробку в лабіринті Барнса. Агоніст C3ar збільшив час для хірургічного втручання мишей за допомогою вправ для ідентифікації цільового боксу (Фіг. 7D, E). SB290157 також покращив продуктивність хірургічних мишей у новому тесті на розпізнавання об’єктів. Агоніст C3ar погіршив продуктивність мишей, які тренувалися, після операції в новому тесті на розпізнавання об’єктів (рис. 7F).

Ці результати свідчать про роль передачі сигналів C3 у розвитку POCD. Миші, яким трансплантували фекалії від фізичних мишей після операції, мали більше новоутворених клітин мозку, перетинів між дендритними гілками та щільність хребта, ніж миші, яким трансплантували фекалії контрольних мишей (Додатковий рис. S10a, b, г, е). Фізичні вправи пом’якшували зменшення новоутворених клітин мозку, перетинів між дендритними гілками та щільність хребта в гіпокампі, і це ослаблення було заблоковано внутрішньочеревною ін’єкцією валеріанової кислоти мишам під час хірургічного втручання (додатковий рис. S10a, c, e, g). Крім того, хірургічне втручання зменшило експресію білка постсинаптичної щільності 95 (PSD95) і синапсину-1, двох синаптичних білків.

Це зниження було послаблене фізичними вправами. Мишам, яким трансплантували фекалії мишей, які тренувалися після операції, було підвищено рівень PSD95 і синапсину-1 порівняно з мишами, яким трансплантували фекалії контрольних мишей (додатковий рис. S11). Разом ці результати свідчать про те, що зниження рівня валеріанової кислоти в крові через зміну кишкової мікробіоти може бути механізмом для індукованого фізичними вправами захисту від зменшення генезису клітин головного мозку та дендритної арборізації після операції. Наші попередні дослідження показали, що зниження GDNF відіграє важливу роль у POCD [6, 26].

Відповідно до наших попередніх знахідок [6, 26], хірургічне втручання зменшило GDNF у гіпокампі. Вправи блокували це зниження (рис. 8A). Хірургічне втручання зменшило GDNF в гіпокампі мишей, яким трансплантували фекалії контрольних мишей (рис. 8B). Миші, яким трансплантували фекалії від мишей, які тренувалися, мали вищі концентрації GDNF в гіпокампі, ніж миші, яким трансплантували фекалії контрольних мишей після операції (рис. 8C).

Внутрішньоочеревинна ін'єкція валеріанової кислоти знизила рівень GDNF в гіпокампі мишей, які займалися фізичними вправами, під час операції (рис. 8D). Ця ін’єкція збільшила кількість валерикової кислоти та C3 у мозку (рис. 8E, F). Ці результати разом із нашими попередніми висновками про те, що GDNF відіграє певну роль у розвитку ПОКР [6, 26], свідчать про те, що GDNF може бути молекулою, наступною за зміною кишкової мікробіоти для впливу вправ на регуляцію розвитку ПОКР.

Щоб підтвердити цю ідею, GDNF, але не інактивований теплом GDNF, знижує рівні C3, IL-6 та IL-1 в гіпокампі після операції (рис. 8G–I), що свідчить про те, що GDNF послаблює спричинений операцією імунний імунітет. та запальні реакції, які вважаються важливими для розвитку ПОКР [6, 7].

Кишкова мікробіота та валеріанова кислота відіграли важливу роль у спричиненому фізичними вправами ослабленні нейрозапалення та погіршенні здатності до навчання, пам’яті, генерації клітин головного мозку та утворення дендритів після операції у старих мишей

Оскільки вік є фактором ризику для ПОКР [1, 2, 5], ми визначили, чи ті механізми, які були ідентифіковані у молодих дорослих мишей, діють у старих мишей для ПОКР. Дев'ятнадцятимісячним мишам під час операції знадобилося більше часу, ніж контрольним мишам, щоб ідентифікувати цільову коробку в тесті лабіринту Барнса. Це збільшення було послаблене фізичними вправами (рис. 9A, B). Подібним чином хірургічне втручання погіршило ефективність старих мишей у новому тесті на розпізнавання об’єктів, і це порушення було послаблено фізичними вправами (рис. 9C, D).

Хірургічні миші, яким трансплантували фекалії від фізичних мишей, показали кращі результати, ніж хірургічні миші, яким трансплантували фекалії контрольних мишей у лабіринті Барнса та тестах розпізнавання нових об’єктів (рис. 9E–G). Крім того, внутрішньоочеревинна ін’єкція валеріанової кислоти погіршила ефективність хірургічних мишей із вправами в лабіринті Барнса та тестами на розпізнавання нових об’єктів (рис. 9H–J). Ці результати свідчать про те, що фізичні вправи зменшують розвиток POCD через зміну кишкової мікробіоти, і що валеріканова кислота може бути посередником цього ефекту у старих мишей. Вправи збільшили різноманітність серед зразків старих мишей (рис. 10A, B).

Хірургічне втручання зменшило різноманітність кишкової мікробіоти у старих контрольних мишей, і це зменшення було послаблено фізичними вправами (рис. 10C–H). Мікробіота кишечника фізичних мишей або хірургічних мишей, яким трансплантували фекалії від фізичних мишей, мала велику кількість Bacteroidetes і Bacteroidales, тоді як кишкова мікробіота контрольних мишей або хірургічних мишей, яким трансплантували фекалії контрольних мишей, містила велику кількість Clostridiales, Clostridia та Firmicutes (додаткова рис. S12).

Ці результати свідчать про те, що фізичні вправи збільшують різноманітність кишкової мікробіоти та стабілізують кишкову мікробіоту хірургічних мишей. Хоча фізичні вправи не змінювали валеріанову кислоту перед операцією, фізичні вправи зменшували кількість валеріанової кислоти у хірургічних мишей (рис. 6C, E). Подібно до результатів у молодих дорослих мишей, хірургічне втручання зменшило GDNF у гіпокампі. Це зниження було послаблене фізичними вправами (рис. 11A). Операція збільшила експресію C3, C3ar, Iba-1, IL-1 та IL-6. Ці збільшення були послаблені вправами (рис. 11B–E). Крім того, хірургічне втручання зменшило утворення клітин мозку та щільність хребта, а фізичні вправи зарезервували утворення клітин мозку та щільність хребта у хірургічних мишей (рис. 11F–I). Зрештою, хірургічне втручання зменшило експресію PSD95 і синапсину-1.

Вправи заблокували це зниження (додатковий рис. S13). Ці результати свідчать про те, що патологічні процеси, подібні до тих, що відбуваються у молодих дорослих мишей, відбуваються у старих мишей після хірургічного втручання, і що ці процеси, включаючи нейрозапалення, зниження експресії фактора росту та порушення формування дендритів, також можуть бути пригнічені фізичними вправами.

ДИСКУСІЯ

Наші результати свідчать про те, що вправи низької інтенсивності пом’якшують спричинене хірургічним втручанням погіршення навчання та пам’яті, згідно з оцінкою Barnesmaze та нових тестів розпізнавання об’єктів. Ці сприятливі ефекти спостерігалися як у молодих дорослих, так і у старих мишей. Здатність до фізичної активності асоціюється з кращим збереженням психічного статусу після операції у людей [18]. Не повідомлялося про вплив фізичних вправ на ПОКР у загальній популяції.

Цікаво, що наші результати показали, що вправи середньої та високої інтенсивності не захищали мишей від погіршення навчання та пам’яті після операції, що свідчить про те, що захистом є лише належний рівень вправ. Згідно з цими функціональними даними, цей рівень фізичних вправ послабив нейрозапальні реакції на хірургічне втручання. Нейрозапалення вважається критичним патологічним процесом при ПОКД [6, 7].

Крім того, фізичні вправи послабили спричинене хірургічним втручанням зниження генезису клітин головного мозку та дендритної карборизації, структурних основ для навчання та пам’яті [14, 22]. Попередні дослідження припустили зв’язок між дисфункцією навчання та пам’яті та кишковим дисбактеріозом після операції [11–13]. Наші дослідження показали, що миші, яким трансплантували фекалії мишей, які тренувалися, мали кращі показники в лабіринті Барнса та тестах на розпізнавання нових об’єктів, ніж миші, яким трансплантували фекалії контрольних мишей після операції. Трансплантація фекалій від контрольних мишей або мишей за допомогою хірургічного втручання встановила їх відповідну мікробіоту кишечника в контрольних мишей.

Реципієнти фекалій хірургічних мишей, але не ті, яким трансплантували фекалії контрольних мишей, розвинули дисфункцію навчання та пам’яті порівняно з контрольними мишами без трансплантації фекалій. У мишей, яким трансплантували фекалії мишей, які тренувалися, спостерігалося зниження нейрозапальних реакцій і посилення генезу клітин головного мозку та дендритної карборизації. Крім того, хірургічне втручання зменшило мікробіоту кишечника, а фізичні вправи стабілізували кишкову мікробіоту після операції. Ці результати є прямим доказом того, що зміна кишкової мікробіоти після операції може сприяти навчанню та дисфункції пам’яті після операції, і що фізичні вправи можуть впливати на мікробіоту кишечника, щоб зменшити нейрозапальні реакції та зберегти навчання, пам'ять, генезис клітин головного мозку та дендритну карборізацію.

Мікробіота кишечника виробляє SCFA, які можуть впливати на різні функції мозку, включаючи навчання та пам’ять [27, 28]. Однак у попередніх дослідженнях часто розглядалося використання кількох SCFA як групи для ефектів [29–31]. Наші результати свідчать про внесок зниження валеріанової кислоти в вплив фізичних вправ, оскільки фізичні вправи знижують вміст валеріанової кислоти в крові в початкових умовах і після операції. Валеріанова кислота була знижена в крові мишей, яким трансплантували фекалії фізичних мишей. Хоча фізичні вправи змінювали концентрацію інших SCFA, таких як пропіонова кислота, у молодих дорослих мишей після хірургічного втручання, валеріанова кислота була єдиною SCFA, концентрація якої в крові була знижена фізичними вправами у старих мишей після хірургічного втручання.

Підтверджуючи роль валеріанової кислоти в ефектах фізичних вправ, внутрішньоочеревинна ін’єкція валеріанової кислоти погіршувала навчання та пам’ять молодих дорослих і старих мишей під час фізичних вправ та хірургічного втручання. Валеріанова кислота також посилила реакцію запалення та порушила генезис клітин головного мозку та дендритну арборізацію. Разом ці результати свідчать про шкідливий вплив валерикової кислоти на мозок. Проте валеріанова кислота, введена інтрацеребровентрикулярно в дозі 1/50 внутрішньочеревно, не погіршувала здатність до навчання та пам’ять. Ця доза була обрана тому, що на мозок припадає близько 2% загальної маси тіла.

Можна очікувати, що цей підхід не стимулює навчання та погіршення пам’яті, оскільки валеріанова кислота може проникати через гематоенцефалічний бар’єр [27, 32]. У відповідності з цією ідеєю валеріанову кислоту було виявлено в тканинах головного мозку, а внутрішньоочеревинна ін’єкція валеріанової кислоти підвищила вміст валеріанової кислоти в мозку в нашому дослідженні. Таким чином, невелика кількість валеріанової кислоти, введеної в мозок, може подолати гематоенцефалічний бар’єр для перерозподілу в інші тканини та органи, що знижує концентрацію валеріанової кислоти в мозку.

Додаткові високі дози валеріанової кислоти, введені в мозок, не застосовувалися, тому що, здається, цей підхід не дасть чітких доказів того, чи діє валеріанова кислота безпосередньо на мозок, щоб впливати на нього. Слід зазначити, що внутрішньоочеревинна ін’єкція валеріанової кислоти не призвела до збільшення вмісту валеріанової кислоти в крові мишей під час фізичних вправ і хірургічного втручання. Цей результат можна очікувати, оскільки кров була зібрана через 7 днів після останньої ін’єкції валеріанової кислоти (7 днів після операції). Однак кількість валеріанової кислоти в корі головного мозку збільшилася через 24 години після останньої внутрішньоочеревинної ін’єкції валеріанової кислоти, що свідчить про те, що ці ін’єкції збільшують вміст валеріанової кислоти в тканинах і органах.

Крім того, нерідко попередні дослідження вимірюють SCFA у фекаліях для визначення їх впливу на різні органи [33, 34]. Наші результати показали, що концентрації SCFAs у фекаліях були набагато вищими, ніж у крові, що узгоджується з попереднім висновком про те, що лише невелика частка SCFAs у фекаліях може потрапляти в кровообіг завдяки регуляції кишкового всмоктування та метаболізму в печінці [28]. Крім того, наше дослідження показало, що хірургічне втручання та фізичні вправи змінили концентрацію різних SCFAs у крові, вони не змінили SCFAs у фекаліях.

Таким чином, важливо вимірювати SCFA крові під час дослідження їх ролі в різних органах. Відомо відносно обмежену інформацію про те, як SCFA впливають на активність і функцію клітин. Недавні дослідження показують, що SCFAs діють на їхні рецептори або цільові білки для активації внутрішньоклітинних сигнальних шляхів, таких як ядерний фактор κB, для регулювання імунної та запальної відповідей. SCFA також можуть індукувати епігенетичну регуляцію експресії генів, включаючи експресію факторів росту [27, 28]. Наші результати показують, що ці подальші події можуть сприяти впливу фізичних вправ і валеріанової кислоти на навчання та пам’ять після операції. Вправи пом’якшують спричинене хірургічним втручанням нейрозапалення та зниження GDNF.

Валеріанова кислота блокувала ці ефекти вправ. Ми показали, що GDNF може відігравати певну роль у POCD у попередніх дослідженнях, оскільки хірургічне втручання зменшує GDNF і що внутрішньомозкова вентрикулярна ін’єкція GDNF послаблює навчання та дисфункцію пам’яті у гризунів за допомогою операції [6, 26]. У відповідності з цією роллю GDNF і знанням того, що нейрозапалення є критичним для POCD [6, 7], ми показали в цьому дослідженні, що GDNF зменшує нейрозапалення після операції. Важливою молекулою нижче за течією валеріанової кислоти для індукції впливу на навчання та пам’ять може бути передача сигналів C3. Операція збільшила C3 і C3ar. Вправи послаблювали це підвищення. Внутрішньочеревне введення валеріанової кислоти блокувало вплив вправ на експресію C3ar і C3.

Внутрішньочеревне введення валеріанової кислоти підвищувало C3 у мозку контрольних мишей. Що ще важливіше, антагоніст C3, SB290157 [25], блокував спричинене хірургічним втручанням навчання та дисфункцію пам’яті. Агоніст С3 погіршував навчання та пам'ять мишей за допомогою фізичних вправ та хірургічного втручання. Ці результати свідчать про те, що передача сигналів C3 є важливою для дисфункції навчання та пам’яті після операції. Згідно з нашими висновками, щойно опубліковане дослідження показало, що у старих мишей було підвищено рівень C3 у гіпокампі після дослідницької лапаротомії та що компстатин, інгібітор C3, послабив дисфункцію навчання та пам’яті після операції. [35]. Компстатин є пептидним інгібітором, і його проникність через гематоенцефалічний бар’єр невідома [24]. У попередньому дослідженні компстатин застосовували системно [35].

Незрозуміло, чи наслідки сприятливого впливу на мозок і мікробіоту кишечника впливають на мозок. Зокрема, наші результати свідчать про те, що фізичні вправи підтримують астроцити у фенотипічній формі А2, оскільки вони знижують C3 і підвищують експресію GDNF, можливого клітинного механізму сприятливого впливу фізичних вправ. Ми зібрали фекалії від 7 до 10 донорів, щоб підготувати фекальні розчини для трансплантації, як описано раніше [36]. ]. Цей метод погано фіксує наслідки індивідуальних відмінностей у мікробіоті кишечника [37], але забезпечує відмінне представлення мікробіоти кишечника в конкретному стані для всіх реципієнтів. У цьому підході повинні бути збережені індивідуальні варіації у відповіді реципієнта. 

Крім того, цей метод не вимагає довільного збігу між реципієнтами та донорами. Фекальний розчин вводили реципієнтам за допомогою шлункового шлунка та клізми. Цей метод застосування швидко й ефективно встановив мікробіоту трансплантованого кишечника в реципієнтів у нашому попередньому дослідженні, можливо, тому, що на мікробіоту, застосовану за допомогою клізми, не вплинуть кислотні розчини та розчини, що містять різні ферменти або хімічні речовини у верхніх відділах шлунково-кишкового тракту.

Наші дослідження показали, що фізичні вправи перед операцією пом’якшили здатність до навчання та пам’яті мишей після операції. Проте фізичні вправи не вплинули на навчання та пам’ять контрольних мишей. Було показано, що фізичні вправи покращують навчання та пам’ять тварин, змодельованих для різних захворювань [38, 39]. Однак вплив фізичних вправ на контрольних тварин непослідовний: повідомлялося як про сприятливий вплив, так і про відсутність впливу на навчання та пам’ять [40–42].

Зокрема, було ідентифіковано чотири дослідження, у яких використовувався лабіринт Барнса та/або нові тести розпізнавання об’єктів для оцінки навчання та пам’яті у контрольних мишей з фізичними вправами або без них. Одне дослідження показало, що дорослі контрольні щури з одним епізодом фізичних вправ мали максимальне непряме поглинання кисню на 60–70%. протягом 30 хвилин одразу після тренування тесту розпізнавання нових об’єктів було оцінено кращу продуктивність пам’яті через 7 днів, але не через 1 день або 14 днів після тренування [43]. Це друге дослідження показало, що добровільні фізичні вправи протягом 4 тижнів не вплинули на навчання та пам’ять, оцінені за допомогою лабіринту Барнса та тестів розпізнавання нових об’єктів у контрольних щурів [44].

У двох інших дослідженнях були отримані дані про те, що вправи з плавання покращили пам’ять старих щурів за допомогою нових тестів на розпізнавання предметів [45, 46]. Можливе пояснення цієї невідповідності полягає в тому, що потрібні відповідні рівні фізичних вправ для забезпечення позитивного впливу на контрольних мишей, як у випадку, показаному в цьому дослідженні, для запобігання спричиненому хірургічним втручанням навчанню та дисфункції пам’яті.

Цей рівень фізичних навантажень спеціально не шукали, оскільки визначення того, чи покращують фізичні вправи навчання та пам’ять у контрольних мишей, не є предметом цього дослідження. Наші висновки можуть мати значні клінічні наслідки. По-перше, дослідження надало докази того, що відповідні рівні фізичних вправ є корисними. Можливо, неважко зрозуміти, що надмірне виснаження не може бути корисним для здоров’я. Оскільки кожна людина має різну фізичну здатність, доцільно визначити максимальну фізичну здатність індивіда та розробити індивідуальний протокол вправ, як ми робили в цьому дослідженні.

Цей метод слід використовувати в клінічних ситуаціях, якщо сприятливий вплив фізичних вправ продемонстровано на людях. По-друге, наші висновки свідчать про численні потенційні втручання для зменшення POCD, такі як фекальна трансплантація та антагонізація сигналізації C3. По-третє, наше дослідження свідчить про згубну роль валеріанової кислоти. Хоча антагоністів валеріанової кислоти немає, ці антагоністи або методи зниження концентрації валеріанової кислоти в крові можуть бути розроблені. Наше дослідження має обмеження. Наше дослідження свідчить про можливий шкідливий вплив валеріанової кислоти на мозок.

Однак ми не визначили детальних механізмів для валеріанової кислоти, щоб індукувати ці ефекти, окрім надання доказів того, що активація передачі сигналу C3 може бути подією, що йде далі. Крім того, ми зосередилися на дослідженні механізмів сприятливого впливу вправ низької інтенсивності, але не визначили, чому вправи вищої інтенсивності не мають сприятливого впливу на спричинене хірургічним втручанням навчання та дисфункцію пам’яті. Визначення механізмів цієї невдачі може дати зрозуміти фізіологію та патофізіологію вправ і визначити можливі цілі, які слід усунути, щоб вправи вищої інтенсивності були захисними. Однак, здається, що потреба в такому визначенні не є великою, оскільки вправи низької інтенсивності захищають і їх легко досягти.

Таким чином, наше дослідження показує, що вправи низької інтенсивності можуть стабілізувати мікробіоту кишечника після операції. Цей ефект знижує рівень валеріканової кислоти в крові, що потім підтримує вироблення факторів росту, таких як GDNF, і пригнічує нейрозапалення (рис. 12). Трансплантація здорової кишкової мікробіоти та антагонізація передачі сигналів C3 можуть бути потенційними втручаннями для зменшення дисфункції навчання та пам’яті після операції.

For more information:1950477648nn@gmail.com