Учёные обнаружили сигнальную связь между костью голени и восстановлением мозга
Механическая нагрузка на большеберцовую кость улучшила восстановление после черепно-мозговой травмы у мышей и мини-пигов, а у мышей похожий эффект наблюдался и после инсульта. У животных уменьшались повреждение мозга и гибель нейронов, снижалось воспаление, а двигательные и когнитивные функции восстанавливались лучше.
Исследователи из Китая проверили необычную гипотезу о связи между костной тканью и мозгом. Она возникла из наблюдения, что у некоторых пациентов с тяжёлыми повреждениями мозга переломы заживают особенно быстро. Учёные предположили, что связь может работать и в обратную сторону — механическая стимуляция кости способна запускать сигналы, влияющие на мозг.
В экспериментах большеберцовую кость животных подвергали контролируемому сжатию по 300 циклов с частотой два раза в секунду. После травмы мозга мыши, получавшие такую нагрузку, лучше выполняли двигательные тесты и задачи на память. В их мозге также оставалось больше живых нейронов и уменьшался объём повреждённой ткани.
Ключевую роль сыграли остеоциты — клетки костной ткани, чувствительные к механической нагрузке. Исследователи сосредоточились на белке PIEZO1, который реагирует на деформацию клеточной мембраны. Когда Piezo1 генетически отключали именно в остеоцитах мышей, большая часть защитного эффекта исчезала.
Связь между костью и мозгом, по данным экспериментов, осуществляется через кровь. Сыворотка мышей после механической стимуляции кости частично воспроизводила защитный эффект даже у животных, которым саму процедуру не проводили. После нагрузки в крови изменялись уровни нескольких веществ, связанных с защитой нейронов, воспалением и восстановлением тканей.
Метод также проверили на мини-пигах с экспериментальной тяжёлой травмой мозга. В группах было по шесть животных. Пять сеансов в неделю улучшали выживаемость и восстановление, уменьшали повреждение мозга и повышали уровень ряда защитных молекул в крови. Через четыре недели заметного повреждения костей, суставов и хрящей от процедуры не обнаружили.
Работа показывает, что кость может действовать не только как опорная ткань, но и как источник химических сигналов для других органов. Авторы связывают обнаруженный эффект с сигнальной осью «кость — мозг».
До применения метода у людей ещё далеко. Эксперименты проводились только на животных, группы мини-пигов были небольшими, а оптимальная сила и длительность воздействия для человека неизвестны. Поэтому исследование не означает, что после травмы головы следует самостоятельно сдавливать или нагружать ногу.
Исследование в журнале Nature Neuroscience.