運動が体に良い影響を与えることは疑いの余地がありません。定期的に活動すると、筋肉が強化されるだけでなく、骨、血管、免疫システムも強化されます。
今回、MIT のエンジニアは、運動が個々のニューロンのレベルでも効果があることを発見しました。彼らは、運動中に筋肉が収縮すると、マイオカインと呼ばれる生化学信号のスープを放出することを観察しました。これらの筋肉が生成するシグナルの存在下では、ニューロンはマイオカインにさらされていないニューロンと比較して 4 倍遠くまで成長しました。これらの細胞レベルの実験は、運動が神経の成長に重大な生化学的影響を与える可能性があることを示唆しています。
驚くべきことに、研究者らは、ニューロンが運動の生化学的信号だけでなく、その物理的影響にも反応することも発見した。研究チームは、運動中に筋肉が収縮したり拡張したりするのと同じように、ニューロンが繰り返し前後に引っ張られると、ニューロンが筋肉のマイオカインにさらされたときと同じくらい成長することを観察しました。
「この筋肉と神経のクロストークが存在することがわかったので、神経と筋肉の間の伝達が遮断される神経損傷などの治療に役立つ可能性があります」と、MITの機械工学のユージン・ベルキャリア開発助教授リトゥ・ラマン氏は言う。 。 「おそらく筋肉を刺激すれば、神経の治癒を促し、外傷や神経変性疾患により神経を失った人の可動性を回復できるかもしれません。」
ラマン氏はこの新しい研究の上級著者であり、MIT機械工学科のエンジェル・ブー氏、フェルドウズ・アフガー氏、ニコラス・カストロ氏、マヒーラ・バワ氏、ソニカ・コーリ氏、カリーナ・シャー氏、ブランドン・リオス氏、MITコッホ統合がん研究所のヴィンセント・バティ氏らが名を連ねている。研究。
筋肉の話
2023年、ラマンらは、まず損傷部位に筋肉組織を移植し、次に光で繰り返し刺激して新しい組織を運動させることにより、外傷性筋肉損傷を経験したマウスの可動性を回復できたと報告した。時間の経過とともに、運動した移植片によりマウスの運動機能が回復し、健康なマウスと同等の活動レベルに達することが判明した。
研究者らが移植片自体を分析したところ、定期的な運動により移植された筋肉が刺激されて、神経や血管の成長を促進することが知られている特定の生化学信号が生成されたことが判明した。
「これは興味深いことでした。私たちは神経が筋肉を制御していると常に考えていますが、筋肉が神経に反撃するとは考えていないからです」とラマン氏は言う。 「そこで、私たちは筋肉を刺激することで神経の成長が促進されると考え始めました。そして人々は、おそらくそうかもしれないと答えましたが、動物には他にも何百種類もの細胞が存在し、筋肉のせいで神経がさらに成長していることを証明するのは非常に困難です」免疫システムや他の何かが役割を果たしているのではなく。」
研究チームは新しい研究で、筋肉と神経組織のみに焦点を当て、筋肉の運動が神経の成長に直接的な影響を与えるかどうかを判断することに着手した。研究者らはマウスの筋肉細胞を長い繊維に成長させ、その後融合して約4分の1の大きさの成熟した筋肉組織の小さなシートを形成した。
次にチームは、筋肉組織が運動する周囲の溶液のサンプルを収集し、その溶液には成長因子、RNA、その他のタンパク質の混合物などのミオカインが含まれているはずだと考えました。
「私はマイオカインを筋肉が分泌する生化学的なスープだと考えています。その中には神経に良いものもあれば、神経とは何の関係もないものもあるかもしれません」とラマン氏は言う。 「筋肉は常にマイオカインを分泌していますが、運動するとさらに多くのマイオカインが分泌されます。」
「薬としての運動」
研究チームは、マイオカイン溶液を、運動ニューロン（随意運動に関与する筋肉を制御する脊髄内に存在する神経）を含む別の皿に移した。研究者らは、マウス由来の幹細胞からニューロンを成長させた。筋肉組織と同様に、ニューロンも同様のゲルマット上で成長させました。ニューロンがマイオカイン混合物に曝露された後、研究チームはそれらが急速に成長し始め、生化学的溶液を受けなかったニューロンよりも4倍速く成長し始めることを観察した。
「それらはより遠くまで、より速く成長し、その影響は非常に即時的です」とラマン氏は指摘する。
運動誘発性のミオカインに反応してニューロンがどのように変化するかを詳しく調べるために、研究チームは遺伝子解析を実行し、ニューロンからRNAを抽出して、マイオカインが特定のニューロン遺伝子の発現に何らかの変化を誘発するかどうかを確認した。
この結果は、運動の生化学的効果がニューロンの成長を促進する可能性があることを示唆しています。そこでグループは、運動が純粋に身体に与える影響にも同様の利点があるのではないかと考えました。
「ニューロンは物理的に筋肉に付着しているため、筋肉と一緒に伸びたり動いたりすることもあります」とラマン氏は言う。 「また、筋肉からの生化学的合図がない場合でも、（運動の）機械的な力を模倣してニューロンを前後に伸ばすことができるか、またそれが成長にも影響を与えることができるかどうかも知りたかったのです。」
これに答えるために、研究者らは、小さな磁石を埋め込んだゲルマット上で、異なる運動ニューロンのセットを成長させた。次に、外部磁石を使用してマットとニューロンを前後に揺さぶりました。このようにして、彼らは1日30分間、ニューロンを「運動」させました。驚いたことに、彼らは、この機械的運動がマイオカイン誘発ニューロンと同じくらいニューロンの成長を刺激し、いかなる運動も受けなかったニューロンよりも大幅に成長することを発見した。
「これは良い兆候です。なぜなら、運動の生化学的効果と物理的効果の両方が同様に重要であることを示しているからです」とラマン氏は言う。
同グループは、筋肉の運動が細胞レベルで神経の成長を促進できることを示したので、標的を絞った筋肉の刺激をどのように利用して損傷した神経を成長させ治癒し、神経変性疾患を患っている人々の運動能力を回復できるかを研究する予定だ。 ALS。
「これは、運動を医学として理解し、制御するための第一歩にすぎません」とラマン氏は言う。
#筋肉が運動するとニューロンの成長が促進されます