Nivelul adecvat de exercițiu atenuează disbioza intestinală și creșterea acidului valeric pentru a îmbunătăți neuroplasticitatea și funcția cognitivă după intervenția chirurgicală la șoareci.

Rolul critic al acidului valeric, al semnalizării C3 și al factorului neurotrofic derivat din celulele gliale (GDNF) în medierea efectelor exercițiilor de intensitate scăzută asupra POCD prin microbiota intestinală la șoarecii adulți.

Celulele gliale sunt cele mai frecvente celule non-neuronale din creier și joacă roluri fiziologice și patologice importante în sistemul nervos. Cercetările din ultimii ani au arătat că celulele gliale pot influența dezvoltarea și menținerea memoriei și a funcției cognitive, constatări care pot deschide calea către noi abordări pentru tratarea disfuncției neurologice.

Celulele gliale pot fi împărțite în diferite tipuri, inclusiv oligodendrocite, astrocite, celule gliale subependimale etc. Aceste celule joacă o varietate de funcții importante în neuroni, cum ar fi participarea la conducerea nervoasă, menținerea stabilității mediului neuronal și reglarea membranei neuronale. potenţial. Aceste funcții permit celulelor gliale să influențeze procesele fiziologice și patologice din creier, afectând astfel abilitățile cognitive.

Cercetările arată că celulele gliale influențează dezvoltarea și menținerea memoriei într-o varietate de moduri. De exemplu, astrocitele pot participa la plasticitatea sinaptică, afectând conexiunile și semnalizarea dintre neuroni. Celulele gliale subependimale pot secreta o varietate de factori neurotrofici pentru a promova creșterea și dezvoltarea neuronilor.

În plus, celulele gliale pot produce și o varietate de substanțe neuromodulatoare, precum glutamatul, ATP etc., care pot afecta direct sau indirect starea de activitate a neuronilor, afectând astfel memoria și funcțiile cognitive.

Cercetările au mai descoperit că celulele gliale joacă, de asemenea, un rol important în unele boli neurologice. De exemplu, numărul și funcția celulelor gliale sunt afectate la pacienții cu boala Alzheimer, ceea ce poate duce la moarte neuronală și declin cognitiv. Prin urmare, studiul funcției și rolului celulelor gliale este de mare valoare pentru tratamentul bolilor neurologice.

Pe scurt, celulele gliale joacă roluri fiziologice și patologice importante în creier și pot influența dezvoltarea și menținerea memoriei și a funcțiilor cognitive. Aceste studii oferă baza pentru noi metode de tratare a disfuncției neurologice și noi idei pentru o înțelegere mai profundă a mecanismului de lucru al creierului. Se poate observa că trebuie să îmbunătățim memoria, iar Cistanche deserticola poate îmbunătăți semnificativ memoria, deoarece Cistanche deserticola are efecte antioxidante, antiinflamatorii și anti-îmbătrânire, care pot ajuta la reducerea oxidarii și a reacțiilor inflamatorii din creier, protejând astfel sănătatea sistemului nervos. În plus, Cistanche deserticola poate promova și creșterea și repararea celulelor nervoase, sporind astfel conectivitatea și funcția rețelelor neuronale. Aceste efecte pot ajuta la îmbunătățirea memoriei, a învățării și a vitezei de gândire și pot preveni, de asemenea, dezvoltarea disfuncției cognitive și a bolilor neurodegenerative.

Faceți clic pe cunoașteți suplimentele pentru a îmbunătăți memoria

Pentru a identifica posibili mediatori ai efectelor asupra învățării și memoriei microbiotei intestinale după intervenție chirurgicală și pentru a determina dacă microbiota intestinală mediază efectele exercițiului asupra răspunsurilor neuroinflamatorii induse de intervenții chirurgicale și a arborizării dendritice afectate, au fost măsurați acizii grași cu lanț scurt (SCFA) din sânge. SCFA sunt produse ale microbiotei intestinale.

Acidul valeric a fost singurul SCFA ale cărui concentrații în sânge au fost scăzute la șoareci cu exerciții fizice înainte de operație (Fig. 6A). Acidul valeric a fost crescut prin intervenție chirurgicală și această creștere a fost atenuată prin exercițiu la șoareci cu intervenție chirurgicală (Fig. 6B). În plus față de acidul valeric, exercițiul a scăzut acidul propionic, acidul butiric și acidul hexanic și a crescut acidul acetic, acidul izobutiric și acidul izovaleric la șoarecii de operație.

Creșterea acidului valeric în sânge a fost asociată pozitiv cu lactobacillus și anaerotruncus și a fost asociată negativ cu Alistipes atunci când rezultatele șoarecilor de control și ale șoarecilor de exercițiu au fost analizate împreună (Fig. 6E). În concordanță cu această corelație și așa cum este descris mai sus, exercițiul a redus lactobacilul și a crescut Alistipes (fig. suplimentară S1d).

Interesant, bacteriile care au fost asociate cu scăderea acidului valeric în fecale (Fig. 6F) nu au inclus bacteria care a fost asociată cu scăderea acidului valeric în sânge, sugerând mecanisme suplimentare pentru reglarea absorbției acidului valeric în intestin în sânge sau a metabolismului acid valeric în fecale în timpul transportului fecalelor în rect. Șoarecii transplantați cu fecale de la șoareci de exercițiu aveau acid valeric în sânge mai scăzut decât șoarecii transplantați cu fecale de la șoarecii de control (Fig. suplimentară S7a).

Într-un alt set de experimente, am reprodus descoperirile conform cărora exercițiul a redus acidul valeric, butiricacid și acidul hexanoic la șoareci cu operație. Injecția intraperitoneală de acid valeric a atenuat această reducere cauzată de exercițiu (fig. suplimentară S7b). Interesant, exercițiul nu a schimbat concentrațiile de SCFA în fecale (Figura suplimentară S7c). SCFA din fecalele șoarecilor transplantați cu fecale de la șoarecii de exercițiu nu au fost diferite de cele ale șoarecilor transplantați cu fecale de la șoarecii de control (Figura suplimentară S7d). 

Aceste rezultate susțin ideea că măsurarea SCFA fecale poate să nu fie utilă pentru a reflecta concentrațiile de SCFA din sânge. Am decis să studiem rolul potențial al acidului valeric în participarea la efectele exercițiului fizic, deoarece concentrația sa a fost scăzută de exerciții fizice în condiții de bază sau după intervenție chirurgicală. Din descoperirile descrise mai sus, șoarecii cu intervenție chirurgicală au durat mai mult decât șoarecii de control pentru a identifica cutia țintă în testul Barnesmaze, iar acest efect a fost atenuat prin exercițiu. Injectarea intraperitoneală de acid valeric a inversat efectele exercițiilor fizice (Fig. 7A, B).

În mod similar, exercițiul a blocat afectarea șoarecilor chirurgicali într-un nou test de recunoaștere a obiectelor și această protecție a exercițiului a fost eliminată prin injectarea intraperitoneală de acid valeric (Fig. 7C). Cu toate acestea, injecția intracerebroventriculară de acid valeric la 1/50 doză de injecție intraperitoneală nu a afectat performanța șoarecilor în labirintul Barnes și teste noi de recunoaștere a obiectelor (Fig. S8 suplimentară).

Luate împreună, aceste rezultate sugerează că reducerea acidului valeric din sânge poate fi un mecanism pentru protecția indusă de exerciții fizice împotriva deficiențelor de învățare și memorie după intervenție chirurgicală. }}, IL-1 și IL-6 în hipocamp în comparație cu șoarecii transplantați cu fecale de la șoarecii de control după intervenție chirurgicală (fig. suplimentară S9a, b, d, f, h).

Exercițiul a redus C3, C3ar, Iba-1 și IL{-6în hipocamp și această reducere a fost blocată prin injectarea intraperitoneală de acid valeric la șoareci cu intervenție chirurgicală (Fig. 3G și Fig. suplimentară S9a, c, e). , g, i). Aceste rezultate sugerează că reducerea acidului valeric din sânge poate fi un mecanism de protecție indusă de efort împotriva răspunsurilor imune și neuroinflamatorii din creier după intervenție chirurgicală.

Pentru a determina dacă semnalizarea C3 a jucat un rol în învățare și afectarea memoriei după operație, șoarecii au primit o injecție intracerebroventriculară cu un antagonist sau agonist C3ar. Șoarecii de chirurgie au primit SB290157, un antagonist C3ar [25], a durat mai puțin timp decât șoarecii de intervenție chirurgicală au primit o injecție cu solvent pentru a identifica cutia țintă din labirintul Barnes. Agonistul C3ar a crescut timpul pentru șoarecii de intervenție chirurgicală cu exerciții pentru a identifica cutia țintă (Fig. 7D, E). SB290157 a îmbunătățit, de asemenea, performanța șoarecilor de intervenție chirurgicală într-un nou test de recunoaștere a obiectelor. Agonistul C3ar a înrăutățit performanța șoarecilor de exercițiu cu intervenții chirurgicale într-un nou test de recunoaștere a obiectelor (Fig. 7F).

Aceste rezultate sugerează rolul semnalizării C3 în dezvoltarea POCD. Șoarecii transplantați cu fecale de la șoareci de exercițiu după intervenție chirurgicală au avut mai multe celule cerebrale nou generate, intersecții între ramurile dendritice și densitatea coloanei vertebrale decât șoarecii transplantați cu fecale de la șoareci de control (Figura suplimentară S10a, b, d, f). Exercițiul a atenuat scăderea celulelor creierului nou generate, a intersecțiilor dintre ramurile dendritice și a densității coloanei vertebrale în hipocamp, iar această atenuare a fost blocată prin injecție intraperitoneală de acid valeric la șoareci cu intervenție chirurgicală (Figura suplimentară S10a, c, e, g). În plus, intervenția chirurgicală a redus expresia proteinei de densitate postsinaptică 95 (PSD95) și a sinapsinei-1, proteine ​​cu două sinaptice.

Această scădere a fost atenuată de efort. Șoarecii transplantați cu fecale de la șoareci de exercițiu după intervenție chirurgicală au crescut PSD95 și sinapsina-1 în comparație cu șoarecii transplantați cu fecale de la șoareci de control (Figura suplimentară S11). Împreună, aceste rezultate sugerează că reducerea acidului valeric din sânge care modifică microbiota intestinală poate fi un mecanism pentru protecția indusă de efort împotriva reducerii genezei celulelor cerebrale și a arborizării dendritice după intervenție chirurgicală. Studiile noastre anterioare au arătat că reducerea GDNF joacă un rol important în POCD [6, 26].

În concordanță cu descoperirea noastră anterioară [6, 26], intervenția chirurgicală a scăzut GDNF în hipocamp. Exercițiul a blocat această scădere (Fig. 8A). GDNF redus prin intervenție chirurgicală în hipocampul șoarecilor transplantați cu fecale de la șoarecii de control (Fig. 8B). Șoarecii transplantați cu fecale de la șoarecii de exercițiu au avut concentrații mai mari de GDNF în hipocamp decât șoarecii transplantați cu fecale de la șoarecii de control după intervenție chirurgicală (Fig. 8C).

Injectarea intraperitoneală de acid valeric a scăzut nivelul GDNF în hipocampul șoarecilor de exercițiu cu intervenție chirurgicală (Fig. 8D). Această injecție a crescut cantitatea de valericacid și C3 din creier (Fig. 8E, F). Aceste rezultate, împreună cu descoperirile noastre anterioare conform cărora GDNF joacă un rol în dezvoltarea POCD [6, 26], sugerează că GDNF poate fi o moleculă în aval de modificarea microbiotei intestinale pentru efectele exercițiilor fizice pentru a regla dezvoltarea POCD.

Pentru a susține această idee, GDNF, dar nu GDNF inactivat cu căldură, a redus nivelurile de C3, IL-6 și IL{-1 în hipocamp după intervenție chirurgicală (Fig. 8G-I), sugerând că GDNF atenuează sistemul imunitar indus de intervenții chirurgicale. și răspunsurile inflamatorii, care sunt considerate a fi importante pentru dezvoltarea POCD [6, 7].

Microbiota intestinală și acidul valeric au jucat un rol important în atenuarea neuroinflamației induse de exercițiu și afectarea învățării, a memoriei, a generării de celule cerebrale și a arborizării dendritice după intervenția chirurgicală la șoareci bătrâni.

Deoarece vârsta este un factor de risc pentru POCD [1, 2, 5], am determinat dacă acele mecanisme care au fost identificate la șoarecii adulți tineri au funcționat la șoarecii bătrâni pentru POCD. Șoarecii în vârstă de nouăsprezece luni cu intervenție chirurgicală a durat mai mult decât șoarecii de control pentru a identifica cutia țintă în testul labirintului Barnes. Această creștere a fost atenuată de exerciții fizice (Fig. 9A, B). În mod similar, intervenția chirurgicală a afectat performanța șoarecilor vechi într-un nou test de recunoaștere a obiectelor și această afectare a fost atenuată prin exercițiu (Fig. 9C, D).

Șoarecii de operație transplantați cu fecale de la șoareci de exercițiu au avut rezultate mai bune decât șoarecii de operație transplantați cu fecale de la șoareci de control în labirintul Barnes și teste noi de recunoaștere a obiectelor (Fig. 9E-G). De asemenea, injecția intraperitoneală de acid valeric a afectat performanța șoarecilor de operație cu exerciții în labirintul Barnes și teste noi de recunoaștere a obiectelor (Fig. 9H-J). Aceste rezultate sugerează că exercițiul reduce dezvoltarea POCD prin modificarea microbiotei intestinale și că valericacidul poate fi un mediator pentru acest efect la șoarecii bătrâni. Exercițiul a crescut diversitatea dintre probele de șoareci bătrâni (Fig. 10A, B).

Chirurgia a scăzut diversitatea microbiotei intestinale la șoarecii de control vechi și această scădere a fost atenuată de exerciții fizice (Fig. 10C–H). Microbiota intestinală a șoarecilor de exercițiu sau a șoarecilor de operație transplantați cu fecale de la șoareci de exercițiu a avut o cantitate abundentă de Bacteroidetes și Bacteroidales, în timp ce microbiota intestinală a șoarecilor de control sau a șoarecilor de operație transplantați cu fecale de la șoareci de control conținea o cantitate mare de Clostridiales, Clostridia și Firmicutes (Fig. S12).

Aceste rezultate sugerează că exercițiul crește diversitatea microbiotei intestinale și stabilizează microbiota intestinală a șoarecilor de intervenție chirurgicală. Deși exercițiul nu a modificat acidul valeric înainte de operație, exercițiul a redus acidul valeric la șoarecii de operație (Fig. 6C, E). Similar cu constatările la șoarecii adulți tineri, intervenția chirurgicală a redus GDNF în hipocamp. Această reducere a fost atenuată de efort (Fig. 11A). Chirurgia a crescut expresia C3, C3ar, Iba-1, IL-1 și IL-6. Aceste creșteri au fost atenuate de efort (Fig. 11B-E). În plus, intervenția chirurgicală a scăzut generația de celule cerebrale și densitatea coloanei vertebrale, iar generarea de celule cerebrale și densitatea coloanei vertebrale rezervate exercițiului la șoarecii de intervenție chirurgicală (Fig. 11F-I). În cele din urmă, intervenția chirurgicală a redus expresia PSD95 și a sinapsinei-1.

Exercițiul a blocat această scădere (Fig. S13 suplimentară). Aceste rezultate sugerează că procesele patologice similare cu cele ale șoarecilor adulți tineri apar la șoarecii bătrâni după intervenție chirurgicală și că aceste procese, inclusiv neuroinflamația, o scădere a expresiei factorului de creștere și afectarea arborizării dendritice pot fi, de asemenea, inhibate prin exercițiu.

DISCUŢIE

Rezultatele noastre sugerează că exercițiile de intensitate scăzută atenuează învățarea indusă de intervenții chirurgicale și afectarea memoriei, așa cum au fost evaluate de Barnesmaze și teste noi de recunoaștere a obiectelor. Aceste efecte benefice au avut loc atât la adulții tineri, cât și la șoarecii bătrâni. Capacitatea de activitate fizică a fost asociată cu o mai bună păstrare a stării mentale după operație la oameni [18]. Efectele exercițiului asupra POCD în populația generală nu au fost raportate.

În mod interesant, rezultatele noastre au arătat că exercițiile de intensitate medie și înaltă nu i-au protejat pe șoareci împotriva învățării și a tulburărilor de memorie după operație, sugerând că doar un nivel adecvat de exercițiu este protector. În concordanță cu aceste date funcționale, acest nivel de exercițiu a atenuat răspunsurile neuroinflamatorii la intervenții chirurgicale. Neuroinflamația este considerată un proces patologic critic pentru POCD [6, 7].

În plus, exercițiul a atenuat scăderea indusă de intervenții chirurgicale a genezei celulelor cerebrale și a dendricarborizării, baze structurale pentru învățare și memorie [14, 22]. Studiile anterioare au sugerat o asociere între disfuncția de învățare și memorie și disbioza intestinală după intervenție chirurgicală [11-13]. Studiile noastre au arătat că șoarecii transplantați cu fecale de la șoareci de exercițiu au avut performanțe mai bune în labirintul Barnes și teste noi de recunoaștere a obiectelor decât șoarecii transplantați cu fecale de la șoareci de control după intervenție chirurgicală. Transplantarea fecalelor de la șoarecii de control sau de la șoareci cu intervenție chirurgicală a stabilit microbiota intestinală corespunzătoare la șoarecii de control.

Destinatarii de fecale de la soareci chirurgicali, dar nu cei care au primit transplant de fecale de la soarecii de control au dezvoltat disfunctii de invatare si memorie in comparatie cu soarecii de control fara transplant de fecale. Șoarecii transplantați cu fecale de la șoareci de exercițiu au avut răspunsuri neuroinflamatorii scăzute și au crescut geneza și dendricarborizarea celulelor cerebrale. În plus, intervenția chirurgicală a scăzut microbiotadiversitatea intestinală și exercițiile fizice au stabilizat microbiota intestinală după intervenție chirurgicală. Aceste rezultate oferă dovezi directe că alterarea microbiotei intestinale după intervenție chirurgicală poate contribui la disfuncția învățării și a memoriei după intervenție chirurgicală și că exercițiile fizice pot lucra microbiota intestinală pentru a reduce răspunsurile neuroinflamatorii și pentru a menține învățarea. memorie, geneza celulelor creierului și dendricarborizarea.

Microbiota intestinală produce SCFA care pot afecta diferite funcții ale creierului, inclusiv învățarea și memoria [27, 28]. Cu toate acestea, studiile anterioare iau în considerare adesea utilizarea câtorva SCFA ca grup pentru efecte [29-31]. Rezultatele noastre sugerează contribuția scăderii acidului valeric la efectele exercițiilor fizice, deoarece exercițiul a redus acidul valeric în sânge în condiții de bază și după intervenție chirurgicală. Acidul valeric a fost scăzut în sângele șoarecilor transplantați cu fecale de șoareci de exercițiu. Deși exercițiul a modificat concentrațiile altor SCFA, cum ar fi acidul propionic, la șoarecii adulți tineri cu intervenție chirurgicală, acidul valeric a fost singurul SCFA a cărui concentrație în sânge a fost scăzută prin exercițiu la șoarecii bătrâni cu intervenție chirurgicală.

În sprijinirea rolului acidului valeric în efectele exercițiului, injecția intraperitoneală de acid valeric a înrăutățit învățarea și memoria șoarecilor adulți tineri și bătrâni cu exerciții și intervenții chirurgicale. Acidul valeric a crescut, de asemenea, răspunsurile inflamatorii și a afectat geneza celulelor cerebrale și arborizarea dendritică. Împreună, aceste rezultate sugerează un efect dăunător al valericacidului asupra creierului. Cu toate acestea, acidul valeric injectat intracerebroventricular la o doză de 1/50 injectată intraperitoneal nu a afectat învățarea și memoria. Această doză a fost selectată deoarece creierul reprezintă aproximativ 2% din greutatea corporală totală.

Eșecul de a induce învățarea și afectarea memoriei prin această abordare poate fi de așteptat deoarece acidul valeric poate traversa bariera hemato-encefalică [27, 32]. În conformitate cu această idee, acidul valeric a fost detectat în țesuturile creierului și injectarea intraperitoneală de acid valeric a crescut acidul valeric în creier în studiul nostru. Astfel, cantitatea mică de acid valeric injectată în creier poate traversa bariera hemato-encefalică pentru a fi redistribuită către alte țesuturi și organe, ceea ce scade concentrațiile de acid valeric din creier.

Doze mari suplimentare de acid valeric injectate în creier nu au fost efectuate, deoarece nu pare că această abordare va oferi dovezi clare asupra faptului că acidul valeric acţionează direct asupra creierului pentru a avea efectele asupra creierului. De notat, injecția intraperitoneală de acid valeric nu a crescut acidul valerica în sângele șoarecilor cu exerciții și intervenții chirurgicale. Acest rezultat poate fi anticipat deoarece sângele a fost recoltat la 7 zile după ultima injecție de acid valeric (7 zile după operație). Cu toate acestea, cantitatea de acid valeric din cortexul cerebral a crescut la 24 de ore după ultima injecție intraperitoneală de acid valeric, sugerând că aceste injecții cresc acidul valeric în țesuturi și organe.

De asemenea, nu este neobișnuit ca studiile anterioare să măsoare SCFA în fecale în investigarea determinării efectelor acestora asupra diferitelor organe [33, 34]. Rezultatele noastre au arătat că concentrațiile de SCFA din fecale au fost mult mai mari decât cele din sânge, în concordanță cu o constatare anterioară conform căreia doar o mică fracțiune de SCFA din fecale poate intra în circulație datorită reglării gutabsorbției și metabolismului hepatic [28]. În plus, studiul nostru a arătat că intervenția chirurgicală și exercițiile fizice au modificat concentrațiile diferitelor SCFA din sânge, nu au modificat SCFA din fecale.

Astfel, este important să se măsoare SCFA din sânge atunci când se investighează rolul lor în diferite organe. Sunt cunoscute informații relativ limitate despre modul în care SCFA afectează activitatea și funcția celulară. Studii recente sugerează că SCFA lucrează asupra receptorilor sau proteinelor țintă pentru a activa căile de semnalizare intracelulară, cum ar fi factorul nuclear κB, pentru a regla răspunsurile imune și inflamatorii. SCFA pot induce, de asemenea, reglarea epigenetică a expresiei genelor, inclusiv expresia factorilor de creștere [27, 28]. Rezultatele noastre sugerează că aceste evenimente din aval pot contribui la efectele exercițiului și ale acidului valeric asupra învățării și memoriei după operație. Neuroinflamație indusă de intervenții chirurgicale atenuate și reducerea GDNF.

Acidul valeric a blocat aceste efecte ale exercițiilor fizice. Am arătat că GDNF poate juca un rol în POCD în studiile anterioare deoarece chirurgia reduce GDNF și că injecția intracerebroventriculară de GDNF atenuează disfuncția de învățare și memorie la rozătoarele cu intervenție chirurgicală [6, 26]. În concordanță cu acest rol GDNF și cunoașterea că neuroinflamația este esențială pentru POCD [6, 7], am arătat în acest studiu că GDNF a redus neuroinflamația după intervenție chirurgicală. O moleculă importantă în aval de acid valeric pentru a induce efectul asupra învățării și memoriei poate fi semnalizarea C3. Chirurgia a crescut C3 și C3ar. Exercițiul a atenuat această creștere. Acidul valeric intraperitoneal a blocat efectele exercițiului asupra expresiei C3ar și C3.

Acidul valeric intraperitoneal a crescut C3 în creierul șoarecilor de control. Mai important, antagonistul C3, SB290157 [25], a blocat învățarea induse de intervenție chirurgicală și disfuncția memoriei. Un agonist C3 a înrăutățit învățarea și memoria șoarecilor cu exerciții și intervenții chirurgicale. Aceste rezultate sugerează că semnalizarea C3 este importantă pentru disfuncția de învățare și memorie după intervenție chirurgicală. În conformitate cu constatările noastre, un studiu recent publicat a arătat că șoarecii bătrâni au crescut C3 în hipocamp după laparotomie exploratorie și că compstatina, un inhibitor C3, a atenuat disfuncția de învățare și de memorie după intervenție chirurgicală. [35].Compstatina este un inhibitor peptidic și nu este cunoscută permeabilitatea barierei hematoencefalice [24]. Compstatina a fost administrată sistemic în studiul anterior [35].

Nu este clar dacă efectele efectelor benefice asupra creierului și microbiotei intestinale afectează creierul. În special, rezultatele noastre sugerează că exercițiul fizic menține sastrocitele într-o formă fenotipică A2, deoarece reduce C3 și crește expresia GDNF, un posibil mecanism celular pentru efectele benefice ale exercițiului. Am reunit fecale de la 7 până la 10 donatori pentru a pregăti soluții fecale pentru transplant, așa cum a fost descris anterior [36] ]. Această metodă nu surprinde bine efectele diferențelor individuale în microbiota intestinală [37], dar va oferi reprezentări excelente ale microbiotei intestinale ale stării specifice tuturor primitorilor. Variația individuală a răspunsului destinatarului trebuie păstrată în această abordare. 

În plus, această metodă nu necesită potriviri arbitrare între primitori și donatori. Soluția fecală a fost aplicată la primitori prin gavaj gastric și clisma. Această metodă de aplicare a stabilit rapid și eficient microbiota intestinală transplantată la primitori în studiul nostru preliminar, posibil pentru că microbiota aplicată prin clisma nu va fi afectată de soluția acidă și soluția care conține diverse enzime sau substanțe chimice în tractul gastrointestinal superior.

Studiile noastre au arătat că exercițiile fizice înainte de operație au atenuat tulburările de învățare și memorie ale șoarecilor cu intervenția chirurgicală. Totuși, exercițiul nu a afectat învățarea și memoria șoarecilor de control. S-a demonstrat că exercițiul îmbunătățește învățarea și memoria animalelor modelate pentru diferite boli [38, 39]. Cu toate acestea, efectele exercițiului asupra animalelor de control nu sunt consistente: s-au raportat atât efecte benefice, cât și efecte asupra învățării și memoriei [40-42].

Mai exact, au fost identificate patru studii care au folosit labirintul Barnes și/sau teste noi de recunoaștere a obiectelor pentru a evalua învățarea și memoria la șoarecii de control, cu sau fără exerciții fizice. timp de 30 de minute imediat după sesiunea de antrenament a testului de recunoaștere a obiectelor noi au avut performanțe mai bune de memorie evaluate la 7 zile, dar nu la 1 zi sau la 14 zile după sesiunea de antrenament [43]. Al doilea studiu a arătat că exercițiul voluntar timp de 4 săptămâni nu a afectat învățarea și memoria evaluate de Barnes Maze și teste noi de recunoaștere a obiectelor la șobolanii de control [44].

Alte două studii au avut date că exercițiile de înot au îmbunătățit memoria șobolanilor bătrâni, evaluate prin teste noi de recunoaștere a obiectelor [45, 46]. O posibilă explicație pentru această inconsecvență este că necesită niveluri adecvate de exercițiu pentru a oferi șoarecilor de control efecte benefice, așa cum este prezentat în acest studiu, pentru a preveni învățarea indusă de intervenții chirurgicale și disfuncția memoriei.

Acest nivel de exercițiu nu a fost căutat în mod specific, deoarece determinarea dacă exercițiul îmbunătățește învățarea și memoria la șoarecii de control nu este în centrul acestui studiu. Descoperirile noastre pot avea implicații clinice semnificative. În primul rând, studiul a oferit dovezi care sugerează că nivelurile adecvate de exerciții sunt benefice. Poate să nu fie greu de înțeles că epuizarea excesivă poate să nu fie bună pentru sănătate. Deoarece fiecare individ are o capacitate de exercițiu diferită, este înțelept să se determine capacitatea maximă de exercițiu a individului și să aibă un protocol de exercițiu individualizat așa cum am făcut în acest studiu.

Această metodă trebuie utilizată în situații clinice dacă efectele benefice ale exercițiului sunt demonstrate la oameni. În al doilea rând, descoperirile noastre au sugerat mai multe intervenții potențiale pentru reducerea POCD, cum ar fi transplantul fecal și antagonizarea semnalizării C3. În al treilea rând, studiul nostru sugerează un rol dăunător al acidului valeric. Deși nu există niciun antagonist pentru acidul valeric, acești antagoniști sau metode de reducere a concentrațiilor de acid valeric din sânge pot fi dezvoltate. Studiul nostru are limitări. Posibilele efecte dăunătoare ale acidului valeric asupra creierului sunt sugerate de studiul nostru.

Cu toate acestea, nu am determinat mecanisme detaliate pentru ca acidul valeric să inducă aceste efecte, în afară de furnizarea de dovezi care sugerează că activarea semnalizării C3 poate fi un eveniment în aval. De asemenea, ne-am concentrat pe investigarea mecanismelor pentru efectele benefice ale exercițiilor de intensitate scăzută, dar nu am stabilit de ce exercițiile de intensitate mai mare nu au efecte benefice asupra învățării induse de intervenții chirurgicale și asupra disfuncției memoriei. Determinarea mecanismelor pentru acest eșec poate oferi informații despre fiziologia și patofiziologia exercițiilor și poate identifica posibile ținte care trebuie eliminate pentru ca exercițiile de intensitate mai mare să fie protectoare. Cu toate acestea, se pare că nevoia pentru această determinare nu este mare, deoarece exercițiile de intensitate scăzută sunt protectoare și ușor de realizat.

În rezumat, studiul nostru sugerează că exercițiile de intensitate scăzută pot stabiliza microbiota intestinală după o intervenție chirurgicală. Acest efect reduce acidul valerica în sânge, care apoi menține producția de factori de creștere, cum ar fi GDNF, și inhibă neuroinflamația (Fig. 12). Transplantul microbiotei intestinale sănătoase și semnalizarea C3 antagonizantă pot fi potențiale intervenții pentru a reduce disfuncția de învățare și memorie după intervenție chirurgicală.

For more information:1950477648nn@gmail.com