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Exercício estimula músculos a liberarem carga molecular que impulsiona a função e conexão das células cerebrais, porém o processo não é bem compreendido. Novas pesquisas da Universidade de Illinois Urbana-Champaign descobriram que os nervos que ordenam os músculos a se moverem também os estimulam a liberar mais fatores que impulsionam o cérebro.
“As moléculas liberadas do músculo entram na corrente sanguínea e depois no cérebro, produzindo a chamada interação entre músculo e cérebro. Porém, o próprio músculo é altamente inervado. Então nos perguntamos qual é o efeito dos neurônios nessa atividade do músculo, e mais adiante na comunicação entre músculo e cérebro?”, disse o professor de engenharia química e biomolecular Hyunjoon Kong, líder do estudo publicado nos Procedimentos da Academia Nacional de Ciências.
“À medida que envelhecemos, perdemos esses neurônios do músculo. E algumas pessoas também perdem esses neurônios devido a doenças ou lesões. Portanto, entender seu papel e como esses nervos para o músculo afetam o cérebro é importante para idosos ou pacientes com lesões e doenças neuromusculares”, acrescentou.
Pesquisas sobre exercício descobriram que os músculos secretam hormônios e vesículas extracelulares, pequenos pacotes que transportam moléculas entre células, contendo pequenos fragmentos de RNA que melhoram a conexão, transmissão de sinal e comunicação entre as células cerebrais. No entanto, enquanto muita atenção tem sido dada à função dos fatores derivados do músculo, o papel dos nervos que estimulam o músculo é pouco compreendido, disse o estudante de pós-graduação Kai-Yu Huang, primeiro autor do estudo.
Para preencher essa lacuna, os pesquisadores compararam dois modelos de tecido muscular – um com inervação de neurônios e outro sem. Eles descobriram que o músculo inervado produzia mais moléculas que promovem a atividade dos neurônios cerebrais e regulam o desenvolvimento muscular do que o músculo sem nervos.
Em seguida, os pesquisadores estimularam os nervos com glutamato, um neurotransmissor. Eles descobriram que o músculo inervado tinha maior expressão de um gene importante para regular a secreção. Correspondentemente, ele emitiu níveis mais altos do hormônio irisin, que está associado a efeitos benéficos do exercício, e liberou mais vesículas extracelulares do que o músculo simples.
“Analisamos a carga transportada nas vesículas e descobrimos que havia uma maior diversidade de microRNA associado ao impacto no neurodesenvolvimento”, disse Huang. “Essas descobertas destacam a importância da inervação neuronal. À medida que envelhecemos, perdemos o suprimento nervoso para o músculo, e nossos músculos começam a se deteriorar e perder função. E de alguma forma, isso pode resultar ainda mais em disfunção de órgãos. Portanto, entender como regular ou manter o comportamento de secreção do músculo é muito importante.”
A seguir, os pesquisadores planejam investigar mais a fundo os mecanismos na junção onde os neurônios encontram as células musculares para determinar como os impulsos nervosos estão estimulando o músculo e se eles afetam a produção dos fatores que impulsionam o cérebro ou apenas sua liberação, uma distinção importante para possíveis tratamentos para aqueles que perderam nervos ou músculos. Eles também esperam explorar o uso de seu modelo de tecido como uma plataforma para produzir efetivamente os fatores. No final, eles esperam ter uma imagem completa do ciclo cérebro-nervo-músculo e como mantê-lo.
“São nossos órgãos individuais conversando entre si: o cérebro diz aos nervos para estimularem o músculo, e o músculo libera de volta moléculas benéficas para a função cerebral”, disse Kong. “Isso enfatiza a importância do exercício. O exercício cria uma interface mais robusta entre os neurônios motores e o músculo, e agora sabemos que os nervos que enviam o sinal para o músculo liberam as moléculas e vesículas extracelulares que são benéficas para o cérebro. Portanto, poderíamos olhar para os benefícios do exercício focados em promover essa conexão mais do que simplesmente aumentar o volume ou a força do músculo.”