Tahap Senaman yang Sesuai Melemahkan Disbiosis Usus Dan Peningkatan Asid Valerik Untuk Meningkatkan Neuroplastisitas Dan Fungsi Kognitif Selepas Pembedahan pada Tikus Bahagian 2

Peranan kritikal asid valerik, isyarat C3, dan faktor neurotropik yang berasal dari sel glial (GDNF) dalam mengantarkan kesan senaman intensiti rendah pada POCD melalui mikrobiota usus pada tikus dewasa.

Sel glial adalah sel bukan neuron yang paling biasa dalam otak dan memainkan peranan fisiologi dan patologi yang penting dalam sistem saraf. Penyelidikan dalam beberapa tahun kebelakangan ini telah menunjukkan bahawa sel glial boleh mempengaruhi pembangunan dan penyelenggaraan memori dan fungsi kognitif, penemuan yang mungkin membuka jalan kepada pendekatan baharu untuk merawat disfungsi neurologi.

Sel glial boleh dibahagikan kepada pelbagai jenis, termasuk oligodendrocytes, astrocytes, sel glial subependymal, dll. Sel-sel ini memainkan pelbagai fungsi penting dalam neuron, seperti mengambil bahagian dalam pengaliran saraf, mengekalkan kestabilan persekitaran saraf, dan mengawal selia membran neuron. potensi. Fungsi ini membolehkan sel glial mempengaruhi proses fisiologi dan patologi dalam otak, dengan itu menjejaskan kebolehan kognitif.

Penyelidikan menunjukkan bahawa sel glial mempengaruhi pembangunan dan penyelenggaraan ingatan dalam pelbagai cara. Sebagai contoh, astrosit boleh mengambil bahagian dalam keplastikan sinaptik, menjejaskan sambungan dan isyarat antara neuron. Sel glial subependymal boleh merembeskan pelbagai faktor neurotropik untuk menggalakkan pertumbuhan dan perkembangan neuron.

Di samping itu, sel glial juga boleh menghasilkan pelbagai bahan neuromodulator, seperti glutamat, ATP, dan lain-lain, yang secara langsung atau tidak langsung boleh menjejaskan keadaan aktiviti neuron, sekali gus menjejaskan memori dan fungsi kognitif.

Penyelidikan juga mendapati bahawa sel glial juga memainkan peranan penting dalam beberapa penyakit saraf. Sebagai contoh, bilangan dan fungsi sel glial terjejas pada pesakit dengan penyakit Alzheimer, yang boleh menyebabkan kematian neuron dan penurunan kognitif. Oleh itu, mengkaji fungsi dan peranan sel glial adalah sangat bernilai untuk rawatan penyakit saraf.

Secara ringkasnya, sel glial memainkan peranan fisiologi dan patologi yang penting dalam otak dan boleh mempengaruhi perkembangan dan penyelenggaraan memori dan fungsi kognitif. Kajian-kajian ini menyediakan asas untuk kaedah baru untuk merawat disfungsi neurologi dan idea-idea baru untuk pemahaman yang lebih mendalam tentang mekanisme kerja otak. Ia boleh dilihat bahawa kita perlu meningkatkan ingatan, dan Cistanche deserticola boleh meningkatkan ingatan dengan ketara, kerana Cistanche deserticola mempunyai kesan antioksidan, anti-radang dan anti-penuaan, yang boleh membantu mengurangkan pengoksidaan dan tindak balas keradangan dalam otak, dengan itu melindungi kesihatan sistem saraf. Selain itu, Cistanche deserticola juga boleh menggalakkan pertumbuhan dan pembaikan sel saraf, sekali gus meningkatkan ketersambungan dan fungsi rangkaian saraf. Kesan ini boleh membantu meningkatkan ingatan, pembelajaran, dan kelajuan pemikiran, dan mungkin juga menghalang perkembangan disfungsi kognitif dan penyakit neurodegeneratif.

Klik tahu suplemen untuk meningkatkan ingatan

Untuk mengenal pasti mediator yang mungkin untuk kesan mikrobiota usus terhadap pembelajaran dan ingatan selepas pembedahan dan untuk menentukan sama ada gutmicrobiota mengantara kesan senaman pada tindak balas neuroinflamasi yang disebabkan oleh pembedahan dan arborisasi dendritik terjejas, asid lemak rantaian pendek (SCFA) dalam darah diukur. SCFAsare produk mikrobiota usus.

Asid valerik adalah satu-satunya SCFA yang kepekatannya dalam darah berkurangan pada tikus dengan senaman sebelum pembedahan (Rajah 6A). Asid valerik telah meningkat melalui pembedahan dan peningkatan ini telah dilemahkan oleh senaman dalam pembedahan tikus (Rajah 6B). Sebagai tambahan kepada asid valerik, senaman menurunkan asid propionik, asid butirik dan asid heksanik dan peningkatan asid asetik, asid isobutirik dan asid isovalerik dalam tikus pembedahan.

Peningkatan asid valerik dalam darah dikaitkan secara positif dengan lactobacillus dan anaerotruncus dan dikaitkan secara negatif dengan Alistipes apabila keputusan tikus kawalan dan tikus senaman dianalisis bersama (Rajah 6E). Selaras dengan korelasi ini dan seperti yang diterangkan di atas, senaman mengurangkan lactobacillus dan meningkatkan Alistipes (Tambahan Rajah S1d).

Menariknya, bakteria yang dikaitkan dengan penurunan asid valerik dalam najis (Rajah 6F) tidak termasuk bakteria yang dikaitkan dengan penurunan asid valerik dalam darah, mencadangkan mekanisme tambahan untuk mengawal penyerapan asid valerik dalam usus ke dalam darah atau metabolisme asid valerik dalam najis semasa mengangkut najis ke rektum. Tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus senaman mempunyai asid valerik darah rendah berbanding tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus kawalan (Tambahan Rajah S7a).

Dalam set eksperimen yang lain, kami menghasilkan semula penemuan bahawa senaman mengurangkan asid valerik, asid butirikad dan asid heksanoik pada tikus dengan pembedahan. Suntikan intraperitoneal asid valerik melemahkan pengurangan ini disebabkan oleh senaman (Tambahan Rajah S7b). Menariknya, senaman tidak mengubah kepekatan SCFA dalam najis (SupplementaryFig. S7c). SCFA dalam najis tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus senaman tidak berbeza daripada tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus kawalan (Tambahan Rajah S7d). 

Keputusan ini menyokong idea bahawa mengukur SCFA najis mungkin tidak berguna untuk mencerminkan kepekatan SCFA dalam darah. Kami memutuskan untuk mengkaji potensi peranan asid valerik yang mengambil bahagian dalam kesan senaman kerana kepekatannya berkurangan dengan senaman di bawah keadaan asas atau selepas pembedahan. Selaras dengan penemuan yang diterangkan di atas, tikus dengan pembedahan mengambil masa lebih lama daripada tikus kawalan untuk mengenal pasti kotak sasaran dalam ujian Barnesmaze, dan kesan ini telah dilemahkan dengan senaman. Suntikan intraperitoneal asid valerik membalikkan kesan senaman (Rajah 7A, B).

Begitu juga, senaman menyekat kerosakan tikus pembedahan dalam ujian pengecaman objek baru dan perlindungan senaman ini telah dimansuhkan dengan suntikan asid valerik intraperitoneal (Rajah 7C). Walau bagaimanapun, suntikan intracerebroventricular asid valerik pada 1/50 dos suntikan intraperitoneal tidak menjejaskan prestasi tikus dalam maze Barnes dan ujian pengecaman objek baru (Tambahan Rajah S8).

Secara keseluruhan, keputusan ini mencadangkan bahawa mengurangkan asid valerik darah mungkin merupakan mekanisme untuk perlindungan akibat senaman terhadap pembelajaran dan gangguan ingatan selepas pembedahan. Selaras dengan keputusan pembelajaran dan ingatan, pemindahan tikus dengan najis daripada tikus senaman telah mengurangkan C3ar1, C3, Iba{{4 }}, IL-1, dan IL-6 dalam hippocampus berbanding dengan tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus kawalan selepas pembedahan (Tambahan Rajah S9a, b, d, f, h).

Senaman mengurangkan C3, C3ar, Iba-1 dan IL-6dalam hippocampus dan pengurangan ini telah disekat oleh suntikan intraperitoneal asid valerik pada tikus dengan pembedahan (Rajah 3G dan Rajah Tambahan S9a, c, e , g, i). Keputusan ini menunjukkan bahawa mengurangkan asid valerik darah mungkin merupakan mekanisme untuk perlindungan yang disebabkan oleh senaman terhadap tindak balas imun dan neuroinflamasi dalam otak selepas pembedahan.

Untuk menentukan sama ada isyarat C3 memainkan peranan dalam pembelajaran dan kemerosotan ingatan selepas pembedahan, tikus menerima suntikan intracerebroventricular antagonis atau agonis C3ar. Surgerymice menerima SB290157, antagonis C3ar [25], mengambil masa lebih sedikit berbanding tikus pembedahan yang menerima suntikan pelarut untuk mengenal pasti kotak sasaran dalam labirin Barnes. Agonis C3ar meningkatkan masa untuk tikus pembedahan dengan senaman untuk mengenal pasti kotak sasaran (Rajah 7D, E). SB290157 juga meningkatkan prestasi tikus pembedahan dalam ujian pengecaman objek baru. Agonis C3ar memburukkan prestasi tikus senaman dengan pembedahan dalam ujian pengecaman objek baru (Rajah 7F).

Keputusan ini mencadangkan peranan isyarat C3 dalam pembangunan POCD. Tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus senaman selepas pembedahan mempunyai lebih banyak sel otak yang baru dijana, persimpangan antara cawangan dendritik, dan ketumpatan tulang belakang daripada tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus kawalan (Tambahan Rajah S10a, b, d, f). Latihan melemahkan penurunan sel otak yang baru dihasilkan, persimpangan antara cawangan dendritik, dan ketumpatan tulang belakang dalam hippocampus, dan pengecilan ini telah disekat oleh suntikan intraperitoneali asid valerik pada tikus dengan pembedahan (SupplementaryFig. S10a, c, e, g). Di samping itu, pembedahan mengurangkan ekspresi protein ketumpatan postsynaptic 95 (PSD95) dan sinaps-1, dua protein sinaptik.

Penurunan ini telah dilemahkan oleh senaman. Tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus senaman selepas pembedahan telah meningkatkan PSD95 dan sinapsin-1 berbanding dengan tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus kawalan (Tambahan Rajah S11). Bersama-sama, keputusan ini menunjukkan bahawa mengurangkan asid valerik darah melalui mengubah mikrobiota usus mungkin merupakan satu mekanisme untuk perlindungan yang disebabkan oleh senaman terhadap pengurangan genesis sel otak dan arborisasi dendritik selepas pembedahan. Kajian terdahulu kami telah menunjukkan bahawa pengurangan GDNF memainkan peranan penting dalam POCD [6, 26].

Selaras dengan penemuan kami sebelum ini [6, 26], pembedahan menurunkan GDNF dalam hippocampus. Latihan menyekat penurunan ini (Rajah 8A). Pembedahan mengurangkan GDNF dalam hippocampus tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus kawalan (Rajah 8B). Tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus senaman mempunyai kepekatan GDNF yang lebih tinggi dalam hippocampus berbanding tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus kawalan selepas pembedahan (Rajah 8C).

Suntikan intraperitoneal asid valerik mengurangkan tahap GDNF dalam hippocampus tikus senaman dengan pembedahan (Rajah 8D). Suntikan ini meningkatkan jumlah valericacid dan C3 dalam otak (Rajah 8E, F). Keputusan ini, bersama dengan penemuan terdahulu kami bahawa GDNF memainkan peranan dalam pembangunan POCD [6, 26], mencadangkan bahawa GDNF mungkin merupakan molekul hiliran perubahan mikrobiota usus untuk kesan senaman untuk mengawal perkembangan POCD.

Untuk menyokong idea ini, GDNF tetapi bukan GDNF yang tidak diaktifkan haba mengurangkan tahap C3, IL-6 dan IL-1 dalam hippocampus selepas pembedahan (Rajah 8G–I), mencadangkan bahawa GDNF melemahkan imun yang disebabkan oleh pembedahan dan tindak balas keradangan, yang dianggap penting untuk pembangunan POCD [6, 7].

Mikrobiota usus dan asid valerik memainkan peranan penting pengurangan keradangan saraf akibat tidak bersenam dan kemerosotan pembelajaran, ingatan, penjanaan sel otak, dan arborisasi dendritik selepas pembedahan pada tikus tua

Memandangkan umur adalah faktor risiko untuk POCD [1, 2, 5], kami menentukan sama ada mekanisme yang dikenal pasti pada orang dewasa muda dikendalikan tikus tua untuk POCD. Tikus berusia sembilan belas bulan dengan pembedahan mengambil masa lebih lama daripada tikus kawalan untuk mengenal pasti kotak sasaran dalam ujian maze Barnes. Peningkatan ini telah dilemahkan oleh senaman (Rajah 9A, B). Begitu juga, pembedahan menjejaskan prestasi tikus lama dalam ujian pengecaman objek baru dan kemerosotan ini dilemahkan oleh senaman (Rajah 9C, D).

Tikus pembedahan yang dipindahkan dengan najis daripada tikus senaman menunjukkan prestasi yang lebih baik daripada tikus pembedahan yang dipindahkan dengan najis daripada tikus kawalan dalam ujian pengecaman objek maze dan novel Barnes (Rajah 9E–G). Juga, suntikan intraperitoneali asid valerik menjejaskan prestasi tikus pembedahan dengan senaman dalam labirin Barnes dan ujian pengecaman objek baru (Rajah 9H–J). Keputusan ini menunjukkan bahawa senaman mengurangkan perkembangan POCD melalui pengubahan mikrobiota usus dan asid valerikad mungkin menjadi mediator untuk kesan ini pada tikus tua. Latihan meningkatkan kepelbagaian di kalangan sampel tikus lama (Rajah 10A, B).

Pembedahan mengurangkan kepelbagaian mikrobiota usus dalam tikus kawalan lama dan penurunan ini telah dilemahkan oleh senaman (Rajah 10C–H). Mikrobiota usus tikus senaman atau tikus pembedahan yang dipindahkan dengan najis daripada tikus senaman mempunyai sejumlah besar Bacteroidetes dan Bacteroidales, manakala mikrobiota usus tikus kawalan atau tikus pembedahan yang dipindahkan dengan najis daripada tikus kawalan mengandungi sejumlah besar Clostridiales, Clostridia, dan Firmicutes (Tambahan Gambar. S12).

Keputusan ini menunjukkan bahawa senaman meningkatkan kepelbagaian mikrobiota usus dan menstabilkan mikrobiota usus tikus pembedahan. Walaupun senaman tidak mengubah asid valerik sebelum pembedahan, senaman mengurangkan asid valerik dalam tikus pembedahan (Rajah 6C, E). Sama seperti penemuan pada tikus dewasa muda, pembedahan mengurangkan GDNF dalam hippocampus. Pengurangan ini telah dilemahkan oleh senaman (Rajah 11A). Pembedahan meningkatkan ekspresi C3, C3ar, Iba-1,IL-1 dan IL-6. Peningkatan ini telah dilemahkan oleh senaman (Rajah 11B–E). Di samping itu, pembedahan mengurangkan penjanaan sel otak dan ketumpatan tulang belakang, dan senaman menyimpan penjanaan sel otak dan ketumpatan tulang belakang dalam tikus pembedahan (Rajah 11F–I). Akhirnya, pembedahan mengurangkan ekspresi PSD95 dan synapsin-1.

Latihan menyekat penurunan ini (Tambahan Rajah S13). Keputusan ini mencadangkan bahawa proses patologi yang serupa dengan tikus dewasa muda berlaku pada tikus tua selepas pembedahan dan proses ini termasuk keradangan saraf, penurunan ekspresi faktor pertumbuhan, dan kemerosotan arborisasi dendritik juga boleh dihalang oleh senaman.

PERBINCANGAN

Keputusan kami menunjukkan bahawa senaman intensiti rendah melemahkan pembelajaran yang disebabkan oleh pembedahan dan gangguan ingatan seperti yang dinilai oleh Barnesmaze dan ujian pengecaman objek baru. Kesan berfaedah ini berlaku pada kedua-dua orang dewasa muda dan tikus tua. Keupayaan aktiviti fizikal telah dikaitkan dengan pemeliharaan status mental yang lebih baik selepas pembedahan pada manusia [18]. Kesan senaman pada POCD dalam populasi umum belum dilaporkan.

Menariknya, keputusan kami menunjukkan bahawa senaman intensiti sederhana dan tinggi tidak melindungi tikus terhadap pembelajaran dan gangguan ingatan selepas pembedahan, menunjukkan bahawa hanya tahap senaman yang sesuai adalah pelindung. Selaras dengan data fungsi ini, tahap senaman ini melemahkan tindak balas neuroinflamasi terhadap pembedahan. Neuroinflammation dianggap sebagai proses kritikal patologi untuk POCD [6, 7].

Di samping itu, senaman melemahkan penurunan genesis sel otak yang disebabkan oleh pembedahan dan dendritikakarborisasi, asas struktur untuk pembelajaran dan ingatan [14, 22]. Kajian terdahulu telah mencadangkan perkaitan antara pembelajaran dan disfungsi ingatan dan disbiosis usus selepas pembedahan [11-13]. Kajian kami menunjukkan bahawa tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus senaman mempunyai prestasi yang lebih baik dalam ujian pengecaman objek maze dan novel Barnes berbanding tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus kawalan selepas pembedahan. Pemindahan najis daripada tikus kawalan atau tikus dengan pembedahan mewujudkan gutmicrobiota yang sepadan dalam tikus kawalan.

Penerima najis daripada tikus pembedahan tetapi bukan mereka yang menerima pemindahan najis daripada tikus kawalan membangunkan pembelajaran dan disfungsi ingatan berbanding tikus kawalan tanpa pemindahan najis. Tikus yang dipindahkan dengan najis daripada tikus senaman telah mengurangkan tindak balas neuroinflamasi dan meningkatkan genesis sel otak dan dendritikakarborisasi. Di samping itu, pembedahan mengurangkan kepelbagaian mikrobiota usus dan senaman menstabilkan mikrobiota usus selepas pembedahan. Keputusan ini memberikan bukti langsung bahawa perubahan mikrobiota usus selepas pembedahan boleh menyumbang kepada pembelajaran dan disfungsi ingatan selepas pembedahan dan senaman itu boleh berfungsi pada mikrobiota usus untuk mengurangkan tindak balas neuroinflamasi dan pembelajaran atas simpanan, ingatan, genesis sel otak, dan dendritikakarborisasi.

Mikrobiota usus menghasilkan SCFA yang boleh menjejaskan pelbagai fungsi otak termasuk pembelajaran dan ingatan [27, 28]. Walau bagaimanapun, kajian terdahulu sering mempertimbangkan untuk menggunakan beberapa SCFA sebagai kumpulan untuk kesan [29-31]. Keputusan kami mencadangkan sumbangan mengurangkan asid valerik kepada kesan senaman kerana senaman mengurangkan asid valerik dalam darah di bawah keadaan asas dan selepas pembedahan. Asid valerik telah berkurangan dalam darah tikus yang ditransplantasikan dengan najis tikus senaman. Walaupun senaman mengubah kepekatan SCFA yang lain, seperti asid propionik, pada tikus dewasa muda dengan pembedahan, asid valerik adalah satu-satunya SCFAyang kepekatannya dalam darah telah dikurangkan oleh tikus inold senaman dengan pembedahan.

Dalam menyokong peranan asid valerik dalam kesan senaman, suntikan intraperitoneal asid valerik memburukkan pembelajaran dan ingatan tikus dewasa muda dan tua dengan senaman dan pembedahan. Asid valerik juga meningkatkan tindak balas keradangan dan menjejaskan genesis sel otak dan arborisasi dendritik. Bersama-sama, keputusan ini mencadangkan kesan buruk valericacid pada otak. Walau bagaimanapun, asid valerik yang disuntik secara intracerebroventrikular pada 1/50 dos yang disuntik secara intraperitoneal tidak menjejaskan pembelajaran dan ingatan. Dos ini dipilih kerana akaun otak kira-kira 2% daripada jumlah berat badan.

Kegagalan untuk mendorong pembelajaran dan kemerosotan ingatan melalui pendekatan ini mungkin dijangka kerana asid valerik boleh melepasi halangan otak darah [27, 32]. Selaras dengan idea ini, asid valerik dikesan dalam tisu otak dan suntikan intraperitoneal asid valerik meningkatkan asid valerik dalam otak dalam kajian kami. Oleh itu, sejumlah kecil asid valerik yang disuntik ke dalam otak boleh melintasi penghalang darah-otak untuk diagihkan semula ke tisu dan organ lain, yang mengurangkan kepekatan asid valerik dalam otak.

Dos tinggi tambahan asid valerik yang disuntik ke dalam otak tidak dilakukan kerana pendekatan ini nampaknya tidak akan memberikan bukti yang jelas tentang sama ada asid valerik berfungsi secara langsung pada otak untuk memberi kesan pada otak. Nota, suntikan intraperitoneal asid valerik tidak meningkatkan asid valerikad dalam darah tikus dengan senaman dan pembedahan. Keputusan ini mungkin dijangkakan kerana darah telah dituai 7 hari selepas suntikan terakhir asid valerik (7 hari selepas pembedahan). Walau bagaimanapun, jumlah asid valerik dalam korteks serebrum telah meningkat 24 jam selepas suntikan intraperitoneal terakhir asid valerik, menunjukkan bahawa suntikan ini meningkatkan asid valerik dalam tisu dan organ.

Juga, tidak jarang kajian terdahulu mengukur SCFA dalam najis dalam penyiasatan menentukan kesannya pada pelbagai organ [33, 34]. Keputusan kami menunjukkan bahawa kepekatan SCFA dalam najis adalah lebih tinggi daripada dalam darah, konsisten dengan penemuan sebelumnya bahawa hanya sebahagian kecil daripada SCFA dalam najis boleh masuk ke dalam peredaran disebabkan oleh peraturan penyerapan gutab dan metabolisme hati [28]. Di samping itu, kajian kami menunjukkan bahawa pembedahan dan senaman mengubah kepekatan pelbagai SCFA dalam darah, mereka tidak mengubah SCFA dalam najis.

Oleh itu, adalah penting untuk mengukur SCFA darah apabila menyiasat peranannya dalam pelbagai organ. Maklumat yang agak terhad diketahui tentang cara SCFA mempengaruhi aktiviti dan fungsi sel. Kajian terkini mencadangkan bahawa SCFA berfungsi pada reseptor atau protein sasaran mereka untuk mengaktifkan laluan isyarat intraselular, seperti faktor nuklear κB, untuk mengawal tindak balas imun dan keradangan. SCFA juga boleh mendorong peraturan epigenetik ekspresi gen termasuk ekspresi faktor pertumbuhan [27, 28]. Keputusan kami mencadangkan bahawa peristiwa hiliran ini mungkin menyumbang kepada kesan senaman dan asid valerik pada pembelajaran dan ingatan selepas pembedahan. Radang saraf akibat pembedahan yang dilemahkan dan pengurangan GDNF.

Asid valerik menyekat kesan senaman ini. Kami telah menunjukkan bahawa GDNF mungkin memainkan peranan dalam POCD dalam kajian terdahulu kerana pembedahan mengurangkan GDNF dan suntikan intracerebroventricular GDNF melemahkan pembelajaran dan disfungsi ingatan dalam tikus dengan pembedahan [6, 26]. Selaras dengan peranan GDNF ini dan pengetahuan bahawa keradangan saraf adalah kritikal untuk POCD [6, 7], kami menunjukkan dalam kajian ini bahawa GDNF mengurangkan keradangan saraf selepas pembedahan. Molekul penting hiliran asid valerik untuk mendorong kesan ke atas pembelajaran dan ingatan mungkin isyarat C3. Pembedahan meningkatkan C3 dan C3ar. Senaman melemahkan peningkatan ini. Asid valerik intraperitoneal menyekat kesan senaman pada ekspresi C3ar dan C3.

Asid valerik intraperitoneal meningkatkan C3 dalam otak tikus kawalan. Lebih penting lagi, antagonis C3, SB290157 [25], menyekat pembelajaran akibat pembedahan dan gangguan fungsi ingatan. Agonis C3 memburukkan pembelajaran dan ingatan tikus dengan senaman dan pembedahan. Keputusan ini menunjukkan bahawa isyarat C3 penting untuk pembelajaran dan disfungsi ingatan selepas pembedahan. Selaras dengan penemuan kami, kajian yang baru diterbitkan menunjukkan bahawa tikus tua telah meningkatkan C3 dalam hippocampus selepas penerokaan laparotomi dan bahawa compstatin, perencat C3, pembelajaran melemahkan dan disfungsi ingatan selepas pembedahan. [35].Compstatin ialah perencat peptida dan kebolehtelapan penghalang darah-otaknya tidak diketahui [24]. Compstatin diberikan secara sistematik dalam kajian terdahulu [35].

Tidak jelas sama ada kesan kesan berfaedah pada otak dan mikrobiota usus menjejaskan otak. Khususnya, keputusan kami mencadangkan bahawa senaman mengekalkan sastrosit dalam bentuk fenotip A2 kerana ia mengurangkan C3 dan meningkatkan ekspresi GDNF, mekanisme selular yang mungkin untuk kesan bermanfaat senaman. Kami mengumpulkan najis daripada 7 hingga 10 penderma untuk menyediakan larutan najis untuk pemindahan seperti yang diterangkan sebelum ini [36]. ]. Kaedah ini tidak menangkap dengan baik kesan perbezaan individu dalam gutmicrobiota [37] tetapi akan memberikan gambaran yang sangat baik bagi gutmicrobiota bagi keadaan khusus kepada semua penerima. Variasi individu dalam tindak balas penerima hendaklah dikekalkan dalam pendekatan ini. 

Selain itu, kaedah ini tidak memerlukan padanan sewenang-wenang antara penerima dan penderma. Larutan najis telah disapu oleh gastricgavage dan enema kepada penerima. Kaedah aplikasi ini dengan cepat dan berkesan mewujudkan mikrobiota usus yang dipindahkan dalam penerima dalam kajian awal kami, mungkin kerana mikrobiota yang digunakan oleh enema tidak akan terjejas oleh larutan berasid dan larutan yang mengandungi pelbagai enzim atau bahan kimia dalam saluran gastrousus atas.

Kajian kami menunjukkan bahawa senaman sebelum pembedahan melemahkan pembelajaran dan kemerosotan ingatan tikus dengan pembedahan. Walau bagaimanapun, senaman tidak menjejaskan pembelajaran dan ingatan tikus kawalan. Latihan telah ditunjukkan untuk meningkatkan pembelajaran dan ingatan haiwan yang dimodelkan untuk pelbagai penyakit [38, 39]. Walau bagaimanapun, kesan senaman pada haiwan kawalan tidak konsisten: kedua-duanya bermanfaat dan tiada kesan ke atas pembelajaran dan ingatan telah dilaporkan [40-42].

Secara khusus, empat kajian yang menggunakan Barnes maze dan/atau ujian pengecaman objek novel untuk menilai pembelajaran dan ingatan dalam tikus kawalan dengan atau tanpa senaman telah dikenal pasti. Satu kajian menunjukkan bahawa tikus dewasa mengawal dengan satu episod senaman iaitu pada 60-70% pengambilan oksigen tidak langsung maksimum selama 30 minit sejurus selepas sesi latihan ujian pengecaman objek novel mempunyai prestasi ingatan yang lebih baik yang dinilai 7 haritetapi tidak pada 1 hari atau 14 hari selepas sesi latihan [43]. Kajian kedua menunjukkan bahawa senaman sukarela selama 4 minggu tidak menjejaskan pembelajaran dan ingatan yang dinilai oleh Barnes Maze dan ujian pengecaman objek novel dalam tikus kawalan [44].

Dua kajian lain mempunyai data bahawa senaman berenang meningkatkan memori tikus yang dinilai oleh ujian pengecaman objek baru [45, 46]. Penjelasan yang mungkin untuk ketidakkonsistenan ini ialah ia memerlukan tahap senaman yang sesuai untuk memberikan kesan berfaedah dalam mengawal tikus, seperti dalam kes yang ditunjukkan dalam kajian ini untuk mencegah pembelajaran yang disebabkan oleh pembedahan dan disfungsi ingatan.

Tahap senaman ini tidak dicari secara khusus kerana menentukan sama ada senaman meningkatkan pembelajaran dan ingatan dalam tikus kawalan bukanlah fokus kajian ini. Penemuan kami mungkin mempunyai implikasi klinikal yang ketara. Pertama, kajian memberikan bukti untuk mencadangkan bahawa tahap latihan yang sesuai adalah berfaedah. Mungkin tidak sukar untuk memahami bahawa keletihan yang berlebihan mungkin tidak baik untuk kesihatan. Memandangkan setiap individu mempunyai kapasiti senaman yang berbeza, adalah bijak untuk menentukan kapasiti senaman maksimum individu dan mempunyai protokol senaman secara individu seperti yang kita lakukan dalam kajian ini.

Kaedah ini hendaklah digunakan dalam situasi klinikal jika kesan berfaedah senaman ditunjukkan pada manusia. Kedua, penemuan kami telah mencadangkan pelbagai intervensi berpotensi untuk mengurangkan POCD, seperti pemindahan najis dan isyarat C3 yang antagonis. Ketiga, kajian kami mencadangkan peranan asid valerik yang memudaratkan. Walaupun tiada antagonis untuk asid valerik, antagonis ini atau kaedah untuk mengurangkan kepekatan asid valerik darah mungkin dikembangkan. Kajian kami mempunyai had. Kemungkinan kesan buruk asid valerik pada otak dicadangkan oleh kajian kami.

Walau bagaimanapun, kami tidak menentukan mekanisme terperinci untuk asid valerik untuk mendorong kesan ini, selain daripada menyediakan bukti untuk mencadangkan bahawa pengaktifan isyarat C3 mungkin merupakan peristiwa hiliran. Selain itu, kami menumpukan pada menyiasat mekanisme untuk kesan berfaedah daripada senaman intensiti rendah tetapi tidak menentukan mengapa senaman intensiti tinggi tidak mempunyai kesan berfaedah terhadap pembelajaran akibat pembedahan dan disfungsi ingatan. Menentukan mekanisme untuk kegagalan ini boleh memberikan pandangan tentang fisiologi senaman dan patofisiologi dan mengenal pasti sasaran yang mungkin untuk dihapuskan untuk latihan berintensiti tinggi untuk melindungi. Walau bagaimanapun, nampaknya keperluan untuk penentuan ini tidak tinggi kerana senaman intensiti rendah adalah pelindung dan mudah dicapai.

Ringkasnya, kajian kami menunjukkan bahawa senaman intensiti rendah boleh menstabilkan mikrobiota usus selepas pembedahan. Kesan ini mengurangkan valericacid dalam darah, yang kemudiannya mengekalkan pengeluaran faktor pertumbuhan, seperti GDNF, dan menghalang neuroinflammation (Rajah 12). Pemindahan mikrobiota usus yang sihat dan isyarat antagonis C3 mungkin merupakan intervensi yang berpotensi untuk mengurangkan pembelajaran dan disfungsi ingatan selepas pembedahan.

For more information:1950477648nn@gmail.com