Одговарајући ниво вежбања смањује дисбиозу црева и повећање валеринске киселине како би се побољшала неуропластичност и когнитивне функције после операције код мишева, први део

Постоперативна когнитивна дисфункција (ПОЦД) утиче на исход милиона пацијената сваке године. Старење је фактор ризика за ПОЦД. Овде смо показали да хируршки индуковано учење и дисфункција памћења код одраслих мишева.

У савременој медицини, операција је веома честа метода лечења и неопходна је за многе болести. Међутим, неки пацијенти ће доживети постоперативну когнитивну дисфункцију након операције, што је проблематичан проблем за неке пацијенте.

Постоперативна когнитивна дисфункција се односи на оштећења памћења, пажње и способности размишљања која се јављају након операције. Ово стање је ретко код млађих људи, али чешће код старијих људи. Постоперативна когнитивна дисфункција изазива одређене непријатности у животу, али то не значи да пацијенти морају да се осећају фрустрирано или разочарано.

Иако ће постоперативна когнитивна дисфункција у одређеној мери утицати на памћење пацијента, постоји много начина да се помогне пацијентима да ублаже ово стање. Прво, пацијенти могу постићи боље резултате комуницирајући са својим лекарима и придржавајући се њихових препорука за лечење. Друго, пацијенти могу побољшати своје когнитивне способности одговарајућим вежбама, као што су читање, писање, слушање музике, итд. Поред тога, нормалне навике спавања и исхране такође могу да допринесу обнављању памћења.

На крају, пацијенти треба да задрже позитиван став и оптимистичан став. Постоперативна когнитивна дисфункција није крајња тачка. Све док пацијент истрајава у лечењу и вежбама, памћење пацијента ће се постепено опорављати. Зато не треба превише да бринемо или да се жалимо, већ да ојачамо самопоуздање и верујемо да можемо да превазиђемо тешкоће и са самопоуздањем се суочимо са будућношћу. Види се да морамо побољшати памћење, а цистанцхе десертицола може значајно побољшати памћење, јер је цистанцхе десертицола традиционални кинески лековити материјал који има много јединствених ефеката, од којих је једно побољшање памћења. Ефикасност Цистанцхе десертицола потиче од вишеструких активних састојака које садржи, укључујући танинску киселину, полисахариде, флавоноидне гликозиде, итд. Ови састојци могу унапредити здравље мозга на различите начине.

Кликните да бисте побољшали краткорочно памћење

Трансплантација фецеса са хируршких мишева, али не и са контролних мишева, довела је до оштећења учења и памћења код мишева који нису оперисани. Вежбе ниског интензитета побољшале су учење и памћење код хируршких мишева. Вежбањем је смањена неуроинфламација изазвана хируршком интервенцијом и смањена разноликост цревне микробиоте. Ови ефекти вежбања су били присутни код мишева који нису вежбали који су примали измет од мишева који вежбају.

Вежбање смањује валеринску киселину, производ гутмикробиоте, у крви. Валеринска киселина је погоршала неуроинфламацију, учење и памћење код мишева који вежбају операцијом. Низводни ефекти вежбања укључивали су слабљење смањења фактора раста, одржавање астроцита у фенотипском облику А2, вероватно кроз смањење Ц3 сигнализације, и побољшање неуропластичности.

Слично овим резултатима код одраслих мишева, ослабљено учење и оштећење памћења код старих мишева са операцијом. Стари мишеви који су примали измет од старих мишева за вежбање имали су боље учење и памћење од оних који су примали контролни измет старих мишева. Операција је повећала валеријанску киселину у крви. Валеринска киселина је блокирала ефекте вежбања на учење и памћење код старих хируршких мишева.

Вежбање је стабилизовало цревну микробиоту, смањило неуроинфламацију, ослабило смањење фактора раста и сачувало неуропластичност код старих мишева са операцијом. Ови резултати пружају директне доказе да промена цревне микробиоте доприноси развоју ПОЦД. Валеринска киселина је посредник за овај ефекат и потенцијална мета за здравље мозга. Вежбе ниског интензитета стабилизују цревну микробиоту у присуству увреде, као што је операција.

ИСТАКНУТИ

Вежбање смањује неуроинфламацију након операције и оштећење когниције и неуропластичности.

Вежбање смањује промене у цревној микробиоти, а валеринска киселина се повећава након операције.

Ефекти вежбања на промене изазване операцијом се могу пренети фекалном трансплантацијом.

Валеринска киселина блокира корисне ефекте вежбања.

УВОД

Постоперативна когнитивна дисфункција (ПОЦД) погађа милионе пацијената сваке године у САД и повезана је са повећаним морталитетом и трошковима хоспитализације [1–4]. Напредна старост је независан фактор ризика за ПОЦД [1, 2, 5]. Тренутно, механизми за ПОЦД нису у потпуности схваћени и нису идентификоване ефикасне интервенције за смањење ПОЦД. Неуроинфламација је имплицирана у развоју ПОЦД [6, 7].

Хирургија на периферним ткивима или органима може изазвати системску упалу, која се затим преноси у мозак да изазове неуроинфламацију да изазове ПОЦД [8, 9]. Микробиота црева је укључена у регулисање инфламације [10]. Интересантно је да се разноликост цревне микробиоте мења и подручја дисбиозе повезана са дисфункцијом учења и памћења након операције на животињама [11, 12].

Претходно третиране животиње пробиотицима побољшале су њихове когнитивне функције [13]. Међутим, нису пријављени директни докази који указују на укључивање цревне микробиоте у ПОЦД. Ми и други смо показали да обогаћивање животне средине смањује учење и оштећење памћења након операције [14, 15]. Обогаћивање животне средине може побољшати физичку активност животиња. Недавна студија је показала да је микробиота црева важна у одређивању да ли људи реагују на вежбање како би се побољшала хомеостаза глукозе и осетљивост на инсулин[16].

Показало се да вежба побољшава дугорочну меморију људи [17]. Боља способност вежбања пре операције повезана је са смањењем резултата Мини-Ментал Стате Екаминатион након кардијалне операције код људи [18]. Студија на животињама је показала да је вежба ублажила појачану неуроинфламацију и оштећење учења и памћења након операције код пацова тркача ниског капацитета. Вежбање је такође побољшало разноликост цревне микробиоте ових пацова.

Иако се чини да вежбање смањује производњу проинфламаторних цитокина у мозгу пацова великог капацитета, оно не умањује учење и оштећење памћења изазвано операцијом код ових пацова [19]. Ови резултати сугеришу да су вежбање или способност вежбања повезани са бољим учењем и памћењем. Међутим, није јасно да ли вежбање смањује ПОЦД, посебно код старих животиња, и да ли микробиота црева игра улогу у ефектима вежбања на ПОЦД.

На основу горњих информација, претпостављамо да одговарајући ниво вежбања ублажава неуроинфламацију и оштећење учења и памћења након операције и да су ови ефекти посредовани променама цревне микробиоте. Да бисмо тестирали ове хипотезе, подвргли смо одрасле и старе мишеве различитим нивоима вежбања. Урађена је фекална трансплантација да би се утврдила улога цревне микробиоте у ефектима вежбања на развој ПОЦД.

Излагање леве каротидне артерије изабрано је као хируршки захват јер је ова процедура компонента каротидне ендартеректомије која се обично изводи код старијих пацијената.

Поред тога, ова процедура неће утицати на функције удова, које су потребне за учење и тестове памћења, и функције органа за опште здравље. Наши резултати пружају директне доказе за учешће цревне микробиоте у ПОЦД. Валеринска киселина, производ микробиоте црева, игра кључну улогу у посредовању ефеката цревне микробиоте на учење и оштећење памћења након операције.

РЕЗУЛТАТИ

Вежбе ниског интензитета спречиле су когнитивну дисфункцију изазвану операцијом, неуроинфламацију и оштећење генерисања можданих ћелија и дендритске арборизације, могуће преко стабилизације микробиоте црева код одраслих мишева
Да би се утврдио ефекат физичке активности на функцију и структуру мозга, 9-недељни мишеви су били подвргнути принудној траци за трчање са мишем на 35–40% (низак интензитет), 55–60% (средњи интензитет) или 75–80% (високог интензитета) њиховог максималног капацитета вежбања, респективно, 5 дана недељно током 4 недеље пре него што су напустили каротидну артерију током 15 минута под изофлуранском анестезијом (операција и анестезија).

Мишеви су процењени помоћу препознавања нових објеката и тестова Барнсовог лавиринта недељу дана након операције. Мишевима у свим групама требало је мање времена да пронађу циљну кутију са више тренинга у Барнсовом тесту лавиринта (слика 1А). Хирургија је била значајан фактор у утицању на животиње да пронађу циљну кутију [Ф(1, 113)=7.360, П=0.008], а вежбе ниског интензитета су поништиле овај ефекат операције у тренинзима тест Барнсовог лавиринта [Ф(1, 76)=5.278, П=0.024].

Мишевима са операцијом било је потребно више времена од контролних мишева да пронађу циљну кутију један или осам дана након тренинга. Овај хируршки ефекат је ослабљен вежбањем ниског интензитета, али не вежбањем средњег или високог интензитета (слика 1Б). Мишеви са операцијом провели су мање времена са новим објектима него контролни мишеви у новом тесту препознавања објеката и ово смањено време је поништено вежбама ниског интензитета, али не вежбама средњег или високог интензитета, без обзира када је тест обављен 30 с или 24 сата након почетно истраживање са два објекта (фаза упознавања) (слика 1Ц).

Раније су коришћене различите дужине кашњења између фазе упознавања и тестирања (од 10 с до 24 х). Памћење након кратких и дугих кашњења може укључити периринални кортекс и хипокампус, респективно [20]. Наши резултати сугеришу да операција изазива дисфункцију учења и памћења и да вежбе ниског интензитета, али не средње и високог интензитета, спречавају ове ефекте операције.

Као почетни корак да се утврди да ли је микробиота црева играла улогу у ефектима вежбања на учење и памћење, мишеви трансплантирани фецесом од контролних мишева или од мишева са вежбама ниског интензитета били су подвргнути операцији. Трансплантација фецесом мишева за вежбање смањила је време за идентификацију циљне кутије током тренинга [Ф(1, 26)=13.071, П =0.001] и један или осам дана након тренинга (Слика 1Д, Е). Мишеви којима је пресађен измет од физичких мишева провели су више времена са новим предметима него мишеви којима је пресађен измет контролних мишева (Слика 1Ф).

These results suggest that gut microbiota mediates the beneficial effects of low-intensity exercise. This level of exercise was used for mice receiving exercise conditioning in the following experiments and was referred to as exercise for simplicity. Exercise modified the diversity of gut microbiota within one sample (α diversity) and the difference in diversity among samples (β diversity) (Fig. 2A, B, and Supplementary Fig. 1a–c). Exercise increased the abundance of some bacteria, such as Bacteroidales and Alistipes. Control mice had abundant lactobacilliaceae and lactobacillus because the linear discriminant analysis (LDA) scores for the comparisons of these bacteria between control and exercise mice were all >3.5 (смер може бити негативан или позитиван) (додатна слика С1д), праг који указује на разлику у обиљу бактерија у узорцима из различитих експерименталних услова [21].

ЛДА је изведена након што је утврђена разлика између узорака из различитих експерименталних услова Крускал-Волисовим тестом по рангу по протоколу за анализу величине ЛДА ефекта. Мишеви су имали смањену разноликост цревне микробиоте и разлику у разноликости између узорака 7 дана након операције. Ово смањење је ослабљено код мишева који вежбају (Слика 2Ц–Ф и Додатна слика С2). Мишеви који су примали фекалну трансплантацију били су третирани мешавином антибиотика да би се елиминисала њихова нативна цревна микробиота пре трансплантације. Овај третман је скоро укинуо микробиоту црева код ових мишева јер се бактеријска ДНК у фецесу једва могла детектовати (допунска слика С3). Мишеви трансплантирани фецесом од мишева који вежбају такође су имали смањену разлику у разноликости међу узорцима (слика 2Г, Х и додатна слика). С4а–ц). Микробиота црева мишева пресађених фецесом од мишева који вежбају садржала је обилну количину Алистипеса. Мишеви трансплантирани фецесом контролних мишева садржали су велику количину лактобацилија и лактобацила (додатна слика С4д).

Ови резултати сугеришу да је вежбање променило гутмикробиоту са повећаним обиљем у типу Бацтероидетес, као што су Бацтероидалес и Алистипес, и смањеном заступљеношћу инпхилум Фирмицутес, као што су лацтобациллиацеае и лацтобациллус. Вежбе такође стабилизују цревну микробиоту након операције са микробиотиком. , мишеви трансплантирани фецесом хируршких мишева имали су смањену разноликост цревне микробиоте у поређењу са мишевима пресађеним изметом контролних мишева. Мишеви који су примали хируршки измет миша имали су смањену количину у бактеријама Бацтероидалес и Алистипес у поређењу са мишевима који су примали измет контролних мишева (додатна слика С5). Ови резултати сугеришу да се измењена микробиота код хируршких мишева успешно преноси на мишеве без операције. Мишевима који су примали хируршки измет миша било је потребно више времена од мишева који су примали измет контролног миша да би идентификовали циљну кутију у Барнсовом лавиринту један дан након тренинга. Мишеви који су примали хируршки мишји измет су такође проводили мање времена са новим објектима него мишеви који су примали контролни мишји измет у тесту за препознавање нових објеката. Међутим, није било разлике између контролних мишева (наивни мишеви), мишева који су примали антибиотике и мишева који су примали измет контролних мишева у перформансама Барнесмазе и тестова за препознавање нових објеката (додатна слика С6). Ови резултати указују на улогу промене микробиоте у учењу и памћењу дисфункција након операције.

Као почетни корак за идентификацију могућих молекула низводно од вежбања ниског интензитета и цревне микробиоте за регулисање учења и памћења, извршили смо РНА-сек анализу. Хирургија и вежба променили су профиле експресије мРНК у хипокампусу (Слика 3А, Б), региону мозга који је укључен у учење и памћење [6, 22]. Гени са највише промена после операције и вежбе приказани су на слици 3Ц. Међу њима, мРНА рецептора 1 комплемента 3а (Ц3ар1) је повећана хируршком интервенцијом и ово повећање је ослабљено вежбањем на основу двосмерне анализе варијансе са операцијом и вежбањем као два независна фактора (Слика 3Ц, Д). Експресија мРНК Ц3ар1 после операције је смањена код мишева пресађених фецесом мишева који се баве вежбањем (Слика 3Е).

У складу са овим резултатом мРНА, операција је повећала Ц3арпротеин (Слика 4А, Б). Ц3, лиганд за Ц3ар [23], такође је повећан операцијом и ово повећање је смањено вежбањем (Слика 4Ц, Д). У складу са идејама да је Ц3 сигнализација важна имуномодулација [24] и да операција може да изазове неуроинфламацију [ 8], хируршка интервенција је повећала експресију адаптерског молекула 1 који се везује за калцијум (Иба-1) и интерлеукина (ИЛ)-6 у хипокампусу, а вежбање је умањило ово повећање (Слика 4А, Б,Ф). Међутим, операција и вежба нису значајно променили експресију ИЛ-1 (слика 4Е). Ови резултати сугеришу да операција изазива имунолошке и инфламаторне одговоре и да вежбање блокира ове одговоре. Учење и памћење често захтевају структурну модификацију мозга, као што је генеза можданих ћелија и дендритска арборизација [14, 22]. Хируршка интервенција смањује генезу можданих ћелија процењену помоћу 5′-бромо{ {20}}′-деоксиуридин (БрдУ) инкорпорација.

Смањене новогенерисане ћелије укључивале су ћелије позитивне глија фибриларног киселог протеина (ГФАП). Вежбање је умањило овај ефекат операције (Слика 5А, Б). Хирургија је такође смањила пресеке између дендритских грана и густине кичме. Ови хируршки ефекти су ослабљени вежбањем (Слика 5Ц, Д). Ови резултати сугеришу да операција смањује дендритикарборизацију и да вежба блокира ово оштећење.

For more information:1950477648nn@gmail.com