Mức độ tập luyện phù hợp làm giảm rối loạn sinh lý đường ruột và tăng axit Valeric để cải thiện khả năng dẻo dai thần kinh và chức năng nhận thức sau phẫu thuật ở chuột Phần 2

Vai trò quan trọng của axit valeric, tín hiệu C3 và yếu tố dinh dưỡng thần kinh có nguồn gốc từ tế bào thần kinh đệm (GDNF) trong việc làm trung gian tác động của việc tập thể dục cường độ thấp đối với POCD thông qua hệ vi sinh vật đường ruột ở chuột trưởng thành.

Tế bào thần kinh đệm là loại tế bào không phải tế bào thần kinh phổ biến nhất trong não và đóng vai trò sinh lý và bệnh lý quan trọng trong hệ thần kinh. Nghiên cứu trong những năm gần đây đã chỉ ra rằng các tế bào thần kinh đệm có thể ảnh hưởng đến sự phát triển và duy trì trí nhớ và chức năng nhận thức, những phát hiện này có thể mở đường cho các phương pháp mới để điều trị rối loạn chức năng thần kinh.

Tế bào thần kinh đệm có thể được chia thành nhiều loại khác nhau, bao gồm tế bào ít nhánh, tế bào hình sao, tế bào thần kinh đệm dưới màng nội tủy, v.v. Những tế bào này đóng nhiều chức năng quan trọng trong tế bào thần kinh, như tham gia dẫn truyền thần kinh, duy trì sự ổn định của môi trường thần kinh và điều hòa màng tế bào thần kinh tiềm năng. Những chức năng này cho phép các tế bào thần kinh đệm tác động đến các quá trình sinh lý và bệnh lý trong não, từ đó ảnh hưởng đến khả năng nhận thức.

Nghiên cứu cho thấy các tế bào thần kinh đệm ảnh hưởng đến sự phát triển và duy trì trí nhớ theo nhiều cách khác nhau. Ví dụ, tế bào hình sao có thể tham gia vào tính dẻo của khớp thần kinh, ảnh hưởng đến các kết nối và truyền tín hiệu giữa các tế bào thần kinh. Các tế bào thần kinh đệm dưới nội mạc có thể tiết ra nhiều yếu tố dinh dưỡng thần kinh để thúc đẩy sự tăng trưởng và phát triển của tế bào thần kinh.

Ngoài ra, tế bào thần kinh đệm còn có thể sản xuất nhiều loại chất điều hòa thần kinh như glutamate, ATP, v.v., những chất này có thể ảnh hưởng trực tiếp hoặc gián tiếp đến trạng thái hoạt động của tế bào thần kinh, từ đó ảnh hưởng đến trí nhớ và chức năng nhận thức.

Nghiên cứu cũng phát hiện ra rằng tế bào thần kinh đệm cũng đóng vai trò quan trọng trong một số bệnh về thần kinh. Ví dụ, số lượng và chức năng tế bào thần kinh đệm bị ảnh hưởng ở bệnh nhân mắc bệnh Alzheimer, điều này có thể dẫn đến chết tế bào thần kinh và suy giảm nhận thức. Vì vậy, việc nghiên cứu chức năng, vai trò của tế bào thần kinh đệm có giá trị rất lớn trong việc điều trị các bệnh về thần kinh.

Tóm lại, tế bào thần kinh đệm đóng vai trò sinh lý và bệnh lý quan trọng trong não và có thể ảnh hưởng đến sự phát triển và duy trì trí nhớ cũng như chức năng nhận thức. Những nghiên cứu này cung cấp cơ sở cho các phương pháp mới điều trị rối loạn chức năng thần kinh và những ý tưởng mới để hiểu sâu hơn về cơ chế hoạt động của não. Có thể thấy rằng chúng ta cần cải thiện trí nhớ, và Cistanche Deserticola có thể cải thiện đáng kể trí nhớ, bởi vì Cistanche Deserticola có tác dụng chống oxy hóa, chống viêm và chống lão hóa, có thể giúp làm giảm quá trình oxy hóa và các phản ứng viêm trong não, từ đó bảo vệ cơ thể. sức khỏe của hệ thần kinh. Ngoài ra, Cistanche Deserticola cũng có thể thúc đẩy sự phát triển và sửa chữa các tế bào thần kinh, do đó tăng cường khả năng kết nối và chức năng của mạng lưới thần kinh. Những tác động này có thể giúp cải thiện trí nhớ, tốc độ học tập và tư duy, đồng thời cũng có thể ngăn ngừa sự phát triển của rối loạn chức năng nhận thức và các bệnh thoái hóa thần kinh.

Bấm biết bổ sung để cải thiện trí nhớ

Để xác định các chất trung gian có thể có tác động của hệ vi sinh vật đường ruột lên khả năng học tập và trí nhớ sau phẫu thuật cũng như để xác định liệu hệ vi sinh vật đường ruột có làm trung gian tác động của việc tập thể dục lên các phản ứng viêm thần kinh do phẫu thuật gây ra và suy giảm khả năng hình thành nhánh đuôi gai hay không, người ta đã đo các axit béo chuỗi ngắn (SCFA) trong máu. SCFAs là sản phẩm của hệ vi sinh vật đường ruột.

Axit Valeric là SCFA duy nhất có nồng độ trong máu giảm ở những con chuột tập thể dục trước khi phẫu thuật (Hình 6A). Axit valeric được tăng lên sau phẫu thuật và mức tăng này giảm đi khi tập thể dục ở chuột sau phẫu thuật (Hình 6B). Ngoài axit valeric, việc tập thể dục làm giảm axit propionic, axit butyric và axit hexanic và tăng axit axetic, axit isobutyric và axit isovaleric ở chuột phẫu thuật.

Sự gia tăng axit valeric trong máu có liên quan tích cực với lactobacillus và anaerotruncus và có liên quan tiêu cực với Alistipes khi kết quả của chuột đối chứng và chuột tập thể dục được phân tích cùng nhau (Hình 6E). Phù hợp với mối tương quan này và như được mô tả ở trên, tập thể dục làm giảm lượng lactobacillus và tăng Alistipes (Hình bổ sung S1d).

Điều thú vị là, vi khuẩn có liên quan đến việc giảm axit valeric trong phân (Hình 6F) không bao gồm vi khuẩn có liên quan đến việc giảm axit valeric trong máu, gợi ý các cơ chế bổ sung để điều chỉnh sự hấp thu axit valeric trong ruột vào máu hoặc quá trình chuyển hóa của axit valeric trong phân trong quá trình vận chuyển phân đến trực tràng. Chuột được cấy phân từ chuột tập thể dục có axit valeric trong máu thấp hơn chuột được cấy phân từ chuột đối chứng (Hình bổ sung S7a).

Trong một loạt thí nghiệm khác, chúng tôi đã tái tạo những phát hiện cho thấy việc tập thể dục làm giảm axit valeric, axit butyric và axit hexanoic ở chuột được phẫu thuật. Tiêm axit valeric vào màng bụng làm giảm sự giảm này do tập thể dục (Hình bổ sung S7b). Điều thú vị là, tập thể dục không làm thay đổi nồng độ SCFA trong phân (Hình bổ sung S7c). SCFA trong phân của chuột được cấy phân từ chuột tập thể dục không khác biệt với SCFA của chuột được cấy phân từ chuột đối chứng (Hình bổ sung S7d). 

Những kết quả này ủng hộ ý kiến ​​cho rằng việc đo SCFA trong phân có thể không hữu ích để phản ánh nồng độ SCFA trong máu. Chúng tôi quyết định nghiên cứu vai trò tiềm tàng của axit valeric tham gia vào tác dụng tập thể dục vì nồng độ của nó giảm khi tập thể dục trong điều kiện cơ bản hoặc sau phẫu thuật. Phù hợp với Theo những phát hiện được mô tả ở trên, những con chuột được phẫu thuật mất nhiều thời gian hơn những con chuột đối chứng để xác định hộp mục tiêu trong thử nghiệm Barnesmaze và tác động này đã giảm đi khi tập thể dục. Tiêm axit valeric vào màng bụng sẽ đảo ngược tác dụng của việc tập thể dục (Hình 7, B).

Tương tự, tập thể dục đã ngăn chặn sự suy yếu của chuột phẫu thuật trong một thử nghiệm nhận dạng đối tượng mới và việc bảo vệ tập thể dục này đã bị bãi bỏ bằng cách tiêm axit valeric vào màng bụng (Hình 7C). Tuy nhiên, việc tiêm axit valeric vào não thất với liều 1/50 tiêm trong phúc mạc không ảnh hưởng đến hiệu suất của chuột trong mê cung Barnes và các thử nghiệm nhận dạng đối tượng mới (Hình bổ sung S8).

Kết hợp lại với nhau, những kết quả này cho thấy rằng việc giảm axit valeric trong máu có thể là cơ chế bảo vệ do tập thể dục chống lại khả năng học tập và suy giảm trí nhớ sau phẫu thuật. Phù hợp với kết quả về khả năng học tập và trí nhớ, những con chuột được cấy ghép với phân từ chuột tập thể dục đã làm giảm C3ar1, C3,Iba{4 }}, IL-1 và IL-6 ở vùng hải mã so với chuột được cấy bằng phân của chuột đối chứng sau phẫu thuật (Hình bổ sung S9a, b, d, f, h).

Tập thể dục làm giảm C3, C3ar, Iba-1 và IL-6ở vùng hải mã và mức giảm này đã bị chặn lại bằng cách tiêm axit valeric vào màng bụng ở chuột bằng phẫu thuật (Hình 3G và Hình bổ sung S9a, c, e ,g,i). Những kết quả này cho thấy rằng việc giảm axit valeric trong máu có thể là một cơ chế bảo vệ do tập thể dục chống lại các phản ứng miễn dịch và viêm thần kinh trong não sau phẫu thuật.

Để xác định xem tín hiệu C3 có vai trò trong việc học tập và suy giảm trí nhớ sau phẫu thuật hay không, chuột được tiêm chất đối kháng hoặc chất chủ vận C3ar vào não thất. Chuột phẫu thuật nhận được SB290157, chất đối kháng C3ar [25], mất ít thời gian hơn so với chuột phẫu thuật được tiêm dung môi để xác định hộp mục tiêu trong mê cung Barnes. Chất chủ vận C3ar tăng thời gian cho chuột phẫu thuật tập thể dục để xác định hộp mục tiêu (Hình 7D, E). SB290157 cũng cải thiện hiệu suất của chuột phẫu thuật trong một thử nghiệm nhận dạng vật thể mới. Chất chủ vận C3ar làm giảm hiệu suất của chuột tập thể dục bằng phẫu thuật trong một thử nghiệm nhận dạng đối tượng mới (Hình 7F).

Những kết quả này cho thấy vai trò của tín hiệu C3 trong sự phát triển của POCD. Chuột được cấy phân từ chuột tập thể dục sau phẫu thuật có nhiều tế bào não mới được tạo ra hơn, giao điểm giữa các nhánh đuôi gai và mật độ cột sống hơn so với chuột được cấy phân từ chuột đối chứng (Hình bổ sung S10a, b, đ, f). Tập thể dục làm giảm sự suy giảm của các tế bào não mới được tạo ra, sự giao thoa giữa các nhánh đuôi gai và mật độ cột sống ở vùng hải mã, và sự suy giảm này đã bị chặn lại bằng cách tiêm axit valeric vào màng bụng ở chuột bằng phẫu thuật (Hình bổ sung S10a, c, e, g). Ngoài ra, phẫu thuật còn làm giảm biểu hiện protein mật độ sau synap 95 (PSD95) và synapsin-1, hai protein.

Sự giảm này đã giảm bớt do tập thể dục. Chuột được cấy bằng phân từ chuột tập thể dục sau phẫu thuật đã tăng PSD95 và khớp thần kinh-1 so với chuột được cấy bằng phân từ chuột đối chứng (Hình bổ sung S11). Cùng với nhau, những kết quả này cho thấy rằng việc giảm axit valeric trong máu thông qua việc thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột có thể là một cơ chế để bảo vệ do tập thể dục chống lại việc giảm sự hình thành tế bào não và hình thành đuôi gai sau phẫu thuật. Các nghiên cứu trước đây của chúng tôi đã chỉ ra rằng việc giảm GDNF đóng một vai trò quan trọng trong POCD [6, 26].

Phù hợp với phát hiện trước đây của chúng tôi [6, 26], phẫu thuật đã làm giảm GDNF ở vùng hải mã. Tập thể dục đã ngăn chặn sự giảm này (Hình 8A). Phẫu thuật giảm GDNF ở vùng hải mã của chuột được cấy phân từ chuột đối chứng (Hình 8B). Chuột được cấy phân từ chuột tập thể dục có nồng độ GDNF ở vùng hải mã cao hơn so với chuột được cấy phân từ chuột đối chứng sau phẫu thuật (Hình 8C).

Tiêm axit valeric vào màng bụng làm giảm mức GDNF ở vùng hải mã của chuột tập thể dục bằng phẫu thuật (Hình 8D). Mũi tiêm này làm tăng lượng valericaxit và C3 trong não (Hình 8E, F). Những kết quả này, cùng với những phát hiện trước đây của chúng tôi rằng GDNF đóng vai trò trong sự phát triển của POCD [6, 26], cho thấy GDNF có thể là một phân tử hạ nguồn của sự thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột do tác động của việc tập thể dục để điều chỉnh sự phát triển của POCD.

Để hỗ trợ ý tưởng này, GDNF chứ không phải GDNF bất hoạt nhiệt đã làm giảm mức C3, IL-6 và IL-1 ở vùng hải mã sau phẫu thuật (Hình 8G–I), cho thấy rằng GDNF làm suy giảm khả năng miễn dịch do phẫu thuật gây ra và phản ứng viêm, được coi là quan trọng đối với sự phát triển của POCD [6, 7].

Hệ vi sinh vật đường ruột và axit valeric đóng một vai trò quan trọng trong việc làm suy giảm tình trạng viêm thần kinh và suy giảm khả năng học tập, trí nhớ, tạo tế bào não và hình thành nhánh đuôi gai sau phẫu thuật ở chuột già do không tập thể dục.

Vì tuổi tác là một yếu tố nguy cơ đối với POCD [1, 2, 5] nên chúng tôi đã xác định liệu các cơ chế được xác định ở chuột trưởng thành trẻ tuổi có hoạt động ở chuột già đối với POCD hay không. Những con chuột 19 tháng tuổi được phẫu thuật mất nhiều thời gian hơn những con chuột đối chứng để xác định ô mục tiêu trong thử nghiệm mê cung Barnes. Sự gia tăng này giảm đi khi tập thể dục (Hình 9A, B). Tương tự, phẫu thuật làm suy giảm hiệu suất của chuột già trong một thử nghiệm nhận dạng đối tượng mới và sự suy giảm này giảm bớt khi tập thể dục (Hình 9C, D).

Chuột phẫu thuật được cấy phân từ chuột tập thể dục hoạt động tốt hơn chuột phẫu thuật được cấy phân từ chuột đối chứng trong mê cung Barnes và các thử nghiệm nhận dạng đối tượng mới (Hình 9E–G). Ngoài ra, việc tiêm axit valeric vào màng bụng đã làm giảm hiệu suất của chuột phẫu thuật khi tập thể dục trong mê cung Barnes và các thử nghiệm nhận dạng đối tượng mới (Hình 9H tựa J). Những kết quả này cho thấy rằng tập thể dục làm giảm sự phát triển của POCD thông qua việc thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột và axit valeric có thể là chất trung gian cho tác dụng này ở chuột già. Tập thể dục làm tăng tính đa dạng giữa các mẫu chuột già (Hình 10A, B).

Phẫu thuật làm giảm tính đa dạng của hệ vi sinh vật đường ruột ở chuột đối chứng cũ và mức giảm này giảm đi khi tập thể dục (Hình 10C–H). Hệ vi sinh vật đường ruột của chuột tập thể dục hoặc chuột phẫu thuật được cấy bằng phân của chuột tập thể dục có một lượng lớn Bacteroidetes và Bacteroidales, trong khi hệ vi sinh vật đường ruột của chuột đối chứng hoặc chuột phẫu thuật được cấy bằng phân từ chuột đối chứng có chứa một lượng lớn Clostridiales, Clostridia và Firmicutes (Hình bổ sung. S12).

Những kết quả này cho thấy rằng tập thể dục làm tăng sự đa dạng của hệ vi sinh vật đường ruột và ổn định hệ vi sinh vật đường ruột của chuột phẫu thuật. Mặc dù tập thể dục không làm thay đổi axit valeric trước khi phẫu thuật, nhưng tập thể dục làm giảm axit valeric ở chuột phẫu thuật (Hình 6C, E). Tương tự như những phát hiện ở chuột trưởng thành, phẫu thuật làm giảm GDNF ở vùng hải mã. Mức giảm này giảm đi khi tập thể dục (Hình 11A). Phẫu thuật làm tăng biểu hiện của C3, C3ar, Iba-1,IL-1 và IL-6. Sự gia tăng này giảm đi khi tập thể dục (Hình 11B–E). Ngoài ra, phẫu thuật làm giảm sự tạo ra tế bào não và mật độ cột sống, đồng thời làm giảm mật độ tế bào não và cột sống dành riêng cho việc tập thể dục ở chuột phẫu thuật (Hình 11F–I). Cuối cùng, phẫu thuật đã làm giảm biểu hiện của PSD95 và khớp thần kinh{10}}.

Bài tập đã chặn mức giảm này (Hình bổ sung S13). Những kết quả này cho thấy rằng các quá trình bệnh lý tương tự như ở chuột trưởng thành xảy ra ở chuột già sau phẫu thuật và các quá trình này bao gồm viêm thần kinh, giảm biểu hiện yếu tố tăng trưởng và suy giảm quá trình hình thành đuôi gai cũng có thể bị ức chế khi tập thể dục.

CUỘC THẢO LUẬN

Kết quả của chúng tôi cho thấy rằng tập thể dục cường độ thấp làm giảm khả năng học tập và suy giảm trí nhớ do phẫu thuật gây ra theo đánh giá của Barnesmaze và các bài kiểm tra nhận dạng đối tượng mới. Những tác dụng có lợi này xảy ra ở cả chuột trưởng thành và chuột già. Khả năng hoạt động thể chất có liên quan đến việc bảo tồn tốt hơn trạng thái tinh thần sau phẫu thuật ở người [18]. Tác dụng của việc tập thể dục đối với POCD trong dân số nói chung chưa được báo cáo.

Điều thú vị là kết quả của chúng tôi cho thấy rằng tập thể dục với cường độ trung bình và cường độ cao không bảo vệ chuột chống lại tình trạng suy giảm khả năng học tập và trí nhớ sau phẫu thuật, cho thấy rằng chỉ có mức độ tập luyện phù hợp mới có tác dụng bảo vệ. Phù hợp với dữ liệu chức năng này, mức độ tập luyện này làm giảm phản ứng viêm thần kinh đối với phẫu thuật. Viêm thần kinh được coi là một quá trình bệnh lý quan trọng đối với POCD [6, 7].

Ngoài ra, việc tập thể dục làm suy yếu quá trình hình thành tế bào não và quá trình cacbon hóa đuôi gai, cơ sở cấu trúc cho khả năng học tập và trí nhớ [14, 22]. Các nghiên cứu trước đây đã gợi ý mối liên quan giữa rối loạn chức năng học tập và trí nhớ cũng như rối loạn sinh lý đường ruột sau phẫu thuật [11–13]. Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy những con chuột được cấy phân từ chuột tập thể dục có hiệu suất tốt hơn trong các thử nghiệm nhận dạng vật thể mới và mê cung Barnes so với những con chuột được cấy phân từ chuột đối chứng sau phẫu thuật. Cấy phân từ chuột đối chứng hoặc chuột bằng phẫu thuật đã thiết lập hệ vi khuẩn đường ruột tương ứng của chúng ở chuột đối chứng.

Những người nhận phân từ chuột phẫu thuật chứ không phải những người được cấy phân từ chuột đối chứng đã phát triển rối loạn chức năng học tập và trí nhớ so với chuột đối chứng không được cấy phân. Những con chuột được cấy phân từ chuột tập thể dục đã làm giảm phản ứng viêm thần kinh và tăng sự hình thành tế bào não cũng như quá trình cacbon hóa đuôi gai. Ngoài ra, phẫu thuật làm giảm đa dạng hệ vi sinh vật đường ruột và tập thể dục đã ổn định hệ vi sinh vật đường ruột sau phẫu thuật. Những kết quả này cung cấp bằng chứng trực tiếp rằng sự thay đổi hệ vi sinh vật đường ruột sau phẫu thuật có thể góp phần gây ra rối loạn chức năng học tập và trí nhớ sau phẫu thuật và việc tập thể dục có thể có tác dụng làm giảm phản ứng viêm thần kinh và bảo tồn khả năng học tập, trí nhớ, sự hình thành tế bào não và quá trình cacbon hóa đuôi gai.

Hệ vi sinh vật đường ruột tạo ra SCFA có thể ảnh hưởng đến các chức năng não khác nhau bao gồm cả khả năng học tập và trí nhớ [27, 28]. Tuy nhiên, các nghiên cứu trước đây thường xem xét sử dụng một số SCFA làm nhóm cho các tác động [29–31]. Kết quả của chúng tôi cho thấy sự đóng góp của việc giảm axit valeric vào tác dụng của việc tập thể dục vì tập thể dục làm giảm axit valeric trong máu trong điều kiện cơ bản và sau phẫu thuật. Axit valeric đã giảm trong máu của những con chuột được cấy ghép với phân của những con chuột tập thể dục. Mặc dù việc tập thể dục đã làm thay đổi nồng độ của các SCFA khác, chẳng hạn như axit propionic, ở những con chuột trưởng thành trẻ tuổi đã phẫu thuật, nhưng axit valeric là SCFA duy nhất có nồng độ trong máu bị giảm khi tập thể dục ở những con chuột già đã phẫu thuật.

Để hỗ trợ vai trò của axit valeric trong tác dụng tập thể dục, việc tiêm axit valeric vào màng bụng đã làm suy giảm khả năng học tập và trí nhớ của chuột trưởng thành và chuột già khi tập thể dục và phẫu thuật. Axit valeric cũng làm tăng các phản ứng viêm và làm suy yếu quá trình hình thành tế bào não và hình thành nhánh đuôi gai. Cùng với nhau, những kết quả này cho thấy tác động bất lợi của axit valeric lên não. Tuy nhiên, axit valeric tiêm vào não thất với liều 1/50 tiêm vào màng bụng không làm suy giảm khả năng học tập và trí nhớ. Liều này được chọn vì não chiếm khoảng 2% tổng trọng lượng cơ thể.

Sự thất bại trong việc gây ra suy giảm khả năng học tập và trí nhớ bằng phương pháp này có thể xảy ra do axit valeric có thể vượt qua hàng rào máu não [27, 32]. Phù hợp với ý tưởng này, axit valeric đã được phát hiện trong các mô não và tiêm axit valeric vào màng bụng làm tăng axit valeric trong não trong nghiên cứu của chúng tôi. Do đó, một lượng nhỏ axit valeric được tiêm vào não có thể vượt qua hàng rào máu não để được phân phối lại đến các mô và cơ quan khác, làm giảm nồng độ axit valeric trong não.

Việc tiêm thêm axit valeric liều cao vào não đã không được thực hiện vì có vẻ như phương pháp này sẽ không cung cấp bằng chứng rõ ràng về việc liệu axit valeric có tác động trực tiếp lên não để có tác dụng lên não hay không. Đáng chú ý, việc tiêm axit valeric vào màng bụng không làm tăng axit valeric trong máu của chuột khi tập thể dục và phẫu thuật. Kết quả này có thể đoán trước được vì máu được lấy 7 ngày sau lần tiêm axit valeric cuối cùng (7 ngày sau phẫu thuật). Tuy nhiên, lượng axit valeric trong vỏ não đã tăng lên 24 giờ sau lần tiêm axit valeric vào màng bụng cuối cùng, cho thấy rằng những mũi tiêm này làm tăng axit valeric trong các mô và cơ quan.

Ngoài ra, không có gì lạ khi các nghiên cứu trước đây đo SCFA trong phân để điều tra xác định tác động của chúng lên các cơ quan khác nhau [33, 34]. Kết quả của chúng tôi cho thấy nồng độ SCFA trong phân cao hơn nhiều so với nồng độ trong máu, phù hợp với phát hiện trước đó rằng chỉ một phần nhỏ SCFA trong phân có thể đi vào tuần hoàn do sự điều hòa hấp thu ở ruột và chuyển hóa ở gan [28]. Ngoài ra, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng phẫu thuật và tập thể dục làm thay đổi nồng độ của các SCFA khác nhau trong máu, chúng không làm thay đổi các SCFA trong phân.

Vì vậy, điều quan trọng là phải đo SCFA trong máu khi nghiên cứu vai trò của chúng trong các cơ quan khác nhau. Thông tin tương đối hạn chế được biết về cách SCFA ảnh hưởng đến hoạt động và chức năng của tế bào. Các nghiên cứu gần đây cho thấy SCFA hoạt động trên các thụ thể hoặc protein mục tiêu của chúng để kích hoạt các con đường truyền tín hiệu nội bào, chẳng hạn như yếu tố hạt nhân κB, để điều chỉnh các phản ứng miễn dịch và viêm. SCFA cũng có thể tạo ra sự điều hòa biểu hiện gen bao gồm cả sự biểu hiện của các yếu tố tăng trưởng [27, 28]. Kết quả của chúng tôi cho thấy những sự kiện tiếp theo này có thể góp phần vào tác động của việc tập thể dục và axit valeric đối với khả năng học tập và trí nhớ sau phẫu thuật. Giảm bớt tình trạng viêm thần kinh do phẫu thuật gây ra và giảm GDNF.

Axit Valeric đã ngăn chặn những tác dụng tập thể dục này. Chúng tôi đã chỉ ra rằng GDNF có thể đóng một vai trò trong POCD trong các nghiên cứu trước đây vì phẫu thuật làm giảm GDNF và việc tiêm GDNF vào não thất làm suy giảm rối loạn chức năng học tập và trí nhớ ở loài gặm nhấm bằng phẫu thuật [6, 26]. Phù hợp với vai trò GDNF này và nhận thức rằng tình trạng viêm thần kinh rất quan trọng đối với POCD [6, 7], chúng tôi đã chỉ ra trong nghiên cứu này rằng GDNF làm giảm tình trạng viêm thần kinh sau phẫu thuật. Một phân tử quan trọng ở hạ lưu axit valeric gây ra tác động lên khả năng học tập và trí nhớ có thể là tín hiệu C3. Phẫu thuật tăng C3 và C3ar. Tập thể dục làm giảm sự gia tăng này. Axit valeric trong phúc mạc đã ngăn chặn tác động của việc tập thể dục lên biểu hiện C3ar và C3.

Axit valeric trong phúc mạc làm tăng C3 trong não của chuột đối chứng. Quan trọng hơn, chất đối kháng C3, SB290157 [25], đã ngăn chặn khả năng học tập và rối loạn chức năng trí nhớ do phẫu thuật. Chất chủ vận C3 làm suy giảm khả năng học tập và trí nhớ của chuột khi tập thể dục và phẫu thuật. Những kết quả này cho thấy tín hiệu C3 rất quan trọng đối với rối loạn chức năng học tập và trí nhớ sau phẫu thuật. Phù hợp với những phát hiện của chúng tôi, một nghiên cứu vừa được công bố cho thấy những con chuột già đã tăng C3 ở vùng hải mã sau phẫu thuật nội soi thăm dò và compstatin, một chất ức chế C3, làm suy giảm khả năng học tập và rối loạn chức năng trí nhớ sau phẫu thuật [35].Compstatin là một chất ức chế peptide và khả năng thấm qua hàng rào máu não của nó vẫn chưa được biết đến [24]. Compstatin đã được cung cấp một cách có hệ thống trong nghiên cứu trước đây [35].

Không rõ liệu tác động có lợi lên não và hệ vi sinh vật đường ruột có ảnh hưởng đến não hay không. Đặc biệt, kết quả của chúng tôi cho thấy rằng tập thể dục duy trì tế bào hình sao ở dạng kiểu hình A2 vì nó làm giảm C3 và tăng biểu hiện GDNF, một cơ chế tế bào có thể mang lại tác dụng có lợi của việc tập thể dục. Chúng tôi đã gộp phân từ 7 đến 10 người hiến tặng để chuẩn bị dung dịch phân cho việc cấy ghép như đã mô tả trước đây [36 ]. Phương pháp này không nắm bắt tốt tác động của những khác biệt riêng lẻ về hệ vi sinh vật đường ruột [37] nhưng sẽ cung cấp những biểu hiện tuyệt vời về hệ vi sinh vật đường ruột trong tình trạng cụ thể cho tất cả người nhận. Sự khác biệt cá nhân trong phản hồi của người nhận sẽ được bảo tồn theo cách tiếp cận này. 

Ngoài ra, phương pháp này không yêu cầu sự trùng khớp tùy ý giữa người nhận và nhà tài trợ. Dung dịch phân được áp dụng bằng cách thông dạ dày và thuốc xổ cho người nhận. Phương pháp ứng dụng này đã thiết lập nhanh chóng và hiệu quả hệ vi sinh vật đường ruột được cấy ghép ở những người nhận trong nghiên cứu sơ bộ của chúng tôi, có thể vì hệ vi sinh vật được áp dụng bằng thuốc xổ sẽ không bị ảnh hưởng bởi dung dịch axit và dung dịch chứa nhiều enzyme hoặc hóa chất khác nhau ở đường tiêu hóa trên.

Nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng tập thể dục trước khi phẫu thuật làm giảm khả năng học tập và suy giảm trí nhớ của chuột sau phẫu thuật. Tuy nhiên, tập thể dục không ảnh hưởng đến khả năng học tập và trí nhớ của chuột đối chứng. Tập thể dục đã được chứng minh là cải thiện khả năng học tập và trí nhớ của động vật được mô hình hóa cho các bệnh khác nhau [38, 39]. Tuy nhiên, tác dụng của việc tập thể dục đối với động vật đối chứng là không nhất quán: đã được báo cáo là có tác dụng vừa có lợi vừa không có tác dụng đối với khả năng học tập và trí nhớ [40–42].

Cụ thể, bốn nghiên cứu sử dụng mê cung Barnes và/hoặc các bài kiểm tra nhận dạng đối tượng mới để đánh giá khả năng học tập và trí nhớ ở chuột đối chứng có hoặc không tập thể dục đã được xác định. Một nghiên cứu cho thấy chuột trưởng thành kiểm soát với một đợt tập thể dục có mức hấp thụ oxy gián tiếp tối đa là 60–70%. trong 30 phút ngay sau buổi huấn luyện bài kiểm tra nhận dạng đối tượng mới được đánh giá là có hiệu suất trí nhớ tốt hơn sau 7 ngày nhưng không phải ở 1 ngày hoặc 14 ngày sau buổi huấn luyện [43]. Nghiên cứu thứ hai cho thấy rằng việc tập thể dục tự nguyện trong 4 tuần không ảnh hưởng đến khả năng học tập và trí nhớ được đánh giá bởi Barnes Maze và các bài kiểm tra nhận dạng đối tượng mới ở chuột đối chứng [44].

Hai nghiên cứu khác có dữ liệu rằng tập thể dục bơi lội đã cải thiện trí nhớ của những con chuột già được đánh giá bằng các bài kiểm tra nhận dạng đối tượng mới [45, 46]. Lời giải thích hợp lý cho sự không nhất quán này là nó đòi hỏi mức độ tập luyện phù hợp để mang lại những tác dụng có lợi cho chuột kiểm soát, như trong trường hợp được trình bày trong nghiên cứu này nhằm ngăn ngừa rối loạn chức năng học tập và trí nhớ do phẫu thuật gây ra.

Mức độ tập luyện này không được tìm kiếm cụ thể vì việc xác định xem liệu tập thể dục có cải thiện khả năng học tập và trí nhớ ở chuột đối chứng hay không không phải là trọng tâm của nghiên cứu này. Phát hiện của chúng tôi có thể có ý nghĩa lâm sàng quan trọng. Đầu tiên, nghiên cứu cung cấp bằng chứng cho thấy mức độ tập luyện phù hợp sẽ mang lại lợi ích. Có lẽ không khó hiểu rằng kiệt sức quá mức có thể không tốt cho sức khỏe. Vì mỗi cá nhân có khả năng tập luyện khác nhau nên việc xác định khả năng tập luyện tối đa của từng cá nhân và có một phác đồ tập luyện riêng như chúng tôi đã làm trong nghiên cứu này là điều khôn ngoan.

Phương pháp này sẽ được sử dụng trong các tình huống lâm sàng nếu tác dụng có lợi của việc tập thể dục được thể hiện ở người. Thứ hai, những phát hiện của chúng tôi đã gợi ý nhiều biện pháp can thiệp tiềm năng để giảm POCD, chẳng hạn như cấy ghép phân và đối kháng tín hiệu C3. Thứ ba, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy vai trò bất lợi của axit valeric. Mặc dù không có chất đối kháng với axit valeric, nhưng các phương pháp đối kháng hoặc làm giảm nồng độ axit valeric trong máu có thể được phát triển. Nghiên cứu của chúng tôi có những hạn chế. Nghiên cứu của chúng tôi đề xuất những tác động bất lợi có thể có của axit valeric lên não.

Tuy nhiên, chúng tôi chưa xác định được cơ chế chi tiết để axit valeric gây ra những tác động này, ngoài việc cung cấp bằng chứng cho thấy rằng việc kích hoạt tín hiệu C3 có thể là một sự kiện xuôi dòng. Ngoài ra, chúng tôi tập trung vào việc điều tra các cơ chế về tác dụng có lợi của việc tập thể dục cường độ thấp nhưng không xác định được lý do tại sao các bài tập cường độ cao lại không có tác dụng có lợi đối với rối loạn chức năng học tập và trí nhớ do phẫu thuật. Việc xác định các cơ chế của sự thất bại này có thể cung cấp những hiểu biết sâu sắc về sinh lý học và sinh lý bệnh khi tập thể dục, đồng thời xác định các mục tiêu có thể cần loại bỏ để các bài tập cường độ cao hơn có tác dụng bảo vệ. Tuy nhiên, có vẻ như nhu cầu về quyết tâm này không cao vì tập luyện cường độ thấp có tác dụng bảo vệ và dễ đạt được.

Tóm lại, nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng tập thể dục cường độ thấp có thể ổn định hệ vi sinh vật đường ruột sau phẫu thuật. Tác dụng này làm giảm axit valeric trong máu, sau đó duy trì việc sản xuất các yếu tố tăng trưởng, chẳng hạn như GDNF, và ức chế viêm thần kinh (Hình 12). Việc cấy ghép hệ vi sinh vật đường ruột khỏe mạnh và đối kháng tín hiệu C3 có thể là những biện pháp can thiệp tiềm năng để giảm rối loạn chức năng học tập và trí nhớ sau phẫu thuật.

For more information:1950477648nn@gmail.com