فشرده سازی استخوان ها مولکول هایی آزاد می کند که آسیب های مغزی را کاهش می دهد

یک میکروگراف سبک از استخوان فشرده بدن‌های بیضی شکل سلول‌هایی به نام استئوسیت‌ها هستند که مولکول‌هایی را آزاد می‌کنند که وقتی نیرو را حس می‌کنند، برای مغز مفید هستند

فشار دادن محکم به استخوان های ساق پا فقط برای چند دقیقه در هر روز به طور قابل توجهی حرکت و شناخت را در موش ها و خوک ها یک هفته پس از آسیب مغزی تروماتیک بهبود می بخشد. این مداخله سلول های استخوانی حساس به نیروی فیزیکی را تحریک می کند و باعث می شود موادی آزاد کنند که سلامت مغز را ارتقا می دهد.

کریستین فرانزه از مرکز فیزیک و پزشکی ماکس پلانک در آلمان، که در این کار نقشی نداشت، می‌گوید: «این برای من یک خبر بزرگ است، زیرا سیستم ارتباطی استخوان-مغز را نشان می‌دهد که قبلا مورد ارزیابی قرار نگرفته بود و به طور بالقوه می‌تواند به رویکردهای درمانی جدیدی در آینده منجر شود.

آسیب های تروماتیک مغز معمولا در اثر ضربه، ضربه یا تکان شدید به سر یا بدن، مانند هنگام سقوط یا تصادف اتومبیل، ایجاد می شود. بیش از 1 میلیون نفر در انگلستان و ولز هر ساله با صدمات اخیر به سر به بخش های اورژانس مراجعه می کنند که حدود 40000 نفر از آنها یک آسیب مغزی تروماتیک هستند. علیرغم چندین دهه تلاش، هیچ داروی تایید شده ای عملکرد مغز از دست رفته را پس از یک آسیب مغزی تروماتیک بازیابی نمی کند، و توانبخشی فیزیکی برای بهبود علائم مزایای محدودی دارد.

پیش از این، مطالعات نشان داده بودند که استخوان‌های ما پروتئین‌ها و هورمون‌هایی را آزاد می‌کنند که بر سایر اندام‌ها از جمله مغز تأثیر می‌گذارند. Xiaochun Bai از دانشگاه پزشکی جنوبی در گوانگژو، چین و همکارانش همچنین دریافته‌اند که صدها مورد از این مولکول‌ها در پاسخ به فعالیت‌های تحمل وزن، مانند راه رفتن یا دویدن، تغییر می‌کنند و آسیب‌های مغزی تروماتیک می‌توانند با آزاد کردن مولکول‌هایی که رشد استخوان را تحریک می‌کنند، ترمیم استخوان‌های شکسته را تسریع کنند.

این موضوع باعث شد که آنها به این فکر کنند که آیا این ارتباط به دو طرف انجام می شود یا خیر، به این معنی که تحریک استخوان ها به مغز آسیب دیده کمک می کند. برای کشف این موضوع، به موش‌های نر آسیب‌های مغزی متوسطی داده شد که می‌تواند منجر به مشکلات سلامتی طولانی‌مدت یا مادام‌العمر در افراد شود، در حالی که تحت بیهوشی بودند.

روز بعد، استخوان‌های ساق پای آنها از زانو تا مچ پا، با استفاده از یک دستگاه بارگذاری مکانیکی تقریبا 15 برابر وزن بدن آنها فشرده شد، نیرویی که موش‌ها معمولا می‌توانند آن را تحمل کنند. این به مدت 2.5 دقیقه در روز در طول پنج روز اعمال شد. سپس عملکردهای حرکتی و شناختی موش ها یک هفته و هشت هفته پس از جراحات مورد آزمایش قرار گرفت.

محققان دریافتند که موش‌های تحت درمان در هفته‌های اول و هشتم سریع‌تر از موش‌های درمان‌نشده از قطب فرود آمدند، در حالی که زمان‌های گروه قبلی مشابه موش‌های بدون آسیب مغزی بود. در یک آزمایش حافظه فضایی، که در آن موش‌ها یاد گرفتند یک سکوی پنهان در آب پیدا کنند، موش‌های گروه فشرده‌سازی استخوان تقریبا پنج برابر موش‌های درمان نشده یک هفته پس از جراحات و حدود 1.5 برابر بیشتر از هشت هفته از آن عبور کردند.

سلول هایی به نام استئوسیت ها در اعماق استخوان مدفون هستند که حاوی کانال های یونی به نام Piezo1 هستند که با احساس نیرو باز می شوند. در بخش دیگری از آزمایش، تیم Piezo1 را در استئوسیت‌های گروهی متفاوت از موش‌هایی که آسیب‌های مغزی تروماتیک داشتند، از بین برد. بدون Piezo1، فشرده سازی استخوان هیچ تاثیری بر عملکرد حرکتی یا حافظه موش ها نداشت.

سپس، محققان سرم - بخش مایع خون - را از موش‌های تحت درمان گرفتند و دریافتند که حاوی سطوح بالایی از سه مولکول است: BDNF (که از بقا، رشد و نگهداری نورون‌ها پشتیبانی می‌کند)، PF4 (که در التهاب نقش دارد) و دوپامین (یک انتقال‌دهنده عصبی که در حافظه و حرکت نقش دارد). به نظر می رسید تزریق این سرم به موش های درمان نشده، فواید مغز را بدون نیاز به فشرده سازی استخوان منتقل می کند.

در نهایت، محققان این آزمایش را روی خوک‌های نوجوان نر، که مغزشان شبیه‌تر به مغز ما است، که تحت بیهوشی دچار آسیب‌های مغزی متوسط ​​شده بودند، تکرار کردند. استخوان ساق پا خوک ها با استفاده از باری معادل دو برابر وزن بدن آنها فشرده شد. این منجر به کاهش از دست دادن نورون ها و بافت مغز، التهاب کمتر و عملکرد شناختی بهتر در مقایسه با خوک های درمان نشده شد. خوک های تحت درمان همچنین سطوح بالاتری از سه مولکول در سرم خود داشتند.

هیچ یک از آزمایش‌ها باعث آسیب دیدن یا کبودی در موش‌ها یا خوک‌ها نشد. به گفته محققان، استخوان‌های ساق پای انسان معمولا تا پنج برابر وزن بدن فرد را بدون شکستن تحمل می‌کنند.

مدا پاتاک از دانشگاه کالیفرنیا در ایروین می‌گوید که این تحقیق باید در حیوانات ماده تکرار شود. با توجه به اینکه استروژن نحوه واکنش استخوان به بار مکانیکی را تنظیم می کند، ما باید بدانیم که آیا این اثر به زنان نیز می رسد یا خیر. اما اگر این نتایج به حیوانات ماده و در نهایت انسان منتقل شود، این رویکرد می تواند بسیار مفید باشد. او می‌گوید: «می‌توانید آن را برای کسی که در تخت مراقبت‌های ویژه است و نمی‌تواند ورزش کند، اعمال کنید.