¿Quieres que crezcan tus neuronas? La clave está en ejercitar tus músculos

No hay duda de que el ejercicio es bueno para el cuerpo. La actividad regular no solo fortalece los músculos, sino que también puede reforzar nuestros huesos, vasos sanguíneos y sistema inmunológico.

Ahora, los ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han descubierto que el ejercicio también puede tener beneficios a nivel de neuronas individuales. Según explican en un artículo publicado por el MIT, los investigadores observaron que cuando los músculos se contraen durante el ejercicio, liberan una sopa de señales bioquímicas llamadas mioquinas. En presencia de estas señales generadas por los músculos, las neuronas crecieron cuatro veces más en comparación con las neuronas que no estuvieron expuestas a las mioquinas.

El ejercicio puede tener un efecto bioquímico significativo en el crecimiento nervioso

Sorprendentemente, los investigadores también descubrieron que las neuronas responden no solo a las señales bioquímicas del ejercicio, sino también a sus impactos físicos. El equipo observó que cuando las neuronas se tiran repetidamente hacia adelante y hacia atrás, de manera similar a cómo los músculos se contraen y se expanden durante el ejercicio, las neuronas crecen tanto como cuando se exponen a las mioquinas de un músculo.

Aunque estudios anteriores han indicado un posible vínculo bioquímico entre la actividad muscular y el crecimiento nervioso, este estudio es el primero en demostrar que los efectos físicos pueden ser igualmente importantes, afirman los investigadores.

Conexión músculos-nervios

Los resultados, publicados en la revista Advanced Healthcare Materials, arrojan luz sobre la conexión entre los músculos y los nervios durante el ejercicio y podrían informar sobre terapias relacionadas con el ejercicio para reparar los nervios dañados y deteriorados.

«Ahora que sabemos que existe esta comunicación entre músculos y nervios, puede ser útil para tratar problemas como las lesiones nerviosas, en las que se corta la comunicación entre nervio y músculo», afirma Ritu Raman, profesora adjunta de Desarrollo Profesional Eugene Bell de Ingeniería Mecánica en el MIT quien añade: «Tal vez si estimulamos el músculo, podríamos estimular la curación del nervio y restaurar la movilidad a quienes la han perdido debido a una lesión traumática o enfermedades neurodegenerativas».

En este nuevo estudio, el equipo se propuso determinar si ejercitar los músculos tiene algún efecto directo en el crecimiento de los nervios, centrándose únicamente en el tejido muscular y nervioso. Los investigadores hicieron crecer células musculares de ratón hasta convertirlas en fibras largas que luego se fusionaron para formar una pequeña lámina de tejido muscular maduro del tamaño de una moneda de veinticinco centavos.

El equipo modificó genéticamente el músculo para que se contrajera en respuesta a la luz. Con esta modificación, el equipo podía hacer parpadear una luz repetidamente, lo que hacía que el músculo se contrajera en respuesta, de una manera que imitaba el acto de hacer ejercicio. Raman desarrolló previamente una novedosa esterilla de gel sobre la que hacer crecer y ejercitar el tejido muscular. Las propiedades del gel son tales que pueden sostener el tejido muscular y evitar que se desprenda a medida que los investigadores estimulaban el músculo para que se ejercitara.

Luego, el equipo recolectó muestras de la solución circundante en la que se ejercitó el tejido muscular, pensando que la solución debería contener mioquinas, incluidos factores de crecimiento, ARN y una mezcla de otras proteínas.

«Yo pensaría en las mioquinas como una sopa bioquímica de sustancias que secretan los músculos, algunas de las cuales podrían ser buenas para los nervios y otras que podrían no tener nada que ver con ellos», dice Raman. «Los músculos secretan mioquinas casi siempre, pero cuando los ejercitas, producen más».

El ejercicio como medicina

El equipo transfirió la solución de mioquina a un plato separado que contenía neuronas motoras, nervios que se encuentran en la médula espinal y que controlan los músculos involucrados en el movimiento voluntario. Los investigadores cultivaron las neuronas a partir de células madre derivadas de ratones. Al igual que con el tejido muscular, las neuronas se cultivaron en una esterilla de gel similar. Después de exponer las neuronas a la mezcla de mioquina, el equipo observó que comenzaron a crecer rápidamente, cuatro veces más rápido que las neuronas que no recibieron la solución bioquímica.

Para observar más de cerca cómo cambiaban las neuronas en respuesta a las mioquinas inducidas por el ejercicio, el equipo realizó un análisis genético, extrayendo ARN de las neuronas para ver si las mioquinas inducían algún cambio en la expresión de ciertos genes neuronales.

«Vimos que muchos de los genes regulados positivamente en las neuronas estimuladas por el ejercicio no solo estaban relacionados con el crecimiento de las neuronas, sino también con su maduración, con su capacidad de comunicarse con los músculos y otros nervios y con la madurez de los axones», afirma Raman. «El ejercicio parece afectar no solo al crecimiento de las neuronas, sino también a su madurez y buen funcionamiento».

Los resultados sugieren que los efectos bioquímicos del ejercicio pueden promover el crecimiento de las neuronas. Entonces el grupo se preguntó: ¿podrían los efectos puramente físicos del ejercicio tener un beneficio similar?

«Las neuronas están físicamente unidas a los músculos, por lo que también se estiran y se mueven con ellos», afirma Raman. «También queríamos ver, incluso en ausencia de señales bioquímicas del músculo, si podíamos estirar las neuronas hacia adelante y hacia atrás, imitando las fuerzas mecánicas (del ejercicio), y si eso también podría tener un impacto en el crecimiento».

Para responder a esta pregunta, los investigadores cultivaron un conjunto diferente de neuronas motoras en una esterilla de gel en la que insertaron pequeños imanes. Luego utilizaron un imán externo para mover la esterilla (y las neuronas) de un lado a otro. De esta manera, «ejercitar» las neuronas durante 30 minutos al día. Para su sorpresa, descubrieron que este ejercicio mecánico estimulaba el crecimiento de las neuronas tanto como el de las neuronas inducidas por mioquinas, y que crecían significativamente más que las neuronas que no recibieron ningún tipo de ejercicio.

Los efectos bioquímicos y físicos del ejercicio son igualmente importantesRitu Raman

Ahora que el grupo ha demostrado que ejercitar los músculos puede promover el crecimiento nervioso a nivel celular, planean estudiar cómo se puede utilizar la estimulación muscular dirigida para hacer crecer y sanar los nervios dañados y restaurar la movilidad de las personas que viven con una enfermedad neurodegenerativa como la ELA.