Urazowe uszkodzenia mózgu (TBI) są zazwyczaj spowodowane silnym uderzeniem lub wstrząsem głowy lub całego ciała, na przykład podczas upadku lub wypadku komunikacyjnego, nie mówiąc już o działaniu fali uderzeniowej wybuchów podczas działań wojennych. Globalnie co roku urazowego uszkodzenia mózgu doznaje kilkadziesiąt milionów ludzi.

Żaden zatwierdzony lek nie przywraca utraconej funkcji mózgu po jego urazowym uszkodzeniu. Rehabilitacja łagodzi objawy, ale w ograniczonym zakresie.

Wcześniejsze badania wykazały, że nasze kości uwalniają białka i hormony, które wpływają na inne narządy, w tym mózg.

Xiaochun Bai z Southern Medical University w Guangzhou (Chiny) i jego współpracownicy odkryli również, że uwalnianie przez kości setek różnych cząsteczek zmienia się w odpowiedzi na aktywność związaną z obciążeniem, taką jak chodzenie czy bieganie. Ponadto urazowe uszkodzenia mózgu mogą przyspieszyć gojenie złamanych kości poprzez uwalnianie cząsteczek stymulujących wzrost kości.

To skłoniło naukowców do zastanowienia się, czy ta komunikacja działa w obie strony, co oznaczałoby, że stymulacja kości pomaga uszkodzonemu mózgowi. Aby to sprawdzić, u uprzednio znieczulone samce myszy doprowadzono do urazów mózgu, które mogą prowadzić do długotrwałych lub dożywotnich problemów zdrowotnych u ludzi.

Następnego dnia kości piszczelowe myszy zostały ściśnięte wzdłuż, od kolana do kostki, za pomocą mechanicznego urządzenia obciążającego o masie około 15 razy większej od masy ich ciała – jest to siła, którą myszy zazwyczaj tolerują. Urządzenie stosowano przez 2,5 minuty dziennie przez pięć dni. Funkcje motoryczne i poznawcze myszy testowano następnie tydzień i osiem tygodni po urazach.

Jak wykazały eksperymenty, myszy leczone schodziły ze słupa szybciej niż myszy nieleczone w pierwszym i ósmym tygodniu, przy czym czasy pierwszej grupy były podobne do czasów myszy bez urazów mózgu.

W teście pamięci przestrzennej, w którym myszy uczyły się znajdować ukrytą platformę w wodzie, myszy z grupy poddanej uciskowi kości znajdowały ją prawie pięć razy częściej niż myszy nieleczone tydzień po urazach i około 1,5 raza częściej po ośmiu tygodniach.

Jak wykazali naukowcy, położone w głębi kości komórki zwane osteocytami zawierają kanały jonowe o nazwie Piezo1, otwierające się pod wpływem wywieranej na kość siły. W innej części eksperymentu zespół wyłączył Piezo1 z osteocytów w innej grupie myszy z urazowymi uszkodzeniami mózgu. Bez Piezo1 kompresja kości nie miała wpływu na funkcje motoryczne ani pamięć myszy.

Okazało się, że surowica (płynna część krwi) leczonych myszy zawierała podwyższone poziomy trzech cząsteczek: BDNF (który wspiera przeżycie, wzrost i utrzymanie neuronów), PF4 (który bierze udział w stanach zapalnych) oraz dopaminy (neuroprzekaźnika zaangażowanego w pamięć i ruch).

Wstrzyknięcie tej surowicy myszom nieleczonym wydawało się przynosić korzyści dla mózgu - bez konieczności kompresji kości.

Eksperyment powtórzono na większą skalę na dorastających samcach świń, których mózgi bardziej przypominają ludzkie. U świń także dokonano w znieczuleniu umiarkowanych urazów mózgu.

Kości piszczelowe świń zostały poddane kompresji z użyciem siły równoważnej dwukrotności ich masy ciała. Doprowadziło to do zmniejszenia utraty neuronów i tkanki mózgowej, zmniejszenia stanu zapalnego i poprawy funkcji poznawczych w porównaniu z nieleczonymi świniami. Leczone świnie miały również w surowicy wyższy poziom trzech cząsteczek zaobserwowanych wcześniej u myszy.

Żaden z eksperymentów (DOI: 10.1038/s41593-026-02422-w) nie spowodował widocznych uszkodzeń ani siniaków na kończynach myszy ani świń. Jak zaznaczają autorzy, ludzkie kości piszczelowe zazwyczaj tolerują obciążenie do około pięciokrotności masy ciała człowieka bez złamania.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ zan/