Bieg maratoński na dystansie 42 195 metrów jest uważany za ekstremalny test wytrzymałości: zmusza organizm do osiągnięcia granic jego metabolizmu. Podczas maratonu organizm biegacza wykorzystuje jako źródło energii głównie węglowodany, zwłaszcza zgromadzony w mięśniach glikogen.

Jednak w miarę wyczerpywania się rezerw glikogenu, organizm stopniowo przechodzi na wykorzystywanie tłuszczu jako paliwa. Ta niezbędna do długotrwałego wysiłku zmiana metabolizmu stanowi wyzwanie dla mózgu, korzystającego głównie z glukozy jako źródła energii.

Badania sugerują, że mózg może dostosować się do tego niedoboru energii, wykorzystując jako alternatywne paliwo lipidy mielinowe. Mielina to składająca się w około 70–80 proc. z tłuszczów substancja, która otacza i izoluje włókna nerwowe w mózgu i rdzeniu kręgowym, tworząc osłonkę, która ułatwia szybką transmisję sygnałów elektrycznych między neuronami.

Choć mielina wydawała się mieć znaczenie wyłącznie strukturalne i izolujące, badania na zwierzętach zasugerowały jej podwójną funkcję: w ekstremalnym stresie metabolicznym lipidy mielinowe mogą być mobilizowane w celu podtrzymania funkcjonowania neuronów. Nie było jednak jasne, czy zjawisko to występuje u ludzi podczas ćwiczeń wytrzymałościowych.

Zespół doktora dr Carlosa J. Matute z Uniwersytetu Kraju Basków (Hiszpania) badał, czy intensywne ćwiczenia wytrzymałościowe – takie jak bieganie maratonu – mogą przejściowo zmniejszyć zawartość mieliny w ludzkim mózgu.

Matute i jego zespół wykorzystali zaawansowane obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) ze specjalistyczną techniką zwaną relaksometrią wieloskładnikową, aby ocenić frakcję wodną mieliny (MWF) – dobrze znany biomarker obrazowania, który odzwierciedla ilość mieliny w mózgu – u 10 maratończyków przed i po ukończeniu biegu na 42 km. MWF oblicza się, mierząc proporcję wody uwięzionej między lipidowymi warstwami osłonki mielinowej w stosunku do całkowitej zawartości wody w tkance mózgowej. Ta metoda jest szczególnie wrażliwa na subtelne zmiany w poziomach mieliny i jest powszechnie stosowana do monitorowania schorzeń neurologicznych.

Skanowanie mózgu wykonano u wszystkich uczestników (8 mężczyzn i 2 kobiet) zarówno przed, jak i w ciągu 48 godzin po ukończeniu wyścigu. Skanowanie kontrolne wykonano również u dwóch biegaczy dwa tygodnie po wyścigu i u sześciu biegaczy dwa miesiące po wyścigu w celu śledzenia powrotu do zdrowia. Technika obrazowania wygenerowała szczegółowe trójwymiarowe mapy parametryczne MWF, umożliwiając badaczom wykrywanie nawet niewielkich zmian w zawartości mieliny.

Badanie wykazało stałą redukcję MWF w 12 obszarach istoty białej, przy czym najbardziej znaczące redukcje – do 28 proc. i 26 proc. – zaobserwowano odpowiednio w skrzyżowaniu mostu i drogach korowo-rdzeniowych. Te rejony mózgu są niezbędne do funkcji motorycznych oraz integracji sensorycznej i emocjonalnej.

Poziomy MWF zaczęły powracać do normy w ciągu dwóch tygodni, a dwa miesiące po maratonie całkowicie powróciły do poziomu sprzed wyścigu.

Zespół zbadał, czy zaobserwowany spadek MWF można przypisać odwodnieniu, ponieważ długotrwały wysiłek wytrzymałościowy często prowadzi do utraty płynów. Jednak analizy objętości mózgu i stanu nawodnienia wskazały, że ani ogólne, ani miejscowe odwodnienie nie było odpowiedzialne za zmiany w MWF. Objętości mózgu pozostały niezmienione przed i po wyścigu, co sugeruje, że spadek MWF odzwierciedlał faktycznie tymczasowe wyczerpanie zawartości mieliny, a nie zmiany w dystrybucji wody.

Badanie wprowadza koncepcję "plastyczności metabolicznej mieliny" – ideę, że mielina może również pełnić funkcję rezerwuaru lipidów w okresach stresu metabolicznego. Idea ta zakłada, że lipidy mieliny mogą być mobilizowane jako źródło energii, gdy brakuje typowych dla mózgu składników odżywczych, takich jak glukoza.

"Plastyczność mieliny jest podstawą adaptacji mózgu do aktywności neuronalnej, ponieważ modyfikuje strukturę mieliny poprzez zwiększanie lub zmniejszanie grubości osłonki mielinowej. Nasze odkrycia zdecydowanie sugerują, że szeroko rozpowszechniona odwracalna redukcja MWF podczas wytrzymałościowych ćwiczeń fizycznych stanowi nową formę plastyczności wspierającą funkcje mózgu kosztem wykorzystania lipidów mieliny" — wskazali autorzy publikacji (https://doi.org/10.1038/s42255-025-01244-7).

Możliwość czerpania z lipidów mieliny może wspierać funkcje mózgu podczas wyzwań wytrzymałościowych, ale powtarzające się wyczerpywanie i przywracanie mieliny może mieć długoterminowe konsekwencje, szczególnie u sportowców, którzy często podejmują długotrwałe, wyczerpujące aktywności. Na przykład osoby predysponowane do chorób demielinizacyjnych mogą również być narażone na zwiększone ryzyko, jeśli mielina jest rutynowo wykorzystywana jako rezerwa energetyczna. Chociaż odwracalna natura redukcji MWF jest uspokajająca - pozostaje niejasne, czy powtarzające się cykle wyczerpywania i regeneracji mogą prowadzić do kumulacji uszkodzeń lub upośledzonej remielinizacji. Dlatego, zdaniem autorów, konieczne są większe i bardziej kompleksowe badania, aby potwierdzić dotychczasowe ustalenia i zbadać ich szersze implikacje. Należałoby zbadać, czy funkcje poznawcze lub neurofizjologiczne są zaburzone podczas lub po aktywnościach wytrzymałościowych, szczególnie u osób, które regularnie uczestniczą w maratonach lub ultramaratonach.

Paweł Wernicki (PAP)

pmw/ zan/