Международный эндокринологический журнал Том 20, №2, 2024

Неврологічні розлади вражають велику частину населення, часто призводячи до інвалідності та істотного погіршення якості життя. Нейрореабілітація — це процес відновлення функцій нервової системи після травм, хвороб або інших уражень. Молекулярні основи нейрореабілітації включають у себе різні аспекти, такі як зміни в експресії генів, регуляція синаптичних зв’язків, нейрогенез тощо. Основними завданнями реабілітації пацієнта з неврологічним захворюванням є мінімізація больового синдрому, відновлення функціонального стану нервових шляхів, запобігання вторинним ускладненням і зрештою поліпшення якості життя. Зниження рівнів вільного трийодтироніну та тиреотропного гормону при госпіталізації може запобігти несприятливим результатам наприкінці раннього реабілітаційного лікування. Таким чином, рівень гормонів щитоподібної залози важливий не тільки під час лікування гострих станів, але й протягом тривалого періоду реабілітації. Гормони щитоподібної залози, зокрема тироксин і трийодтиронін, можуть впливати на ці молекулярні процеси через свої рецептори в нервовій тканині. Тиреоїдні гормони мають важливе значення для нормального функціонування нервової системи, включаючи процеси нейрогенезу (утворення нових нейронів) і синаптичної пластичності (зміни в силах та структурі зв’язків між нейронами). Дослідження показали, що гормони щитоподібної залози можуть впливати на експресію генів, пов’язаних із ростом та виживанням нейронів, а також на процеси синаптичної пластичності, що має значення для реабілітації після уражень нервової системи. Дефіцит гормонів щитоподібної залози при гіпотиреозі може призвести до порушень у розвитку та функціонуванні нервової системи, що, в свою чергу, ускладнює процес нейрореабілітації. Таким чином, розуміння молекулярних основ нейрореабілітації і впливу гормонів щитоподібної залози може допомогти у вдосконаленні підходів до реабілітації пацієнтів із різними ураженнями нервової системи.

Neurological disorders affect a large population, often leading to different levels of disability and resulting in a decreased quality of life. Neurorehabilitation is the process of restoring the functions of the nervous system after injuries, diseases, or other impairments. The molecular basis of neurorehabilitation includes various aspects such as changes in gene expression, regulation of synaptic connections, nerve cell growth, and repair, among others. Typical objectives in rehabilitating the patient with neurologic disease are to minimize pain, reestablish normal neural pathways, prevent secondary complications, and ultimately improve quality of life. It is also essential not to worsen neurologic function or pain in patients with spinal instability. A decreased free triiodothyronine and thyroid stimulating hormone levels upon admission may predict an unfavorable outcome at the end of early rehabilitative treatment. Thus, thyroid hormone levels are not only important during acute treatment but also in prolonged critical illness. Thyroid hormones, specifically thyroxine and triiodothyronine, can influence these molecular processes through their receptors in nervous tissue. Thyroid hormones are essential for the normal functioning of the nervous system, including neurogenesis (the formation of new neurons) and synaptic plasticity (changes in the strength and structure of connections between neurons). Research has shown that thyroid hormones can affect the expression of genes related to the growth and survival of neurons, as well as synaptic plasticity processes, which may be relevant for rehabilitation after nervous system injuries. A deficiency of thyroid hormones such as in hypothyroidism can lead to disturbances in the development and functioning of the nervous system, which, in turn, can complicate the neurorehabilitation process. Thus, understanding the molecular basis of neurorehabilitation and the influence of thyroid hormones can help improve approaches to the rehabilitation of patients with various nervous system impairments.

нейрореабілітація; нервова система; тиреоїдні гормони; лікувальна фізкультура

neurorehabilitation; nervous system; thyroid hormones; physical therapy

1. Cope E.C., Gould E. Adult Neurogenesis, Glia, and the Extracellular Matrix. Cell Stem Cell. 2019 May 2. 24(5). 690-705. doi: 10.1016/j.stem.2019.03.023.
2. Hussain G., Akram R., Anwar H., Sajid F., Iman T. et al. Adult neurogenesis: a real hope or a delusion? Neural Regen. Res. 2024 Jan. 19(1). 6-15. doi: 10.4103/1673-5374.375317.
3. Göbel A., Göttlich M., Reinwald J., Rogge B., Uter J.C. et al. The Influence of Thyroid Hormones on Brain Structure and Function in Humans. Exp. Clin. Endocrinol. Diabetes. 2020 Jun. 128(6–7). 432-436. doi: 10.1055/a-1101-9090.
4. Jabbar A., Pingitore A., Pearce S.H., Zaman A., Iervasi G., Razvi S. Thyroid hormones and cardiovascular disease. Nat. Rev. Cardiol. 2017 Jan. 14(1). 39-55. doi: 10.1038/nrcardio.2016.174.
5. Fanibunda S.E., Desouza L.A., Kapoor R., Vaidya R.A., Vaidya V.A. Thyroid Hormone Regulation of Adult Neurogenesis. Vitam. Horm. 2018. 106. 211-251. doi: 10.1016/bs.vh.2017.04.006.
6. Stepien B.K., Huttner W.B. Transport, Metabolism, and Function of Thyroid Hormones in the Developing Mammalian Brain. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2019 Apr 3. 10. 209. doi: 10.3389/fendo.2019.00209.
7. Bauer M., Whybrow P.C. Role of thyroid hormone therapy in depressive disorders. J. Endocrinol. Invest. 2021 Nov. 44(11). 2341-7. doi: 10.1007/s40618-021-01600-w.
8. Yang R., Du X., Li Z., Zhao X., Lyu X. et al. Association of Subclinical Hypothyroidism With Anxiety Symptom in Young First-Episode and Drug-Naïve Patients With Major Depressive Disorder. Front. Psychiatry. 2022 Jun 24. 13. 920723. doi: 10.3389/fpsyt.2022.920723.
9. Fu J., Zhao Q., Li J., Chen X., Peng L. Association between thyroid hormone levels in the acute stage of stroke and risk of poststroke depression: A meta-analysis. Brain Behav. 2024 Jan. 14(1). e3322. doi: 10.1002/brb3.3322.
10. Wu X., Zhang K., Xing Y., Zhou W., Shao Y. et al. Dysre–gulated thyroid hormones correlate with anxiety and depression risk in patients with autoimmune disease. J. Clin. Lab. Anal. 2021 Jan. 35(1). e23573. doi: 10.1002/jcla.23573.
11. Guo J., Wang J., Xia Y., Jiang S., Xu P. et al. Thyroid Function Affects the Risk of Post-stroke Depression in Patients With Acute Lacunar Stroke. Front. Neurol. 2022 Mar 3. 13. 792843. doi: 10.3389/fneur.2022.792843.
12. Tan Z.S., Vasan R.S. Thyroid function and Alzheimer’s di–sease. J. Alzheimers Dis. 2009. 16(3). 503-7. doi: 10.3233/JAD-2009-0991.
13. Yang Y.T., Jin S., Bai Y.B., Liu Y., Hogervorst E. Association of Subclinical Thyroid Dysfunction with Cognitive Impairment in Rats: The Role of Autophagy. J. Nippon Med. Sch. 2023. 90(5). 372-380. doi: 10.1272/jnms.JNMS.2023_90-506.
14. Kamyshna I., Kamyshnyi A. Transcriptional Activity of Neurotrophins Genes and Their Receptors in the Peripheral Blood in Patients with Thyroid Diseases in Bukovinian Population of Ukraine. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences. 2021 May 2. 9(A). 208-216. doi: 10.3889/oamjms.2021.6037.
15. Bilous I.I., Pavlovych L.L., Kamyshnyi A.M. Primary hypothyroidism and autoimmune thyroiditis alter the transcriptional activity of genes regulating neurogenesis in the blood of patients. Endocrine Regulations. 2021 Jan 29. 55(1). 5-15. doi: 10.2478/enr-2021-0002.
16. Kamyshna I.I., Pavlovych L.B., Maslyanko V.A., Kamyshnyi A.M. Analysis of the transcriptional activity of genes of neuropeptides and their receptors in the blood of patients with thyroid pathology. Journal of Medicine and Life. 2021 Mar-Apr. 14(2). 243-249. doi: 10.25122/jml-2020-0183.
17. Cavaleiro C., Martins J., Gonçalves J., Castelo-Branco M. Memory and Cognition-Related Neuroplasticity Enhancement by Transcranial Direct Current Stimulation in Rodents: A Systematic Review. Neural Plast. 2020 Feb 25. 2020. 4795267. doi: 10.1155/2020/4795267.
18. De Sousa Fernandes M.S., Ordônio T.F., Santos G.C.J., Santos L.E.R., Calazans C.T. et al. Effects of Physical Exercise on Neuroplasticity and Brain Function: A Systematic Review in Human and Animal Studies. Neural Plast. 2020 Dec 14. 2020. 8856621. doi: 10.1155/2020/8856621.
19. Sebastianelli L., Saltuari L., Nardone R. How the brain can rewire itself after an injury: the lesson from hemispherectomy. Neural Regen. Res. 2017 Sep. 12(9). 1426-1427. doi: 10.4103/1673-5374.215247.
20. Molina-Hidalgo C., Stillman C.M., Collins A.M., Velazquez-Diaz D., Ripperger H.S. et al. Changes in stress pathways as a possible mechanism of aerobic exercise training on brain health: a scoping review of existing studies. Front. Physiol. 2023 Oct 11. 14. 1273981. doi: 10.3389/fphys.2023.1273981.
21. Shidlovskyy O., Shidlovskyy V., Sheremet M., Pankiv I., Kravtsiv V. et al. Pathogenetic mechanisms, clinical signs and consequences of the autoimmune thyroiditis impact on body systems (a literature review). International Journal of Endocrinology (Ukraine). 2022. 18(1). 70-77. doi: 10.22141/2224-0721.18.1.2022.1147.
22. Dąbrowski J., Czajka A., Zielińska-Turek J., Jaroszyński J., Furtak-Niczyporuk M. et al. Brain Functional Reserve in the Context of Neuroplasticity after Stroke. Neural Plast. 2019 Feb 27. 2019. 9708905. doi: 10.1155/2019/9708905.
23. De Oliveira R.M.W. Neuroplasticity. J. Chem. Neuroanat. 2020 Oct. 108. 101822. doi: 10.1016/j.jchemneu.2020.101822.
24. Raciti L., Formica C., Raciti G., Quartarone A., Calabrò R.S. Gender and Neurosteroids: Implications for Brain Function, Neuroplasticity and Rehabilitation. Int. J. Mol. Sci. 2023 Mar 1. 24(5). 4758. doi: 10.3390/ijms24054758.
25. Qi C., Luo L.D., Feng I., Ma S. Molecular mechanisms of synaptogenesis. Front. Synaptic Neurosci. 2022 Sep 13. 14. 939793. doi: 10.3389/fnsyn.2022.939793.
26. Shan L., Zhang T., Fan K., Cai W., Liu H. Astrocyte-Neuron Signaling in Synaptogenesis. Front. Cell. Dev. Biol. 2021 Jul 2. 9. 680301. doi: 10.3389/fcell.2021.680301.
27. Sarnat H.B. Sequences of synaptogenesis in the human fetal and neonatal brain by synaptophysin immunocytochemistry. Front. Cell. Neurosci. 2023 Feb 3. 17. 1105183. doi: 10.3389/fncel.2023.1105183.
28. Da Y., Luo S., Tian Y. Real-Time Monitoring of Neurotransmitters in the Brain of Living Animals. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2023 Jan 11. 15(1). 138-157. doi: 10.1021/acsami.2c02740.
29. Kim T.A., Syty M.D., Wu K., Ge S. Adult hippocampal neurogenesis and its impairment in Alzheimer’s disease. Zool. Res. 2022 May 18. 43(3). 481-496. doi: 10.24272/j.issn.2095-8137.2021.479.
30. Fares J., Bou Diab Z., Nabha S., Fares Y. Neurogene–sis in the adult hippocampus: history, regulation, and prospective roles. Int. J. Neurosci. 2019 Jun. 129(6). 598-611. doi: 10.1080/00207454.2018.1545771.
31. Kamyshna I., Pavlovych L., Kamyshnyi A. Association between Serum Brain-derived Neurotrophic Factor and 25-OH Vitamin D Levels with Vitamin D Receptors Gene Polymorphism (rs2228570) in Patients with Autoimmune Thyroiditis and Hypothyroidism. Open Access Macedonian Journal of Medical Sciences. 2021 Aug 31. 9(A). 659-664. doi: 10.3889/oamjms.2021.6631.
32. Kamyshna I.I., Pavlovych L.B., Sydorchuk L.P., Malyk I.V., Kamyshnyi A.M. BDNF blood serum linkage with BDNF gene polymorphism (rs6265) in thyroid pathology patients in the West-Ukrainian population. Endocrine Regulations. 2021 Dec 7. 55(4). 193-203. doi: 10.2478/enr-2021-0021.
33. Severini C. Neurotrophic Factors in Health and Disease. Cells. 2022 Dec 22. 12(1). 47. doi: 10.3390/cells12010047.
34. Treble-Barna A., Heinsberg L.W., Stec Z., Breazeale S., Davis T.S. et al. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) epige–nomic modifications and brain-related phenotypes in humans: A systematic review. Neurosci. Biobehav. Rev. 2023 Apr. 147. 105078. doi: 10.1016/j.neubiorev.2023.105078.
35. Szarowicz C.A., Steece-Collier K., Caulfield M.E. New Frontiers in Neurodegeneration and Regeneration Associated with Brain-Derived Neurotrophic Factor and the rs6265 Single Nucleotide Polymorphism. Int. J. Mol. Sci. 2022 Jul 20. 23(14). 8011. doi: 10.3390/ijms23148011.
36. Marinus N., Hansen D., Feys P., Meesen R., Timmermans A., Spildooren J. The Impact of Different Types of Exercise Training on Peripheral Blood Brain-Derived Neurotrophic Factor Concentrations in Older Adults: A Meta-Analysis. Sports Med. 2019 Oct. 49(10). 1529-1546. doi: 10.1007/s40279-019-01148-z.
37. Yarrow J.F., White L.J., McCoy S.C., Borst S.E. Training augments resistance exercise induced elevation of circulating brain derived neurotrophic factor (BDNF). Neurosci. Lett. 2010 Jul 26. 479(2). 161-5. doi: 10.1016/j.neulet.2010.05.058.
38. Goekint M., De Pauw K., Roelands B., Njemini R., Bautmans I. et al. Strength training does not influence serum brain-derived neurotrophic factor. Eur. J. Appl. Physiol. 2010 Sep. 110(2). 285-93. doi: 10.1007/s00421-010-1461-3.
39. Knaepen K., Goekint M., Heyman E.M., Meeusen R. Neuroplasticity — exercise-induced response of peripheral brain-derived neurotrophic factor: a systematic review of experimental studies in human subjects. Sports Med. 2010 Sep 1. 40(9). 765-801. doi: 10.2165/11534530-000000000-00000.
40. Liu S., Cui F., Ning K., Wang Z., Fu P. et al. Role of irisin in physiology and pathology. Front. Endocrinol. (Lausanne). 2022 Sep 26. 13. 962968. doi: 10.3389/fendo.2022.962968.
41. Huberman M.A., d’Adesky N.D., Niazi Q.B., Perez-–Pinzon M.A., Bramlett H.M., Raval A.P. Irisin-Associated Neuroprotective and Rehabilitative Strategies for Stroke. Neuromolecular Med. 2022 Jun. 24(2). 62-73. doi: 10.1007/s12017-021-08666-y.
42. Lourenco M.V., Frozza R.L., de Freitas G.B., Zhang H., Kincheski G.C. et al. Exercise-linked FNDC5/irisin rescues synaptic plasticity and memory defects in Alzheimer’s models. Nat. Med. 2019 Jan. 25(1). 165-175. doi: 10.1038/s41591-018-0275-4.
43. Tang X.Q., Liao R.Y., Zheng L.J., Yang L.L., Ma Z.L. et al. Aerobic exercise reverses the NF-κB/NLRP3 inflammasome/5-HT pathway by upregulating irisin to alleviate post-stroke depression. Ann. Transl. Med. 2022 Dec. 10(24). 1350. doi: 10.21037/atm-22-5443.
44. Horowitz A.M., Fan X., Bieri G., Smith L.K., Sanchez-–Diaz C.I. et al. Blood factors transfer beneficial effects of exercise on neurogenesis and cognition to the aged brain. Science. 2020 Jul 10. 369(6500). 167-173. doi: 10.1126/science.aaw2622.
45. Accogli A., Addour-Boudrahem N., Srour M. Neurogenesis, neuronal migration, and axon guidance. Handb. Clin. Neurol. 2020. 173. 25-42. doi: 10.1016/B978-0-444-64150-2.00004-6.
46. Mahalakshmi B., Maurya N., Lee S.D., Bharath Kumar V. Possible Neuroprotective Mechanisms of Physical Exercise in Neurodegeneration. Int. J. Mol. Sci. 2020 Aug 16. 21(16). 5895. doi: 10.3390/ijms21165895.