Systemiske biomarkører viser gavnlige virkninger af aerob træning på hjernens funktion hos ældre voksne

Stigende bevis viser, at fysisk aktivitet og træning kan forsinke eller forhindre starten af ​​Alzheimers sygdom (AD). Hos aldrende mennesker, aerob træning øger volumen af ​​gråt og hvidt stof, øger blodgennemstrømningen, og forbedrer hukommelsesfunktionen. Evnen til at måle træningens virkninger på systemiske biomarkører forbundet med risiko for AD og knytte dem til centrale metabolomiske ændringer kan yderligere forebygge, overvågning, og behandlingsindsats. Imidlertid, systemiske biomarkører, der kan måle træningseffekter på hjernens funktion, og som har forbindelse til relevante metaboliske reaktioner, mangler.

For at løse dette problem, Henriette van Praag, Ph.d., fra Florida Atlantic University's Schmidt College of Medicine and Brain Institute og Ozioma Okonkwo, Ph.d., Wisconsin Alzheimers Disease Research Center og Department of Medicine ved University of Wisconsin-Madison og deres samarbejdspartnere, testet hypoteserne om, at tre specifikke biomarkører, som er impliceret i læring og hukommelse, ville stige hos ældre voksne efter træning og korrelere med kognition og metabolomiske markører for hjernens sundhed. De undersøgte myokin Cathepsin B (CTSB), hjerneafledt neurotrofisk faktor (BDNF), og klotho, såvel som metabolomics, som i stigende grad er blevet brugt til at forstå biokemiske veje, der kan blive påvirket af AD.

Forskere udførte en metabolomisk analyse i blodprøver af 23 asymptomatiske sent midaldrende voksne, med familiær og genetisk risiko for AD (gennemsnitlig alder 65 år, 50 procent kvinder), der deltog i "aeRobic Exercise And Cognitive Health (REACH) Pilot Study" (NCT02384993) ved University of Wisconsin. Deltagerne blev opdelt i to grupper:sædvanlig fysisk aktivitet (UPA) og forbedret fysisk aktivitet (EPA). EPA -gruppen gennemgik 26 ugers overvågning af løbebåndstræning. Blodprøver for begge grupper blev taget ved baseline og efter 26 uger.

Resultaterne af undersøgelsen, offentliggjort i tidsskriftet Grænser i endokrinologi , viste, at plasma CTSB-niveauer blev øget efter denne 26-ugers struktureret aerob træningstræning hos ældre voksne med risiko for AD. Verbal læring og hukommelse korrelerede positivt med ændringer i CTSB, men var ikke relateret til BDNF eller klotho. Den nuværende sammenhæng mellem CTSB og verbal læring og hukommelse tyder på, at CTSB kan være nyttig som en markør for kognitive ændringer, der er relevante for hippocampus funktion efter træning i en befolkning med risiko for demens.

Plasma BDNF -niveauer faldt i forbindelse med metabolomiske ændringer, herunder reduktioner i ceramider, sphingo- og phospholipider, samt ændringer i tarmmikrobiometabolitter og redox -homeostase. Ja, flere lipidmetabolitter relevante for AD blev modificeret ved træning på en måde, der kan være neurobeskyttende. Serumklotho var uændret, men var forbundet med kardiorespiratorisk fitness.

Vores resultater placerer CTSB, BDNF, og klotho som motionsbiomarkører til vurdering af livsstilsinterventioners effekt på hjernens funktion. Menneskelige undersøgelser anvender ofte dyre og lave gennemstrømnings hjernebilleddannelsesanalyser, der ikke er praktiske til store befolkningsomfattende undersøgelser. Systemiske biomarkører, der hurtigt og billigt kan måle effekten af ​​træningsinterventioner på Alzheimers-relaterede resultater, kan bruges til at informere sygdomsprogression og til at udvikle nye terapeutiske mål. "

Henriette van Praag, Ph.d., Kontaktforfatter, lektor i biomedicinsk videnskab, FAU's Schmidt College of Medicine, og medlem af FAU Brain Institute og FAU Institute for Human Health &Disease Intervention (I-HEALTH)

CTSB, et lysosomalt enzym, udskilles fra muskler til cirkulation efter træning og er forbundet med hukommelsesfunktion og voksen hippocampus neurogenese. Ældre voksne med kognitiv svækkelse har lavere serum- og hjernens CTSB -niveauer. BDNF er et protein, der opreguleres i gnaverhippocampus og cortex ved at løbe og er vigtigt for voksen neurogenese, synaptisk plasticitet, og hukommelsesfunktion. Klotho er et cirkulerende protein, der kan forbedre kognition og synaptisk funktion og er forbundet med modstandsdygtighed over for neurodegenerativ sygdom, muligvis ved at støtte hjernestrukturer, der er ansvarlige for hukommelse og læring.

"Den positive sammenhæng mellem CTSB og erkendelse, og den væsentlige modulering af lipidmetabolitter impliceret i demens, støtte de gavnlige virkninger af træning på hjernens funktion og hjernens sundhed hos asymptomatiske personer med risiko for Alzheimers sygdom, "sagde van Praag.

• Manglende screening kan ligge bag den øgede risiko for tyktarmskræft blandt sorte mennesker
• SARS-CoV-2-påvisning associeres med viral RNA-forekomst hos patienter og hospitalsmiljø