Systemische Biomarker zeigen positive Auswirkungen von Aerobic-Übungen auf die Gehirnfunktion bei älteren Erwachsenen

Immer mehr Belege zeigen, dass körperliche Aktivität und körperliches Training den Ausbruch der Alzheimer-Krankheit (AD) verzögern oder verhindern können. Bei alternden Menschen, aerobes Trainingstraining erhöht das Volumen der grauen und weißen Substanz, verbessert die Durchblutung, und verbessert die Gedächtnisfunktion. Die Fähigkeit, die Auswirkungen von Bewegung auf systemische Biomarker, die mit dem Risiko für Alzheimer verbunden sind, zu messen und diese mit wichtigen metabolomischen Veränderungen in Verbindung zu bringen, kann die Prävention weiter vorantreiben, Überwachung, und Behandlungsanstrengungen. Jedoch, Es fehlen systemische Biomarker, die die Auswirkungen von Belastungen auf die Gehirnfunktion messen können und eine Verbindung zu relevanten Stoffwechselreaktionen herstellen.

Um dieses Problem anzugehen, Henriette van Praag, Ph.D., vom Schmidt College of Medicine and Brain Institute der Florida Atlantic University und Ozioma Okonkwo, Ph.D., Wisconsin Alzheimer's Disease Research Center and Department of Medicine der University of Wisconsin-Madison und ihre Mitarbeiter, testete die Hypothesen, dass drei spezifische Biomarker, die am Lernen und Gedächtnis beteiligt sind, bei älteren Erwachsenen nach körperlicher Betätigung zunehmen und mit kognitiven und metabolomischen Markern für die Gesundheit des Gehirns korrelieren. Sie untersuchten Myokin Cathepsin B (CTSB), vom Gehirn abgeleiteter neurotropher Faktor (BDNF), und Klotho, sowie Metabolomik, die zunehmend genutzt werden, um biochemische Stoffwechselwege zu verstehen, die von AD beeinflusst werden können.

Die Forscher führten eine Metabolomik-Analyse in Blutproben von 23 asymptomatischen Erwachsenen im späten mittleren Alter durch. mit familiärem und genetischem Risiko für AD (Durchschnittsalter 65 Jahre, 50 Prozent weiblich), die an der "aeRobic Exercise And Cognitive Health (REACH) Pilot Study" (NCT02384993) an der University of Wisconsin teilgenommen haben. Die Teilnehmer wurden in zwei Gruppen eingeteilt:normale körperliche Aktivität (UPA) und verstärkte körperliche Aktivität (EPA). Die EPA-Gruppe durchlief 26 Wochen betreutes Laufbandtraining. Blutproben für beide Gruppen wurden zu Studienbeginn und nach 26 Wochen entnommen.

Ergebnisse der Studie, in der Zeitschrift veröffentlicht Grenzen in der Endokrinologie , zeigten, dass die Plasma-CTSB-Spiegel nach diesem 26-wöchigen strukturierten Aerobic-Training bei älteren Erwachsenen mit AD-Risiko erhöht waren. Verbales Lernen und Gedächtnis korrelierten positiv mit der Veränderung des CTSB, aber nicht mit BDNF oder Klotho. Die gegenwärtige Korrelation zwischen CTSB und verbalen Lernen und Gedächtnis legt nahe, dass CTSB als Marker für kognitive Veränderungen, die für die Hippocampusfunktion relevant sind, nach sportlicher Betätigung in einer Bevölkerung mit Demenzrisiko nützlich sein kann.

Die Plasma-BDNF-Spiegel sanken in Verbindung mit metabolomischen Veränderungen, einschließlich Reduzierung von Ceramiden, Sphingo- und Phospholipide, sowie Veränderungen der Metaboliten des Darmmikrobioms und der Redoxhomöostase. In der Tat, mehrere für AD relevante Lipidmetaboliten wurden durch körperliche Betätigung auf eine möglicherweise neuroprotektive Weise verändert. Serumklotho war unverändert, aber mit der kardiorespiratorischen Fitness assoziiert.

Unsere Ergebnisse positionieren CTSB, BDNF, und Klotho als Trainingsbiomarker zur Bewertung der Wirkung von Lebensstilinterventionen auf die Gehirnfunktion. Studien am Menschen verwenden oft teure Gehirn-Bildgebungsanalysen mit geringem Durchsatz, die für große bevölkerungsweite Studien nicht praktikabel sind. Systemische Biomarker, die die Wirkung von Trainingsinterventionen auf Alzheimer-bezogene Ergebnisse schnell und kostengünstig messen können, könnten verwendet werden, um den Krankheitsverlauf zu informieren und neue therapeutische Ziele zu entwickeln."

Henriette van Praag, Ph.D., korrespondierender Autor, außerordentlicher Professor für Biomedizin, Medizinisches Schmidt-College der FAU, und Mitglied des FAU Brain Institute und des FAU Institute for Human Health &Disease Intervention (I-HEALTH)

CTSB, ein lysosomales Enzym, wird nach dem Training vom Muskel in den Kreislauf sezerniert und ist mit der Gedächtnisfunktion und der hippocampalen Neurogenese des Erwachsenen verbunden. Ältere Erwachsene mit kognitiver Beeinträchtigung haben niedrigere Serum- und Hirn-CTSB-Spiegel. BDNF ist ein Protein, das im Hippocampus und Kortex von Nagetieren durch Laufen hochreguliert wird und für die Neurogenese des Erwachsenen wichtig ist. synaptische Plastizität, und Memory-Funktion. Klotho ist ein zirkulierendes Protein, das die Wahrnehmung und die synaptische Funktion verbessern kann und mit der Widerstandsfähigkeit gegenüber neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht wird. möglicherweise durch die Unterstützung von Gehirnstrukturen, die für Gedächtnis und Lernen verantwortlich sind.

"Der positive Zusammenhang zwischen CTSB und Kognition, und die wesentliche Modulation von Lipidmetaboliten, die an Demenz beteiligt sind, die positiven Auswirkungen von Bewegungstraining auf die Gehirnfunktion und die Gehirngesundheit bei asymptomatischen Personen mit einem Risiko für die Alzheimer-Krankheit zu unterstützen, “ sagte van Praag.

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