Systemiske biomarkører viser fordelaktige effekter av aerob trening på hjernens funksjon hos eldre voksne

Økende bevis viser at fysisk aktivitet og trening kan forsinke eller forhindre utbruddet av Alzheimers sykdom (AD). Hos aldrende mennesker, aerob trening øker volumet av grå og hvit substans, øker blodstrømmen, og forbedrer minnefunksjonen. Evnen til å måle effekten av trening på systemiske biomarkører forbundet med risiko for AD og relatere dem til viktige metabolomiske endringer kan ytterligere forebygge, overvåkning, og behandlingsarbeid. Derimot, systemiske biomarkører som kan måle treningseffekter på hjernens funksjon og som kobler til relevante metabolske responser mangler.

For å løse dette problemet, Henriette van Praag, Ph.D., fra Florida Atlantic University's Schmidt College of Medicine and Brain Institute og Ozioma Okonkwo, Ph.D., Wisconsin Alzheimers sykdom forskningssenter og medisinsk institutt ved University of Wisconsin-Madison og deres samarbeidspartnere, testet hypotesene om at tre spesifikke biomarkører, som er involvert i læring og hukommelse, ville øke hos eldre voksne etter trening og korrelere med kognisjon og metabolomiske markører for hjernens helse. De undersøkte myokin Cathepsin B (CTSB), hjerneavledet nevrotrofisk faktor (BDNF), og klotho, så vel som metabolomics, som har blitt mer og mer brukt til å forstå biokjemiske veier som kan påvirkes av AD.

Forskere utførte en metabolomics-analyse i blodprøver av 23 asymptomatiske sent middelaldrende voksne, med familiær og genetisk risiko for AD (gjennomsnittlig alder 65 år, 50 prosent kvinner) som deltok i "aeRobic Exercise And Cognitive Health (REACH) Pilot Study" (NCT02384993) ved University of Wisconsin. Deltakerne ble delt inn i to grupper:vanlig fysisk aktivitet (UPA) og forbedret fysisk aktivitet (EPA). EPA -gruppen gjennomgikk 26 uker med opplært tredemølleopplæring. Blodprøver for begge gruppene ble tatt ved baseline og etter 26 uker.

Resultatene av studien, publisert i tidsskriftet Grenser i endokrinologi , viste at plasma CTSB-nivåer ble økt etter denne 26-ukers strukturerte aerobe treningen hos eldre voksne med risiko for AD. Verbal læring og minne korrelerte positivt med endring i CTSB, men var ikke relatert til BDNF eller klotho. Den nåværende korrelasjonen mellom CTSB og verbal læring og hukommelse antyder at CTSB kan være nyttig som en markør for kognitive endringer som er relevante for hippocampus funksjon etter trening i en befolkning med risiko for demens.

Plasma BDNF -nivåer reduseres i forbindelse med metabolomiske endringer, inkludert reduksjoner i ceramider, sfingo- og fosfolipider, samt endringer i tarmmikrobiometabolitter og redoks -homeostase. Faktisk, flere lipidmetabolitter relevante for AD ble modifisert ved trening på en måte som kan være nevrobeskyttende. Serumklotho var uendret, men var forbundet med kardiorespiratorisk kondisjon.

Våre funn posisjonerer CTSB, BDNF, og klotho som treningsbiomarkører for å evaluere effekten av livsstilsintervensjoner på hjernens funksjon. Menneskelige studier bruker ofte dyre og lave gjennomstrømnings hjernediagnostiske analyser som ikke er praktiske for store befolkningsomfattende studier. Systemiske biomarkører som kan måle effekten av treningsintervensjoner på Alzheimers-relaterte utfall raskt og til rimelige priser, kan brukes til å informere sykdomsprogresjon og til å utvikle nye terapeutiske mål. "

Henriette van Praag, Ph.D., tilsvarende forfatter, førsteamanuensis i biomedisinsk vitenskap, FAUs Schmidt College of Medicine, og medlem av FAU Brain Institute og FAU Institute for Human Health &Disease Intervention (I-HEALTH)

CTSB, et lysosomalt enzym, skilles ut fra muskler til sirkulasjon etter trening og er assosiert med minnefunksjon og hippocampus neurogenese hos voksne. Eldre voksne med kognitiv svikt har lavere CTSB -nivåer i serum og hjerne. BDNF er et protein som oppreguleres i gnagerhippocampus og cortex ved å løpe og er viktig for voksen nevrogenese, synaptisk plastisitet, og minnefunksjon. Klotho er et sirkulerende protein som kan forbedre kognisjon og synaptisk funksjon og er assosiert med motstandskraft mot nevrodegenerativ sykdom, muligens ved å støtte hjernestrukturer som er ansvarlige for minne og læring.

"Den positive sammenhengen mellom CTSB og kognisjon, og den betydelige moduleringen av lipidmetabolitter involvert i demens, støtte de fordelaktige effektene av treningstrening på hjernens funksjon og hjernens helse hos asymptomatiske personer med risiko for Alzheimers sykdom, "sa van Praag.

• Mangel på screening kan ligge bak den økte risikoen for tykktarmskreft blant svarte mennesker
• SARS-CoV-2-deteksjon assosierer med viral RNA-prevalens hos pasienter og sykehusmiljø