Biomarcadores sistêmicos mostram efeitos benéficos do exercício aeróbio na função cerebral em adultos mais velhos

Cada vez mais evidências mostram que a atividade física e o treinamento físico podem retardar ou prevenir o aparecimento da doença de Alzheimer (DA). Em humanos envelhecendo, o treinamento aeróbico aumenta o volume da substância cinzenta e branca, aumenta o fluxo sanguíneo, e melhora a função de memória. A capacidade de medir os efeitos do exercício em biomarcadores sistêmicos associados ao risco de DA e relacioná-los às principais alterações metabolômicas pode ajudar na prevenção, monitoramento, e esforços de tratamento. Contudo, faltam biomarcadores sistêmicos que possam medir os efeitos do exercício sobre a função cerebral e que se vinculem a respostas metabólicas relevantes.

Abordar esta questão, Henriette van Praag, Ph.D., do Schmidt College of Medicine e Brain Institute e Ozioma Okonkwo da Florida Atlantic University, Ph.D., Centro de Pesquisa da Doença de Alzheimer de Wisconsin e Departamento de Medicina da Universidade de Wisconsin-Madison e seus colaboradores, testou a hipótese de que três biomarcadores específicos, que estão implicados na aprendizagem e na memória, aumentaria em adultos mais velhos após o treinamento físico e se correlacionaria com marcadores cognitivos e metabolômicos da saúde cerebral. Eles examinaram a catepsina B de mioquina (CTSB), fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF), e klotho, bem como metabolômica, que se tornaram cada vez mais utilizados para compreender as vias bioquímicas que podem ser afetadas pela DA.

Os pesquisadores realizaram uma análise metabolômica em amostras de sangue de 23 adultos de meia-idade assintomáticos, com risco familiar e genético para DA (idade média de 65 anos, 50 por cento do sexo feminino) que participaram do "Estudo Piloto de Exercício aeRóbico e Saúde Cognitiva (REACH)" (NCT02384993) na Universidade de Wisconsin. Os participantes foram divididos em dois grupos:atividade física usual (UPA) e atividade física intensificada (EPA). O grupo EPA passou por 26 semanas de treinamento supervisionado em esteira. Amostras de sangue de ambos os grupos foram coletadas no início do estudo e após 26 semanas.

Resultados do estudo, publicado no jornal Fronteiras em Endocrinologia , mostraram que os níveis plasmáticos de CTSB aumentaram após este treinamento de exercício aeróbio estruturado de 26 semanas em adultos mais velhos em risco de DA. A aprendizagem verbal e a memória se correlacionaram positivamente com a mudança no CTSB, mas não foram relacionadas ao BDNF ou klotho. A presente correlação entre CTSB e aprendizagem verbal e memória sugere que CTSB pode ser útil como um marcador para mudanças cognitivas relevantes para a função hipocampal após exercício em uma população em risco de demência.

Os níveis plasmáticos de BDNF diminuíram em conjunto com as alterações metabolômicas, incluindo reduções em ceramidas, esfingo e fosfolipídios, bem como mudanças nos metabólitos do microbioma intestinal e homeostase redox. De fato, vários metabólitos lipídicos relevantes para a DA foram modificados pelo exercício de uma maneira que pode ser neuroprotetora. O klotho sérico permaneceu inalterado, mas foi associado à aptidão cardiorrespiratória.

Nossas descobertas posicionam o CTSB, BDNF, e klotho como biomarcadores de exercício para avaliar o efeito de intervenções no estilo de vida sobre a função cerebral. Os estudos em humanos frequentemente utilizam análises de imagens cerebrais caras e de baixo rendimento que não são práticas para grandes estudos populacionais. Biomarcadores sistêmicos que podem medir o efeito das intervenções de exercícios nos resultados relacionados ao Alzheimer rapidamente e a baixo custo podem ser usados ​​para informar a progressão da doença e desenvolver novos alvos terapêuticos. "

Henriette van Praag, Ph.D., autor correspondente, professor associado de ciências biomédicas, Schmidt College of Medicine da FAU, e membro do Instituto do Cérebro da FAU e do Instituto de Intervenção em Saúde Humana e Doenças da FAU (I-HEALTH)

CTSB, uma enzima lisossomal, é secretado do músculo para a circulação após o exercício e está associado à função de memória e à neurogênese hipocampal adulta. Os adultos mais velhos com deficiência cognitiva têm níveis séricos e cerebrais de CTSB mais baixos. O BDNF é uma proteína regulada positivamente no hipocampo e no córtex de roedores pela corrida e é importante para a neurogênese adulta, Plasticidade sináptica, e função de memória. Klotho é uma proteína circulante que pode melhorar a cognição e a função sináptica e está associada à resiliência a doenças neurodegenerativas, possivelmente apoiando estruturas cerebrais responsáveis ​​pela memória e aprendizagem.

"A associação positiva entre CTSB e cognição, e a modulação substancial de metabólitos lipídicos implicados na demência, apoiar os efeitos benéficos do treinamento físico na função cerebral e na saúde do cérebro em indivíduos assintomáticos em risco de doença de Alzheimer, "disse van Praag.

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