Systemiska biomarkörer visar fördelaktiga effekter av aerob träning på hjärnans funktion hos äldre vuxna

Allt fler bevis visar att fysisk aktivitet och träning kan försena eller förhindra uppkomsten av Alzheimers sjukdom (AD). Hos åldrande människor, aerob träning ökar volymen grå och vit materia, förbättrar blodflödet, och förbättrar minnesfunktionen. Möjligheten att mäta effekterna av träning på systemiska biomarkörer i samband med risken för AD och relatera dem till viktiga metabolomiska förändringar kan ytterligare förebygga, övervakning, och behandlingsinsatser. Dock, systemiska biomarkörer som kan mäta träningseffekter på hjärnans funktion och som länkar till relevanta metaboliska svar saknas.

För att lösa detta problem, Henriette van Praag, Ph.D., från Florida Atlantic University's Schmidt College of Medicine and Brain Institute och Ozioma Okonkwo, Ph.D., Wisconsin Alzheimers Disease Research Center och Department of Medicine vid University of Wisconsin-Madison och deras medarbetare, testade hypoteserna om att tre specifika biomarkörer, som är inblandade i lärande och minne, skulle öka hos äldre vuxna efter träning och korrelera med kognitions- och metabolomiska markörer för hjärnhälsa. De undersökte myokin Cathepsin B (CTSB), hjärnhärledd neurotrofisk faktor (BDNF), och klotho, liksom metabolomik, som har blivit alltmer användbara för att förstå biokemiska vägar som kan påverkas av AD.

Forskare utförde en metabolomianalys i blodprov av 23 asymptomatiska sent medelålders vuxna, med familjär och genetisk risk för AD (medelålder 65 år, 50 procent kvinnor) som deltog i pilotstudien "aeRobic Exercise And Cognitive Health (REACH)" (NCT02384993) vid University of Wisconsin. Deltagarna delades in i två grupper:vanlig fysisk aktivitet (UPA) och förbättrad fysisk aktivitet (EPA). EPA -gruppen genomgick 26 veckors övervakad löpbandsträning. Blodprov för båda grupperna togs vid baslinjen och efter 26 veckor.

Resultat av studien, publicerad i tidningen Gränser inom endokrinologi , visade att plasma CTSB-nivåer ökade efter denna 26-veckors strukturerad aerob träningsträning hos äldre vuxna med risk för AD. Verbalinlärning och minne korrelerade positivt med förändring i CTSB men var inte relaterat till BDNF eller klotho. Den nuvarande korrelationen mellan CTSB och verbalt lärande och minne tyder på att CTSB kan vara användbar som en markör för kognitiva förändringar som är relevanta för hippocampus funktion efter träning i en befolkning med risk för demens.

Plasma BDNF -nivåer minskade i samband med metabolomiska förändringar, inklusive minskningar av ceramider, sfingo- och fosfolipider, samt förändringar i tarmmikrobiometaboliter och redoxhomeostas. Verkligen, flera lipidmetaboliter som är relevanta för AD modifierades genom träning på ett sätt som kan vara neuroskyddande. Serumklotho var oförändrat men var associerat med kardiorespiratorisk kondition.

Våra resultat placerar CTSB, BDNF, och klotho som träningsbiomarkörer för att utvärdera effekten av livsstilsinterventioner på hjärnans funktion. Mänskliga studier använder ofta dyra och låg genomströmningsanalyser av hjärnan som inte är praktiska för stora befolkningsövergripande studier. Systemiska biomarkörer som kan mäta effekten av träningsinsatser på Alzheimers-relaterade resultat snabbt och till låg kostnad skulle kunna användas för att informera sjukdomsprogression och för att utveckla nya terapeutiska mål. "

Henriette van Praag, Ph.D., motsvarande författare, docent i biomedicinsk vetenskap, FAU:s Schmidt College of Medicine, och medlem i FAU Brain Institute och FAU Institute for Human Health &Disease Intervention (I-HEALTH)

CTSB, ett lysosomalt enzym, utsöndras från muskeln i cirkulation efter träning och är associerad med minnesfunktion och vuxen hippocampus neurogenes. Äldre vuxna med kognitiv funktionsnedsättning har lägre CTSB -nivåer i serum och hjärna. BDNF är ett protein som uppregleras i gnagarens hippocampus och cortex genom att springa och är viktigt för vuxen neurogenes, synaptisk plasticitet, och minnesfunktion. Klotho är ett cirkulerande protein som kan förbättra kognition och synaptisk funktion och är associerat med motståndskraft mot neurodegenerativ sjukdom, möjligen genom att stödja hjärnstrukturer som är ansvariga för minne och inlärning.

"Den positiva kopplingen mellan CTSB och kognition, och den väsentliga moduleringen av lipidmetaboliter som är inblandade i demens, stödja de fördelaktiga effekterna av träningsträning på hjärnans funktion och hjärnhälsa hos asymptomatiska individer med risk för Alzheimers sjukdom, "sa van Praag.

• Brist på screening kan ligga bakom den ökade risken för tjocktarmscancer bland svarta människor
• SARS-CoV-2-detektering associerar med viral RNA-prevalens hos patienter och sjukhusmiljö