Vliv cvičení na kognici závislou na hippocampu a střevní mikroflóru (NeuroFit)

Hlavní výzkumná otázka: Má cvičení vliv na globální kognici, paměťovou funkci závislou na hipokampu a střevní mikroflóru u lidské populace středního věku?

Střední věk je kritickým obdobím pro kognitivní/náladové změny a předchází prodromální demenci, která je zprostředkována změnami v neuroplasticitě a změněnou střevní mikroflórou. Toto období života je také spojeno s nárůstem hmotnosti, poklesem metabolismu a fyzické kondice. Přesto není jasné, zda lze kognitivní změny a změny nálady zlepšit v reakci na cvičení a roli střevní mikroflóry.

Hipokampus hraje roli při poznávání a náladě a je náchylný ke změnám zprostředkovaným střevem a metabolickým změnám. Je schopen generovat nové neurony z nervových kmenových buněk po celý život. Jedná se o modifikovatelný proces neuroplasticity nazývaný dospělá hipokampální neurogeneze (AHN), který se s věkem snižuje v mozku lidí a hlodavců. Cvičení je silným posilovačem AHN a zmírňuje deficity ve stárnoucím mozku. Studie na hlodavcích ukázaly, že AHN je základem antidepresivních účinků a určitých forem paměti. Zejména oddělení vzorů, schopnost rozlišovat mezi podobnými zkušenostmi nebo prostředími. Snížená schopnost separace je patrná u starších jedinců a je časným příznakem mírné kognitivní poruchy, která se může projevit ve středním věku. Navíc se ukázalo, že separace vzorů je narušena a AHN se snížila u jedinců středního věku ve srovnání s mladými potkany. Oddělování vzorů bylo také považováno za kriticky citlivé na cvičení. Potenciál cvičení k prevenci/zvrácení deficitu AHN a separace vzorů ve středním věku však dosud nebyl zkoumán. Velkou mezerou ve znalostech je identifikace mechanismů, které jsou základem kognitivního poškození ve středním věku, a toho, jak by je modulační faktory, jako je cvičení, mohly zmírnit.

Vyšetřovatelé navrhují, že složení střevní mikroflóry a jejich metabolitů ve středním věku může předpovídat sníženou AHN a separaci vzorů, kterou lze zachránit/zlepšit cvičením, a je tak klíčovým mechanistickým cílem pro zkoumání. Na podporu je stárnutí spojeno s poklesem gastrointestinálních funkcí a změnou složení mikrobioty. Střední věk je zvláště citlivý na změny složení a metabolitů střevní mikroflóry spojené s neurozánětem u myší a že tyto účinky jsou modifikovány v reakci na suplementaci prebiotik. Změněná střevní mikroflóra je spojena s nízkou náladou/depresivním chováním prostřednictvím metabolických změn a bezmikrobní myši vykazují aberantní zvýšení neurogeneze. Kromě toho předběžné údaje ukazují, že deplece střevní mikroflóry (indukovaná dlouhodobým podáváním antibiotik) vede ke snížení separace vzorů a AHN, i když u mladých dospělých potkanů.

Hromadné důkazy naznačují, že cvičení může změnit složení střevních mikrobů a sérové ​​metabolity. Je zajímavé, že lidé a potkani vykazují stejný metabolický podpis v plazmě po cvičení. Kromě toho jsou účinky cvičení na metabolické profily přenosné prostřednictvím transplantace fekální mikrobioty (FMT). Vzhledem k tomu, že střevní mikroflóra (i) je citlivá na cvičení a věk, (ii) reguluje AHN a (iii) je zapojena do separace vzorců a nálady, výzkumníci navrhují, že komunikace střevního mikrobiomu a AHN je důležitá pro udržení integrity hipokampu a kognitivních funkcí. fungovat ve středním věku.

Cíl Celkovým cílem studie NeuroFit je vyvinout a otestovat dopad skupinové cvičební intervence k identifikaci specifické střevní mikroflóry a metabolických signatur, které mohou ovlivnit kognitivní změny a změny nálady u dospělých ve středním věku.

Hypotéza Snížená separace vzorů ve středním věku může být zachráněna/zlepšena cvičením doprovázeným změnami ve střevní mikrobiotě a souvisejících metabolitech.

Cíle Studie NeuroFit má 3 hlavní cíle.

1. Určete dopad 12týdenní cvičební intervence (30 minut, 3 dny v týdnu) ve srovnání s kontrolní skupinou (pokračující obvyklé chování) u zdravých účastníků středního věku na kognice a náladu.
2. Identifikujte specifické střevní mikroflóry a metabolické podpisy ve středním věku, které reagují na cvičení a predikují kognitivní změny a změny nálady v randomizované kontrolované studii.
3. Posuďte dopad cvičení na neuropsychiatrické symptomy, sérový BDNF, dietní příjem, kvalitu života, obvyklou fyzickou aktivitu, kardiorespirační zdatnost, antropometrii a kardiometabolické zdraví na kognici a náladu.