Indvirkningen af ​​træning på Hippocampus-afhængig kognition og tarmmikrobiotaen (NeuroFit)

Hovedforskningsspørgsmål: Har træning en indflydelse på global kognition, hippocampus-afhængig hukommelsesfunktion og tarmmikrobiotaen i en midaldrende menneskelig befolkning?

Middelalderen er en kritisk tid for kognitive/humørændringer og går forud for prodromal demens, som er medieret af ændringer i neuroplasticitet og ændret tarmmikrobiota. Denne periode af levetiden er også forbundet med vægtøgning, fald i stofskiftet og fysisk kondition. Alligevel er det uklart, om kognitive ændringer og humørsvingninger kan forbedres som reaktion på træning og rollen som tarmmikrobiota.

Hippocampus spiller en rolle i kognition og humør og er sårbar over for tarmmedierede og metaboliske ændringer. Det er i stand til at generere nye neuroner fra neurale stamceller gennem hele livet. Dette er en modificerbar proces af neuroplasticitet kaldet voksen hippocampus neurogenese (AHN), som falder med alderen i menneskets og gnaverens hjerne. Motion er en robust forstærker af AHN og dæmper underskud i den gamle hjerne. Gnaverundersøgelser har vist, at AHN ligger til grund for antidepressive virkninger og visse former for hukommelse. Især mønsteradskillelse, evnen til at skelne mellem lignende oplevelser eller miljøer. En reduceret evne til at mønstre adskillelse er tydelig hos ældre individer og er et tidligt symptom ved mild kognitiv svækkelse, som kan vise sig i middelalderen. Desuden har mønsteradskillelse vist sig at være svækket, og AHN faldt hos midaldrende familier sammenlignet med unge rotter. Mønsteradskillelse er også blevet impliceret som kritisk følsom over for træning. Potentialet for træning for at forhindre/vende et underskud i AHN og mønsteradskillelse i midaldrende er dog endnu ikke undersøgt. Et stort hul i viden er identifikation af de mekanismer, der ligger til grund for kognitiv svækkelse i midaldrende, og hvordan modulerende faktorer, såsom træning, kunne dæmpe dem.

Forskerne foreslår, at sammensætningen af ​​tarmmikrobiotaen og deres metabolitter i middelalderen kan forudsige reduceret AHN og mønsteradskillelse, som kan reddes/forbedres ved motion, og er således et centralt mekanistisk mål for undersøgelse. Til støtte er aldring forbundet med et fald i mave-tarmfunktionen og en ændring i mikrobiotasammensætning. Middelalderen er særligt sårbar over for tarmmikrobiotasammensætning og metabolitændringer kombineret med neuroinflammation hos mus, og at disse effekter modificeres som reaktion på præbiotisk tilskud. En ændret tarmmikrobiota er forbundet med lavt humør/depressiv adfærd gennem metaboliske ændringer, og bakteriefri mus viser en afvigende stigning i neurogenese. Desuden viser foreløbige data, at udtømning af tarmmikrobiota (induceret af langvarig antibiotikaadministration) fører til et fald i mønsteradskillelse og AHN, omend hos unge voksne rotter.

Akkumulerende beviser tyder på, at træning kan ændre tarmens mikrobielle sammensætning og serummetabolitter. Interessant nok præsenterer mennesker og rotter den samme metaboliske signatur i plasma efter træning. Desuden er virkningerne af træning på metaboliske profiler overførbare via fækal mikrobiotatransplantation (FMT). I betragtning af at tarmmikrobiotaen (i) er følsom over for træning og alder, (ii) regulerer AHN og (iii) er involveret i mønsteradskillelse og humør, foreslår forskerne, at tarmmikrobiom-AHN-kommunikationen er vigtig for at opretholde hippocampus integritet og kognitiv funktion i middelalderen.

Formål Det overordnede formål med NeuroFit-studiet er at udvikle og teste virkningen af ​​en gruppebaseret træningsintervention for at identificere specifik tarmmikrobiota og metaboliske signaturer, der kan påvirke kognitive og humørsvingninger hos midaldrende voksne.

Hypotese Reduceret mønsteradskillelse i middelalderen kan reddes/forbedres ved træning ledsaget af ændringer i tarmmikrobiotaen og relaterede metabolitter.

Formål NeuroFit-undersøgelsen har 3 hovedformål.

1. Bestem virkningen af ​​en 12-ugers træningsintervention (30 minutter, 3 dage om ugen) sammenlignet med en kontrolgruppe (fortsat vanemæssig adfærd) hos raske, midaldrende deltagere på kognition og humør.
2. Identificer specifik tarmmikrobiota og metaboliske signaturer i middelalderen, som reagerer på træning og forudsiger kognitive ændringer og humørsvingninger i et randomiseret kontrolleret forsøg.
3. Vurder effekten af ​​træning på neuropsykiatriske symptomer, serum BDNF, diætindtag, livskvalitet, sædvanlig fysisk aktivitet, cardio-respiratorisk fitness, antropometri og kardiometabolisk sundhed på kognition og humør.