Der Einfluss von Bewegung auf die Hippocampus-abhängige Kognition und die Darmmikrobiota (NeuroFit)

Hauptforschungsfrage: Hat Bewegung einen Einfluss auf die globale Kognition, die Hippocampus-abhängige Gedächtnisfunktion und die Darmmikrobiota bei Menschen mittleren Alters?

Das mittlere Alter ist eine kritische Zeit für kognitive/Stimmungsveränderungen und geht einer prodromalen Demenz voraus, die durch Veränderungen der Neuroplastizität und veränderte Darmmikrobiota vermittelt wird. Dieser Lebensabschnitt ist auch mit Gewichtszunahme, Stoffwechselrückgang und körperlicher Leistungsfähigkeit verbunden. Es ist jedoch unklar, ob kognitive und Stimmungsschwankungen als Reaktion auf Bewegung und die Rolle der Darmmikrobiota verbessert werden können.

Der Hippocampus spielt eine Rolle bei Kognition und Stimmung und ist anfällig für darmvermittelte und metabolische Veränderungen. Es ist in der Lage, lebenslang neue Neuronen aus neuralen Stammzellen zu erzeugen. Dies ist ein modifizierbarer Prozess der Neuroplastizität, der als adulte Hippocampus-Neurogenese (AHN) bezeichnet wird und mit zunehmendem Alter im Gehirn von Menschen und Nagetieren abnimmt. Übung ist ein robuster Verstärker von AHN und dämpft Defizite im gealterten Gehirn. Nagetierstudien haben gezeigt, dass AHN antidepressiven Wirkungen und bestimmten Formen des Gedächtnisses zugrunde liegt. Insbesondere Mustertrennung, die Fähigkeit, zwischen ähnlichen Erfahrungen oder Umgebungen zu unterscheiden. Eine verminderte Fähigkeit zur Mustertrennung ist bei älteren Personen offensichtlich und ein frühes Symptom bei leichter kognitiver Beeinträchtigung, die im mittleren Alter auftreten kann. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Mustertrennung bei Verwandten mittleren Alters im Vergleich zu jungen Ratten beeinträchtigt und AHN verringert ist. Die Mustertrennung wurde auch als kritisch empfindlich auf Bewegung impliziert. Das Potenzial von Bewegung zur Verhinderung/Umkehrung eines AHN-Defizits und einer Mustertrennung im mittleren Alter wurde jedoch noch nicht untersucht. Eine große Wissenslücke ist die Identifizierung der Mechanismen, die kognitiven Beeinträchtigungen im mittleren Alter zugrunde liegen, und wie modulierende Faktoren wie Bewegung sie abschwächen könnten.

Die Forscher schlagen vor, dass die Zusammensetzung der Darmmikrobiota und ihrer Metaboliten im mittleren Alter eine verringerte AHN und Mustertrennung vorhersagen kann, die durch körperliche Betätigung gerettet/verbessert werden kann, und somit ein wichtiges mechanistisches Ziel für die Untersuchung darstellt. Zur Unterstützung ist das Altern mit einer Abnahme der Magen-Darm-Funktion und einer Veränderung der Mikrobiota-Zusammensetzung verbunden. Das mittlere Alter ist besonders anfällig für Veränderungen der Zusammensetzung der Darmmikrobiota und der Metaboliten in Verbindung mit Neuroinflammation bei Mäusen, und dass diese Effekte als Reaktion auf eine präbiotische Supplementierung modifiziert werden. Eine veränderte Darmmikrobiota wird durch Stoffwechselveränderungen mit niedergeschlagener Stimmung/depressivem Verhalten in Verbindung gebracht, und keimfreie Mäuse zeigen eine anormale Zunahme der Neurogenese. Darüber hinaus zeigen vorläufige Daten, dass die Erschöpfung der Darmmikrobiota (induziert durch die langfristige Verabreichung von Antibiotika) zu einer Abnahme der Mustertrennung und des AHN führt, wenn auch bei jungen erwachsenen Ratten.

Immer mehr Beweise deuten darauf hin, dass Bewegung die mikrobielle Zusammensetzung des Darms und die Metaboliten im Serum verändern kann. Interessanterweise zeigen Menschen und Ratten nach dem Training die gleiche metabolische Signatur im Plasma. Darüber hinaus sind die Auswirkungen von körperlicher Betätigung auf Stoffwechselprofile über eine fäkale Mikrobiota-Transplantation (FMT) übertragbar. In Anbetracht der Tatsache, dass die Darmmikrobiota (i) empfindlich auf Bewegung und Alter reagiert, (ii) AHN reguliert und (iii) an der Mustertrennung und Stimmung beteiligt ist, schlagen die Forscher vor, dass die Kommunikation zwischen Darmmikrobiom und AHN wichtig ist, um die Integrität und die kognitiven Fähigkeiten des Hippocampus aufrechtzuerhalten Funktion im mittleren Alter.

Ziel Das übergeordnete Ziel der NeuroFit-Studie ist es, die Wirkung einer gruppenbasierten Übungsintervention zu entwickeln und zu testen, um spezifische Darmmikrobiota und metabolische Signaturen zu identifizieren, die kognitive und Stimmungsschwankungen bei Erwachsenen mittleren Alters beeinflussen können.

Hypothese Reduzierte Mustertrennung im mittleren Alter kann durch Bewegung gerettet/verbessert werden, begleitet von Veränderungen in der Darmmikrobiota und verwandten Metaboliten.

Ziele Die NeuroFit-Studie hat drei Hauptziele.

1. Bestimmen Sie die Auswirkungen einer 12-wöchigen Übungsintervention (30 Minuten, 3 Tage pro Woche) im Vergleich zu einer Kontrollgruppe (fortgesetztes gewohnheitsmäßiges Verhalten) bei gesunden Teilnehmern mittleren Alters auf Kognition und Stimmung.
2. Identifizieren Sie in einer randomisierten kontrollierten Studie spezifische Darmmikrobiota und metabolische Signaturen im mittleren Alter, die auf Bewegung ansprechen und kognitive und Stimmungsänderungen vorhersagen.
3. Bewerten Sie die Auswirkungen von Bewegung auf neuropsychiatrische Symptome, Serum-BDNF, Nahrungsaufnahme, Lebensqualität, gewohnheitsmäßige körperliche Aktivität, kardiorespiratorische Fitness, Anthropometrie und kardiometabolische Gesundheit auf Kognition und Stimmung.