El impacto del ejercicio en la cognición dependiente del hipocampo y la microbiota intestinal (NeuroFit)

Pregunta principal de investigación: ¿El ejercicio tiene un impacto en la cognición global, la función de memoria dependiente del hipocampo y la microbiota intestinal en una población humana de mediana edad?

La mediana edad es un momento crítico para los cambios cognitivos/anímicos y precede a la demencia prodrómica, que está mediada por cambios en la neuroplasticidad y microbiota intestinal alterada. Este período de la vida también está asociado con el aumento de peso, la disminución del metabolismo y la condición física. Sin embargo, no está claro si los cambios cognitivos y del estado de ánimo se pueden mejorar en respuesta al ejercicio y el papel de la microbiota intestinal.

El hipocampo desempeña un papel en la cognición y el estado de ánimo y es vulnerable a los cambios metabólicos y mediados por el intestino. Es capaz de generar nuevas neuronas a partir de células madre neurales a lo largo de la vida. Este es un proceso modificable de neuroplasticidad llamado neurogénesis del hipocampo adulto (AHN), que disminuye con la edad en el cerebro humano y de roedores. El ejercicio es un potenciador robusto de AHN y atenúa los déficits en el cerebro envejecido. Los estudios con roedores han demostrado que la AHN es la base de los efectos antidepresivos y de ciertas formas de memoria. En particular, la separación de patrones, la capacidad de discriminar entre experiencias o entornos similares. Una capacidad reducida para separar patrones es evidente en personas mayores y es un síntoma temprano en el deterioro cognitivo leve, que puede presentarse durante la mediana edad. Además, se ha demostrado que la separación de patrones se ve afectada y la AHN disminuyó en las relaciones de mediana edad en comparación con las ratas jóvenes. La separación de patrones también ha sido implicada como críticamente sensible al ejercicio. Sin embargo, aún no se ha investigado el potencial del ejercicio para prevenir/revertir un déficit en NAH y la separación de patrones en la mediana edad. Un gran vacío en el conocimiento es la identificación de los mecanismos que subyacen al deterioro cognitivo en la mediana edad y cómo los factores moduladores, como el ejercicio, podrían atenuarlos.

Los investigadores proponen que la composición de la microbiota intestinal y sus metabolitos en la mediana edad pueden predecir una HNA reducida y una separación de patrones, que se puede rescatar/mejorar con el ejercicio y, por lo tanto, es un objetivo clave para la investigación. En apoyo, el envejecimiento se asocia con una disminución de la función gastrointestinal y un cambio en la composición de la microbiota. La mediana edad es particularmente vulnerable a los cambios en la composición y los metabolitos de la microbiota intestinal junto con la neuroinflamación en ratones, y estos efectos se modifican en respuesta a la suplementación con prebióticos. Una microbiota intestinal alterada se asocia con un estado de ánimo bajo/comportamiento depresivo a través de cambios metabólicos, y los ratones libres de gérmenes muestran un aumento aberrante de la neurogénesis. Además, los datos preliminares muestran que el agotamiento de la microbiota intestinal (inducido por la administración prolongada de antibióticos) conduce a una disminución en la separación de patrones y la HNA, aunque en ratas adultas jóvenes.

La evidencia acumulada sugiere que el ejercicio puede cambiar la composición microbiana intestinal y los metabolitos séricos. Curiosamente, los humanos y las ratas presentan la misma firma metabólica en el plasma después del ejercicio. Además, los efectos del ejercicio sobre los perfiles metabólicos son transmisibles a través del trasplante de microbiota fecal (FMT). Teniendo en cuenta que la microbiota intestinal (i) es sensible al ejercicio y la edad, (ii) regula la AHN y (iii) está involucrada en la separación de patrones y el estado de ánimo, los investigadores proponen que la comunicación entre el microbioma intestinal y la AHN es importante para mantener la integridad del hipocampo y la capacidad cognitiva. función durante la mediana edad.

Objetivo El objetivo general del estudio NeuroFit es desarrollar y probar el impacto de una intervención de ejercicio grupal para identificar la microbiota intestinal específica y las firmas metabólicas que pueden influir en los cambios cognitivos y de humor en adultos de mediana edad.

Hipótesis La separación de patrones reducida en la mediana edad se puede rescatar/mejorar mediante el ejercicio acompañado de cambios en la microbiota intestinal y los metabolitos relacionados.

Objetivos El estudio NeuroFit tiene 3 objetivos principales.

1. Determinar el impacto de una intervención de ejercicio de 12 semanas (30 minutos, 3 días a la semana) en comparación con un grupo de control (comportamiento habitual continuado) en participantes sanos de mediana edad sobre la cognición y el estado de ánimo.
2. Identifique la microbiota intestinal específica y las firmas metabólicas en la mediana edad que responden al ejercicio y predicen cambios cognitivos y de humor en un ensayo controlado aleatorio.
3. Evaluar el impacto del ejercicio sobre los síntomas neuropsiquiátricos, el BDNF sérico, la ingesta dietética, la calidad de vida, la actividad física habitual, la aptitud cardiorrespiratoria, la antropometría y la salud cardiometabólica sobre la cognición y el estado de ánimo.