Harjoituksen vaikutus hippokampuksesta riippuvaiseen kognitioon ja suoliston mikrobiotaan (NeuroFit)

Pääkysymys: Vaikuttaako liikunta globaaliin kognitioon, hippokampuksesta riippuvaiseen muistitoimintaan ja suoliston mikrobiotaan keski-ikäisellä ihmispopulaatiolla?

Keski-ikä on kriittistä aikaa kognitiivisille/mielialan muutoksille ja edeltää prodromaalista dementiaa, jota välittävät muutokset neuroplastisuudessa ja muuttunut suoliston mikrobisto. Tämä elinajanjakso liittyy myös painonnousuun, aineenvaihdunnan heikkenemiseen ja fyysiseen kuntoon. Silti on epäselvää, voidaanko kognitiivisia ja mielialan muutoksia parantaa vasteena harjoitukselle ja suoliston mikrobiotan roolille.

Hippokampuksella on rooli kognitiossa ja mielialassa, ja se on alttiina suolistovälitteisille ja aineenvaihdunnan muutoksille. Se pystyy tuottamaan uusia hermosoluja hermosolujen kantasoluista läpi elämän. Tämä on muunneltava neuroplastisuuden prosessi, jota kutsutaan aikuisen hippokampuksen neurogeneesiksi (AHN), joka vähenee iän myötä ihmisen ja jyrsijän aivoissa. Liikunta tehostaa voimakkaasti AHN:ää ja vähentää ikääntyneiden aivojen puutteita. Jyrsijätutkimukset ovat osoittaneet, että AHN on masennusta ehkäisevien vaikutusten ja tiettyjen muistimuotojen taustalla. Erityisesti kuvioiden erottelu, kyky erottaa samanlaisia ​​kokemuksia tai ympäristöjä. Vähentynyt kyky erottaa kuvioita on ilmeistä vanhemmilla henkilöillä, ja se on varhainen oire lievässä kognitiivisessa vajaatoiminnassa, joka voi ilmaantua keski-iässä. Lisäksi kuvioiden erottelun on osoitettu olevan heikentynyt ja AHN vähentynyt keski-ikäisillä sukulaisilla nuoriin rottiin verrattuna. Kuvioiden erottelu on myös katsottu olevan erittäin herkkä harjoitukselle. Harjoittelun mahdollisuutta ehkäistä/kääntää AHN-vajetta ja kuvioiden erottelua keski-iässä ei ole kuitenkaan vielä tutkittu. Suuri aukko tiedossa on keski-iän kognitiivisen heikentymisen taustalla olevien mekanismien tunnistaminen ja se, miten moduloivat tekijät, kuten liikunta, voisivat vaimentaa niitä.

Tutkijat ehdottavat, että suoliston mikrobiotan ja niiden aineenvaihduntatuotteiden koostumus keski-iässä voi ennustaa vähentynyttä AHN:ää ja kuvioiden erottelua, jota voidaan pelastaa/parantaa harjoituksella, ja on siten keskeinen mekaaninen tutkimuskohde. Tukea ikääntyminen liittyy maha-suolikanavan toiminnan heikkenemiseen ja mikrobiotan koostumuksen muutokseen. Keski-ikä on erityisen haavoittuvainen suoliston mikrobiotan koostumuksen ja aineenvaihduntatuotteiden muutoksille, jotka liittyvät hiirten hermotulehdukseen, ja että nämä vaikutukset muuttuvat vastauksena prebioottien käyttöön. Muuttunut suoliston mikrobiota liittyy huonoon mielialaan/masennuskäyttäytymiseen aineenvaihduntamuutosten kautta, ja mikrobittomilla hiirillä on poikkeava neurogeneesin lisääntyminen. Lisäksi alustavat tiedot osoittavat, että suoliston mikrobiotan ehtyminen (pitkäaikaisen antibioottien antamisen aiheuttama) johtaa kuvioiden erottelun ja AHN:n vähenemiseen, vaikkakin nuorilla aikuisilla rotilla.

Kertyvä näyttö viittaa siihen, että liikunta voi muuttaa suoliston mikrobikoostumusta ja seerumin metaboliitteja. Mielenkiintoista on, että ihmisillä ja rotilla on sama metabolinen allekirjoitus plasmassa harjoituksen jälkeen. Lisäksi liikunnan vaikutukset aineenvaihduntaprofiileihin siirtyvät ulosteen mikrobiotasiirron (FMT) kautta. Koska suoliston mikrobiota (i) on herkkä liikunnalle ja ikääntymiselle, (ii) säätelee AHN:ää ja (iii) osallistuu kuvioiden erottumiseen ja mielialaan, tutkijat ehdottavat, että suoliston mikrobiomin ja AHN:n välinen kommunikaatio on tärkeä aivokampuksen eheyden ja kognitiivisen toiminnan ylläpitämisessä. toimi keski-iässä.

Tavoite NeuroFit-tutkimuksen yleisenä tavoitteena on kehittää ja testata ryhmäpohjaisen harjoitusintervention vaikutusta, jotta voidaan tunnistaa suoliston mikrobiot ja aineenvaihdunnan tunnusmerkit, jotka voivat vaikuttaa keski-ikäisten aikuisten kognitiivisiin ja mielialan muutoksiin.

Hypoteesi Keski-iässä vähentynyt kuvioiden erottelu voidaan pelastaa/parantaa liikunnalla, johon liittyy muutoksia suoliston mikrobiotassa ja siihen liittyvissä metaboliiteissa.

Tavoitteet NeuroFit-tutkimuksella on 3 päätavoitetta.

1. Selvitä 12 viikon harjoituksen (30 minuuttia, 3 päivää viikossa) vaikutus verrokkiryhmään (jatkuva tavanomainen käyttäytyminen) terveillä, keski-ikäisillä osallistujilla kognitioon ja mielialaan.
2. Tunnista spesifinen suoliston mikrobiota ja aineenvaihdunnan tunnusmerkit keski-iässä, joka reagoi liikuntaan ja ennustaa kognitiivisia ja mielialan muutoksia satunnaistetussa kontrolloidussa tutkimuksessa.
3. Arvioi harjoituksen vaikutus neuropsykiatrisiin oireisiin, seerumin BDNF-arvoon, ravinnon saantiin, elämänlaatuun, tavanomaiseen fyysiseen aktiivisuuteen, sydän- ja hengityskuntoon, antropometriaan ja kardiometaboliseen terveyteen kognitioon ja mielialaan.