L'impatto dell'esercizio sulla cognizione dipendente dall'ippocampo e sul microbiota intestinale (NeuroFit)

Domanda principale della ricerca: l'esercizio ha un impatto sulla cognizione globale, sulla funzione della memoria dipendente dall'ippocampo e sul microbiota intestinale in una popolazione umana di mezza età?

La mezza età è un momento critico per i cambiamenti cognitivi/dell'umore e precede la demenza prodromica, che è mediata dai cambiamenti nella neuroplasticità e dall'alterazione del microbiota intestinale. Questo periodo della vita è anche associato all'aumento di peso, al declino del metabolismo e alla forma fisica. Tuttavia, non è chiaro se i cambiamenti cognitivi e dell'umore possano essere migliorati in risposta all'esercizio e al ruolo del microbiota intestinale.

L'ippocampo svolge un ruolo nella cognizione e nell'umore ed è vulnerabile ai cambiamenti intestinali e metabolici. È in grado di generare nuovi neuroni dalle cellule staminali neurali per tutta la vita. Questo è un processo modificabile di neuroplasticità chiamato neurogenesi dell'ippocampo adulto (AHN), che diminuisce con l'età nel cervello umano e nei roditori. L'esercizio fisico è un robusto potenziatore di AHN e attenua i deficit nel cervello invecchiato. Studi sui roditori hanno dimostrato che l'AHN è alla base degli effetti antidepressivi e di alcune forme di memoria. In particolare, la separazione degli schemi, la capacità di discriminare tra esperienze o ambienti simili. Una ridotta capacità di modellare la separazione è evidente negli individui più anziani ed è un sintomo precoce di lieve deterioramento cognitivo, che può presentarsi durante la mezza età. Inoltre, è stato dimostrato che la separazione dei modelli è compromessa e l'AHN è diminuito nei parenti di mezza età rispetto ai giovani ratti. Anche la separazione dei modelli è stata implicata come criticamente sensibile all'esercizio. Tuttavia, il potenziale dell'esercizio per prevenire/invertire un deficit di AHN e la separazione dei modelli nella mezza età non è stato ancora studiato. Una grande lacuna nella conoscenza è l'identificazione dei meccanismi alla base del deterioramento cognitivo nella mezza età e come i fattori modulanti, come l'esercizio, potrebbero attenuarli.

I ricercatori propongono che la composizione del microbiota intestinale e dei loro metaboliti nella mezza età possa prevedere una riduzione dell'AHN e della separazione dei modelli, che può essere salvata/migliorata dall'esercizio, ed è quindi un obiettivo meccanicistico chiave per l'indagine. A sostegno, l'invecchiamento è associato a un declino della funzione gastrointestinale e a un cambiamento nella composizione del microbiota. La mezza età è particolarmente vulnerabile per i cambiamenti della composizione e del metabolita del microbiota intestinale associati alla neuroinfiammazione nei topi e questi effetti sono modificati in risposta all'integrazione prebiotica. Un microbiota intestinale alterato è associato a umore basso/comportamento depressivo attraverso i cambiamenti metabolici e i topi privi di germi mostrano un aumento aberrante della neurogenesi. Inoltre, i dati preliminari mostrano che la deplezione del microbiota intestinale (indotta dalla somministrazione di antibiotici a lungo termine) porta a una diminuzione della separazione dei pattern e dell'AHN, sebbene nei ratti giovani adulti.

Sempre più prove suggeriscono che l'esercizio fisico può modificare la composizione microbica intestinale e i metaboliti sierici. È interessante notare che l'uomo e i ratti presentano la stessa firma metabolica nel plasma dopo l'esercizio. Inoltre, gli effetti dell'esercizio sui profili metabolici sono trasmissibili tramite trapianto di microbiota fecale (FMT). Considerando che il microbiota intestinale (i) è sensibile all'esercizio fisico e all'età, (ii) regola l'AHN e, (iii) è coinvolto nella separazione dei pattern e nell'umore, i ricercatori propongono che la comunicazione del microbioma intestinale-AHN sia importante per mantenere l'integrità dell'ippocampo e la capacità cognitiva funzione durante la mezza età.

Obiettivo L'obiettivo generale dello studio NeuroFit è sviluppare e testare l'impatto di un intervento di esercizio di gruppo per identificare il microbiota intestinale specifico e le firme metaboliche che possono influenzare i cambiamenti cognitivi e dell'umore negli adulti di mezza età.

Ipotesi La ridotta separazione del modello nella mezza età può essere salvata/migliorata dall'esercizio accompagnato da cambiamenti nel microbiota intestinale e nei relativi metaboliti.

Obiettivi Lo studio NeuroFit ha 3 obiettivi principali.

1. Determinare l'impatto di un intervento di esercizio di 12 settimane (30 minuti, 3 giorni a settimana) rispetto a un gruppo di controllo (comportamento abituale continuato) in partecipanti sani di mezza età sulla cognizione e sull'umore.
2. Identificare il microbiota intestinale specifico e le firme metaboliche nella mezza età che sono sensibili all'esercizio e predittive dei cambiamenti cognitivi e dell'umore in uno studio controllato randomizzato.
3. Valutare l'impatto dell'esercizio su sintomi neuropsichiatrici, BDNF sierico, assunzione dietetica, qualità della vita, attività fisica abituale, fitness cardio-respiratorio, antropometria e salute cardiometabolica su cognizione e umore.