De impact van lichaamsbeweging op hippocampusafhankelijke cognitie en de darmmicrobiota (NeuroFit)

Hoofdonderzoeksvraag: Heeft lichaamsbeweging een impact op de globale cognitie, de hippocampus-afhankelijke geheugenfunctie en de darmmicrobiota in een menselijke populatie van middelbare leeftijd?

Middelbare leeftijd is een kritieke tijd voor cognitieve/stemmingsveranderingen en gaat vooraf aan prodromale dementie, die wordt gemedieerd door veranderingen in neuroplasticiteit en veranderde darmmicrobiota. Deze periode van de levensduur wordt ook geassocieerd met gewichtstoename, afname van de stofwisseling en fysieke fitheid. Toch is het onduidelijk of cognitieve en stemmingswisselingen kunnen worden verbeterd als reactie op lichaamsbeweging en de rol van de darmmicrobiota.

De hippocampus speelt een rol bij cognitie en stemming en is kwetsbaar voor darm-gemedieerde en metabole veranderingen. Het is in staat gedurende het hele leven nieuwe neuronen te genereren uit neurale stamcellen. Dit is een aanpasbaar proces van neuroplasticiteit, volwassen hippocampale neurogenese (AHN) genaamd, dat met de leeftijd afneemt in de hersenen van mensen en knaagdieren. Oefening is een krachtige versterker van AHN en vermindert tekorten in de verouderde hersenen. Knaagdierstudies hebben aangetoond dat AHN ten grondslag ligt aan antidepressieve effecten en bepaalde vormen van geheugen. In het bijzonder patroonscheiding, het vermogen om onderscheid te maken tussen vergelijkbare ervaringen of omgevingen. Een verminderd vermogen om patronen te scheiden is duidelijk bij oudere personen en is een vroeg symptoom bij milde cognitieve stoornissen, die zich op middelbare leeftijd kunnen voordoen. Bovendien is aangetoond dat de patroonscheiding verstoord is en dat de AHN afnam bij verwanten van middelbare leeftijd in vergelijking met jonge ratten. Patroonscheiding is ook geïmpliceerd als kritisch gevoelig voor lichaamsbeweging. Het potentieel van lichaamsbeweging om een ​​tekort aan AHN en patroonscheiding op middelbare leeftijd te voorkomen of om te keren, is echter nog niet onderzocht. Een grote leemte in kennis is de identificatie van de mechanismen die ten grondslag liggen aan cognitieve stoornissen op middelbare leeftijd, en hoe modulerende factoren, zoals lichaamsbeweging, deze zouden kunnen verzwakken.

De onderzoekers stellen voor dat de samenstelling van de darmmicrobiota en hun metabolieten op middelbare leeftijd een verminderde AHN en patroonscheiding kunnen voorspellen, die kan worden gered / verbeterd door oefening, en is dus een belangrijk mechanistisch doelwit voor onderzoek. Ter ondersteuning wordt veroudering geassocieerd met een afname van de gastro-intestinale functie en een verandering in de samenstelling van de microbiota. Middelbare leeftijd is bijzonder kwetsbaar voor veranderingen in de samenstelling van de darmmicrobiota en metabolieten in combinatie met neuro-inflammatie bij muizen, en dat deze effecten worden gewijzigd als reactie op prebiotische suppletie. Een veranderde darmmicrobiota wordt geassocieerd met een slecht humeur/depressief gedrag door metabole veranderingen, en kiemvrije muizen vertonen een afwijkende toename van neurogenese. Bovendien tonen voorlopige gegevens aan dat uitputting van de darmmicrobiota (geïnduceerd door langdurige toediening van antibiotica) leidt tot een afname van patroonscheiding en AHN, zij het bij jonge volwassen ratten.

Steeds meer bewijs suggereert dat lichaamsbeweging de microbiële samenstelling van de darm en serummetabolieten kan veranderen. Interessant is dat mensen en ratten na inspanning dezelfde metabole signatuur in plasma vertonen. Bovendien zijn de effecten van lichaamsbeweging op metabole profielen overdraagbaar via fecale microbiota-transplantatie (FMT). Aangezien de darmmicrobiota (i) gevoelig is voor lichaamsbeweging en leeftijd, (ii) AHN reguleert en (iii) betrokken is bij patroonscheiding en stemming, stellen de onderzoekers voor dat de darmmicrobioom-AHN-communicatie belangrijk is bij het handhaven van de integriteit van de hippocampus en cognitief functioneren. functioneren op middelbare leeftijd.

Doel Het algemene doel van de NeuroFit-studie is het ontwikkelen en testen van de impact van een groepsgebaseerde oefeninterventie om specifieke darmmicrobiota en metabole kenmerken te identificeren die cognitieve en stemmingsveranderingen bij volwassenen van middelbare leeftijd kunnen beïnvloeden.

Hypothese Verminderde patroonscheiding op middelbare leeftijd kan worden hersteld/verbeterd door lichaamsbeweging die gepaard gaat met veranderingen in de darmmicrobiota en verwante metabolieten.

Doelstellingen De NeuroFit studie heeft 3 hoofddoelstellingen.

1. Bepaal de impact van een 12 weken durende oefeninterventie (30 minuten, 3 dagen per week) in vergelijking met een controlegroep (voortgezet gewoontegedrag) bij gezonde deelnemers van middelbare leeftijd op cognitie en stemming.
2. Identificeer specifieke darmmicrobiota en metabole kenmerken op middelbare leeftijd die reageren op lichaamsbeweging en voorspellend zijn voor cognitieve en stemmingswisselingen in een gerandomiseerde gecontroleerde studie.
3. Beoordeel de impact van lichaamsbeweging op neuropsychiatrische symptomen, serum-BDNF, inname via de voeding, kwaliteit van leven, gebruikelijke fysieke activiteit, cardio-respiratoire fitheid, antropometrie en cardiometabole gezondheid op cognitie en stemming.