Wpływ ćwiczeń na funkcje poznawcze zależne od hipokampa i mikroflorę jelitową (NeuroFit)

Główne pytanie badawcze: Czy ćwiczenia fizyczne mają wpływ na globalne funkcje poznawcze, funkcję pamięci zależną od hipokampa oraz mikroflorę jelitową w populacji ludzi w średnim wieku?

Wiek średni jest krytycznym okresem dla zmian poznawczych/nastroju i poprzedza otępienie prodromalne, w którym pośredniczą zmiany neuroplastyczności i zmieniona mikroflora jelitowa. Ten okres życia wiąże się również z przyrostem masy ciała, spadkiem metabolizmu i sprawności fizycznej. Jednak nie jest jasne, czy zmiany funkcji poznawczych i nastroju można złagodzić w odpowiedzi na ćwiczenia i rolę mikroflory jelitowej.

Hipokamp odgrywa rolę w procesach poznawczych i nastroju i jest podatny na zmiany za pośrednictwem jelit i zmiany metaboliczne. Jest w stanie generować nowe neurony z nerwowych komórek macierzystych przez całe życie. Jest to modyfikowalny proces neuroplastyczności zwany neurogenezą hipokampa dorosłych (AHN), który zmniejsza się wraz z wiekiem w mózgu człowieka i gryzonia. Ćwiczenia są silnym wzmacniaczem AHN i łagodzą deficyty w starzejącym się mózgu. Badania na gryzoniach wykazały, że AHN leży u podstaw działania przeciwdepresyjnego i niektórych form pamięci. W szczególności separacja wzorców, umiejętność rozróżniania podobnych doświadczeń lub środowisk. Zmniejszona zdolność do oddzielania wzorców jest widoczna u osób starszych i jest wczesnym objawem łagodnych zaburzeń poznawczych, które mogą pojawić się w średnim wieku. Ponadto wykazano, że separacja wzorców jest osłabiona, a AHN zmniejsza się u osobników w średnim wieku w porównaniu z młodymi szczurami. Separacja wzorców została również uznana za krytycznie wrażliwą na ćwiczenia. Jednak potencjał ćwiczeń w zapobieganiu/odwracaniu deficytu AHN i separacji wzorców w średnim wieku nie został jeszcze zbadany. Główną luką w wiedzy jest identyfikacja mechanizmów leżących u podstaw zaburzeń poznawczych w średnim wieku oraz tego, w jaki sposób czynniki modulujące, takie jak ćwiczenia, mogą je osłabiać.

Badacze sugerują, że skład mikroflory jelitowej i jej metabolitów w średnim wieku może przewidywać zmniejszoną AHN i separację wzorców, które można uratować/poprawić poprzez ćwiczenia, a zatem jest to kluczowy cel mechanistyczny do badań. Na poparcie, starzenie się wiąże się ze spadkiem funkcji przewodu pokarmowego i zmianą składu mikroflory. Wiek średni jest szczególnie podatny na zmiany składu mikroflory jelitowej i zmiany metabolitów w połączeniu z zapaleniem nerwów u myszy, a efekty te są modyfikowane w odpowiedzi na suplementację prebiotykami. Zmieniona mikroflora jelitowa jest związana ze złym nastrojem/zachowaniami depresyjnymi poprzez zmiany metaboliczne, a myszy wolne od drobnoustrojów wykazują nieprawidłowy wzrost neurogenezy. Co więcej, wstępne dane pokazują, że wyczerpanie mikroflory jelitowej (wywołane długotrwałym podawaniem antybiotyków) prowadzi do zmniejszenia separacji wzorców i AHN, chociaż u młodych dorosłych szczurów.

Coraz więcej dowodów sugeruje, że ćwiczenia fizyczne mogą zmieniać skład mikrobiologiczny jelit i metabolity w surowicy. Co ciekawe, ludzie i szczury wykazują tę samą sygnaturę metaboliczną w osoczu po wysiłku. Co więcej, wpływ ćwiczeń na profile metaboliczne jest przenoszony poprzez przeszczep mikroflory kałowej (FMT). Biorąc pod uwagę, że mikroflora jelitowa (i) jest wrażliwa na wysiłek fizyczny i wiek, (ii) reguluje AHN oraz (iii) bierze udział w separacji wzorców i nastroju, badacze sugerują, że komunikacja między mikrobiomem jelitowym a AHN jest ważna dla utrzymania integralności hipokampa i funkcji poznawczych. funkcjonować w wieku średnim.

Cel Ogólnym celem badania NeuroFit jest opracowanie i przetestowanie wpływu ćwiczeń grupowych w celu zidentyfikowania specyficznej mikroflory jelitowej i sygnatur metabolicznych, które mogą wpływać na funkcje poznawcze i zmiany nastroju u osób dorosłych w średnim wieku.

Hipoteza Zmniejszoną separację wzorców w średnim wieku można uratować/poprawić poprzez ćwiczenia, którym towarzyszą zmiany w mikroflorze jelitowej i związanych z nią metabolitach.

Cele Badanie NeuroFit ma 3 główne cele.

1. Określenie wpływu 12-tygodniowej interwencji ruchowej (30 minut, 3 dni w tygodniu) w porównaniu z grupą kontrolną (kontynuacja nawykowego zachowania) u zdrowych uczestników w średnim wieku na funkcje poznawcze i nastrój.
2. Zidentyfikuj specyficzną mikroflorę jelitową i sygnatury metaboliczne w średnim wieku, które reagują na ćwiczenia i przewidują zmiany funkcji poznawczych i nastroju w randomizowanym badaniu kontrolowanym.
3. Oceń wpływ ćwiczeń na objawy neuropsychiatryczne, BDNF w surowicy, spożycie diety, jakość życia, nawykową aktywność fizyczną, wydolność krążeniowo-oddechową, antropometrię i zdrowie kardiometaboliczne na funkcje poznawcze i nastrój.