Влияние упражнений на когнитивные функции, зависящие от гиппокампа, и кишечную микробиоту (NeuroFit)

Основной вопрос исследования: влияют ли упражнения на глобальное познание, функцию памяти, зависящую от гиппокампа, и микробиоту кишечника у людей среднего возраста?

Средний возраст является критическим временем для когнитивных изменений/изменений настроения и предшествует продромальной деменции, которая опосредована изменениями в нейропластичности и изменением кишечной микробиоты. Этот период жизни также связан с увеличением веса, снижением обмена веществ и физической формы. Тем не менее, неясно, могут ли когнитивные изменения и изменения настроения улучшиться в ответ на физические упражнения и роль кишечной микробиоты.

Гиппокамп играет роль в познании и настроении и уязвим для опосредованных кишечником и метаболических изменений. Он способен генерировать новые нейроны из нейральных стволовых клеток на протяжении всей жизни. Это модифицируемый процесс нейропластичности, называемый нейрогенезом гиппокампа взрослых (AHN), который уменьшается с возрастом в мозге человека и грызунов. Упражнения являются сильным усилителем AHN и ослабляют дефицит в пожилом мозге. Исследования на грызунах показали, что AHN лежит в основе антидепрессивных эффектов и некоторых форм памяти. В частности, разделение шаблонов, способность различать похожие переживания или окружение. Снижение способности разделять паттерны проявляется у пожилых людей и является ранним симптомом легких когнитивных нарушений, которые могут проявиться в среднем возрасте. Более того, было показано, что разделение паттернов нарушено, а AHN снижен у крыс среднего возраста по сравнению с молодыми крысами. Разделение паттернов также считается критически чувствительным к упражнениям. Тем не менее, потенциал физических упражнений для предотвращения / устранения дефицита AHN и разделения паттернов в среднем возрасте еще не исследовался. Основным пробелом в знаниях является выявление механизмов, лежащих в основе когнитивных нарушений в среднем возрасте, и того, как модулирующие факторы, такие как физические упражнения, могут их ослабить.

Исследователи предполагают, что состав кишечной микробиоты и ее метаболитов в среднем возрасте может предсказать снижение AHN и разделения паттернов, которые можно исправить/улучшить с помощью упражнений, и, таким образом, это ключевая механистическая цель для исследования. Кроме того, старение связано со снижением функции желудочно-кишечного тракта и изменением состава микробиоты. Средний возраст особенно уязвим для изменений состава и метаболитов кишечной микробиоты в сочетании с нейровоспалением у мышей, и что эти эффекты модифицируются в ответ на добавление пребиотиков. Измененная микробиота кишечника связана с плохим настроением/депрессивным поведением из-за метаболических изменений, а у стерильных мышей наблюдается аберрантное усиление нейрогенеза. Более того, предварительные данные показывают, что истощение микробиоты кишечника (вызванное длительным приемом антибиотиков) приводит к уменьшению разделения паттернов и AHN, хотя и у молодых взрослых крыс.

Накопленные данные свидетельствуют о том, что физические упражнения могут изменить микробный состав кишечника и метаболиты сыворотки. Интересно, что у человека и крысы после тренировки обнаруживаются одинаковые метаболические признаки в плазме. Более того, влияние упражнений на метаболические профили передается через трансплантацию фекальной микробиоты (ТФМ). Учитывая, что кишечная микробиота (i) чувствительна к физическим упражнениям и возрасту, (ii) регулирует AHN и (iii) участвует в разделении паттернов и настроении, исследователи предполагают, что связь кишечного микробиома с AHN важна для поддержания целостности гиппокампа и когнитивных функций. функционировать в среднем возрасте.

Цель Общая цель исследования NeuroFit состоит в том, чтобы разработать и проверить влияние групповых упражнений на выявление специфической кишечной микробиоты и метаболических признаков, которые могут влиять на когнитивные изменения и изменения настроения у взрослых среднего возраста.

Гипотеза Уменьшенное разделение паттернов в среднем возрасте может быть восстановлено/улучшено с помощью физических упражнений, сопровождающихся изменениями в микробиоте кишечника и связанных с ней метаболитах.

Цели Исследование NeuroFit преследует 3 основные цели.

1. Определите влияние 12-недельного вмешательства в виде упражнений (30 минут, 3 дня в неделю) по сравнению с контрольной группой (продолжающееся привычное поведение) у здоровых участников среднего возраста на когнитивные функции и настроение.
2. Определите специфическую микробиоту кишечника и метаболические сигнатуры в среднем возрасте, которые реагируют на физические упражнения и предсказывают изменения когнитивных функций и настроения в рандомизированном контролируемом исследовании.
3. Оценить влияние физических упражнений на нейропсихиатрические симптомы, уровень BDNF в сыворотке, потребление пищи, качество жизни, обычную физическую активность, кардиореспираторную выносливость, антропометрию и кардиометаболическое здоровье на когнитивные функции и настроение.