Ricerche

Stanno aumentando le evidenze che l'esercizio fisico può migliorare la funzione cerebrale e ritardare o prevenire l'insorgenza di malattie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer (MA) e il Parkinson. Nonostante i meccanismi sottostanti rimangano poco chiari, ricerche recenti suggeriscono che l'attivazione indotta dall'esercizio dei sistemi periferici come muscoli, intestino, fegato e tessuto adiposo, può influire sulla plasticità neurale.

Un numero speciale di Brain Plasticity presenta nuove ricerche e informazioni sulla plasticità neurale e sul ruolo dei fattori periferici nella salute cognitiva.

"Sono stati identificati almeno una dozzina di fattori periferici che influenzano i livelli di neurotrofina, la neurogenesi adulta, l'infiammazione, la plasticità sinaptica e la funzione della memoria", ha spiegato la redattrice della rivista Henriette Van Praag PhD, della Florida Atlantic University.

Si è scoperto che la catepsina B (CTSB), una miochina, e il 'fattore neurotrofico derivato dal cervello' (BNDF) possiedono effetti neuroprotettivi solidi. In un nuovo studio presentato nell'edizione speciale, gli investigatori hanno cercato di chiarire se aumentare l'intensità dell'esercizio aerobico può aumentare la quantità di CTSB e BDNF circolanti nel sangue. Sedici giovani soggetti sani hanno fatto esercizio aerobico su tapis roulant alla massima capacità e poi al 40%, 60% e 80% della capacità.

CTSB e BDNF circolanti sono stati misurati nel sangue prelevato dopo ogni sessione di esercizio e sono state misurate la proteina CTSB, la proteina BDNF e l'espressione dell'mRNA nel tessuto scheletrico. I ricercatori hanno scoperto che l'esercizio ad alta intensità eleva la CTSB circolante nei giovani adulti immediatamente dopo l'esercizio e che il tessuto muscolare scheletrico esprime sia messaggi che proteine ​​di CTSB e BDNF.

"CTSB e BDNF sono obiettivi terapeutici promettenti che possono ritardare l'insorgenza e la progressione del deterioramento cognitivo", ha affermato l'autore senior Jacob M. Haus PhD, della University of Michigan. "Sono necessari altri studi per chiarire i meccanismi che regolano il loro rilascio, l'elaborazione e il ruolo specifico del tipo di fibra nel tessuto muscolare scheletrico".

Il numero speciale condivide anche una nuova ricerca secondo cui la CTSB può avere un ruolo nel controllo cognitivo modulando la velocità di elaborazione e che l'esercizio di intervallo a intensità sia moderata che alta aumenta i livelli sierici di BDNF e le prestazioni della memoria di lavoro nelle donne adulte.

Cinque articoli di revisione coprono la comunicazione tra organi di muscoli, fegato, tessuto adiposo, microbioma intestinale e cervello. Mentre si sapeva che l'esercizio fisico protegge il sistema nervoso centrale, si è scoperto solo di recente che ciò dipende dalla capacità endocrina del muscolo scheletrico.

Nella loro revisione, i coautori Mamta Rai PhD e Fabio Demontis PhD, entrambi del St. Jude Children's Research Hospital, evidenziano l'impatto di miochine, metaboliti e di altri fattori non convenzionali che mediano gli effetti della comunicazione muscolo-cervello e muscolo-retina sulla neurogenesi, sulla sintesi dei neurotrasmettitori, sulla proteostasi, sull'umore, sul sonno, sulla funzione cognitiva e sul comportamento di alimentazione dopo l'esercizio.

Essi sollevano anche la possibilità che le miochine dannose derivanti dall'inattività e dagli stati di malattie muscolari possano diventare un nuovo obiettivo per un intervento terapeutico:

"Proponiamo che adattare la segnalazione del sistema muscolo-sistema nervoso centrale, modulando le miochine e i miometaboliti, ci permette di combattere la neurodegenerazione legata all'età e le malattie cerebrali che sono influenzate dai segnali del sistema", hanno affermato.

Uomini e donne mostrano differenze nella loro risposta biologica alle attività fisiche e anche nella loro vulnerabilità all'insorgenza, alla progressione e agli esiti delle malattie neurodegenerative. Una revisione di Constanza J. Cortes PhD, dell'Università dell'Alabama di Birmingham e Zurine de Miguel PhD, della California State University, discute la ricerca emergente sulle differenze specifiche del sesso nella risposta del sistema immunitario all'esercizio fisico, come potenziale meccanismo per mezzo del quale l'attività fisica influisce sul cervello.

"I risultati individuali suggeriscono che la risposta immunitaria all'esercizio fisico potrebbe essere maggiore nelle femmine, ma sono necessari ulteriori studi", hanno osservato le autrici. "Sono necessarie ricerche interdisciplinari che integrano neuroscienze, fisiologia dell'esercizio e geroscienza per spiegare le differenze sessuali nell'invecchiamento cognitivo e nelle malattie neurodegenerative legate all'età e per sviluppare nuovi obiettivi terapeutici".

Sono inoltre state fatte revisioni delle ricerche sul dialogo incrociato tra il cervello e il tessuto adiposo, in particolare su un ormone che può attraversare la BBB e che ha dimostrato di migliorare la funzione neuronale nei modelli animali del MA, sulle evidenze in crescita che la neurogenesi può essere regolata dal microbioma intestinale, e sugli effetti dell'esercizio e della dieta sulla segnalazione del BDNF nell'ippocampo, che suggeriscono approcci al trattamento delle condizioni neurodegenerative.

"La ricerca raccolta in questo numero conferma l'importanza dell'esercizio per la funzione della memoria", ha dichiarato la redattrice Christiane D. Wrann PhD/DVM, del Massachusetts General Hospital e della Harvard Medical School. “Siamo lieti di condividere questo entusiasmante numero speciale. Nei prossimi anni probabilmente saranno scoperte molte più molecole sistemiche rilevanti per il cervello e potrebbero fornire una base per nuovi approcci terapeutici alle malattie neurodegenerative".