Artikel zur Langlebigkeit

Gedächtnis-Biomarker bestätigen, dass Aerobic-Übungen die Kognition bei älteren Erwachsenen verbessern

Gedächtnis-Biomarker bestätigen, dass Aerobic-Übungen die Kognition bei älteren Erwachsenen verbessern
  • Die Forscher untersuchten drei Biomarker, die mit Gedächtnis und Lernen zusammenhängen, und wie sich Aerobic-Übungen mit zunehmendem Alter auf sie auswirken.

  • Diese drei waren: Myokin Cathepsin B (CTSB), aus dem Gehirn stammender neurotropher Faktor (BDNF) und Klotho, ein „Langlebigkeits“-Protein.

  • Die CTSB-Werte waren nach einem 26-wöchigen strukturierten Aerobic-Training bei älteren Erwachsenen mit einem Risiko für die Alzheimer-Krankheit erhöht.

  • CTSB kann als Marker für kognitive Veränderungen nützlich sein, die für die Funktion des Hippocampus nach körperlicher Betätigung in einer demenzgefährdeten Bevölkerung relevant sind.

Dieser Artikel wurde auf EurekAlert.org veröffentlicht:

Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass körperliche Aktivität und körperliches Training den Ausbruch der Alzheimer-Krankheit (AD) verzögern oder verhindern können. Bei alternden Menschen erhöht Aerobic-Training das Volumen der grauen und weißen Substanz, steigert die Durchblutung und verbessert die Gedächtnisfunktion. Die Fähigkeit, die Auswirkungen von körperlicher Betätigung auf systemische Biomarker zu messen, die mit dem Risiko für AD verbunden sind, und sie mit wichtigen Stoffwechselveränderungen in Zusammenhang zu bringen, kann die Präventions-, Überwachungs- und Behandlungsbemühungen fördern. Es fehlen jedoch systemische Biomarker, die die Auswirkungen von körperlicher Betätigung auf die Gehirnfunktion messen und einen Zusammenhang mit relevanten Stoffwechselreaktionen herstellen können.

Um dieses Problem anzugehen, haben Henriette van Praag, Ph.D., vom Schmidt College of Medicine and Brain Institute der Florida Atlantic University und Ozioma Okonkwo, Ph.D., Wisconsin Alzheimer's Disease Research Center und Department of Medicine der University of Wisconsin-Madison, zusammengearbeitet und ihre Mitarbeiter testeten die Hypothese, dass drei spezifische Biomarker, die an Lernen und Gedächtnis beteiligt sind, bei älteren Erwachsenen nach körperlicher Betätigung zunehmen und mit Kognitions- und Metabolomics-Markern der Gehirngesundheit korrelieren. Sie untersuchten das Myokin Cathepsin B (CTSB), den aus dem Gehirn abgeleiteten neurotrophen Faktor (BDNF) und Klotho sowie die Metabolomik, die zunehmend genutzt wird, um biochemische Wege zu verstehen, die von AD beeinflusst werden können.

Forscher führten eine Metabolomik-Analyse in Blutproben von 23 asymptomatischen Erwachsenen im späten mittleren Alter mit familiärem und genetischem Risiko für AD durch (Durchschnittsalter 65 Jahre, 50 Prozent weiblich), die an der Pilotstudie „aeRobic Exercise And Cognitive Health (REACH)“ teilnahmen " (NCT02384993) an der University of Wisconsin. Die Teilnehmer wurden in zwei Gruppen eingeteilt: normale körperliche Aktivität (UPA) und verstärkte körperliche Aktivität (EPA). Die EPA-Gruppe absolvierte 26 Wochen lang ein betreutes Laufbandtraining. Für beide Gruppen wurden zu Studienbeginn und nach 26 Wochen Blutproben entnommen.

Ergebnisse der Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift Grenzen in der Endokrinologiezeigten, dass die Plasma-CTSB-Spiegel nach diesem 26-wöchigen strukturierten Aerobic-Training bei älteren Erwachsenen mit AD-Risiko erhöht waren. Das verbale Lernen und das Gedächtnis korrelierten positiv mit der Veränderung des CTSB, hatten jedoch keinen Zusammenhang mit BDNF oder Klotho. Die vorliegende Korrelation zwischen CTSB und verbalem Lernen und Gedächtnis legt nahe, dass CTSB als Marker für kognitive Veränderungen nützlich sein könnte, die für die Hippocampusfunktion nach körperlicher Betätigung in einer demenzgefährdeten Bevölkerung relevant sind.

Die Plasma-BDNF-Spiegel sanken in Verbindung mit metabolischen Veränderungen, einschließlich einer Verringerung der Ceramide, Sphingo- und Phospholipide sowie Veränderungen der Metaboliten des Darmmikrobioms und der Redoxhomöostase. Tatsächlich wurden mehrere für AD relevante Lipidmetaboliten durch körperliche Betätigung in einer Weise verändert, die neuroprotektiv sein könnte. Serum-Klotho war unverändert, stand jedoch in Zusammenhang mit der kardiorespiratorischen Fitness.

„Unsere Ergebnisse positionieren CTSB, BDNF und Klotho als Trainingsbiomarker zur Bewertung der Wirkung von Lebensstilinterventionen auf die Gehirnfunktion“, sagte van Praag, korrespondierender Autor, außerordentlicher Professor für biomedizinische Wissenschaft am Schmidt College of Medicine der FAU und Mitglied der FAU Brain Institute und das FAU Institute for Human Health & Disease Intervention (I-HEALTH). „Bei Studien am Menschen kommen häufig teure und bildgebende Analysen des Gehirns mit geringem Durchsatz zum Einsatz, die für große bevölkerungsweite Studien nicht praktikabel sind. Systemische Biomarker, die die Wirkung von Trainingsinterventionen auf Alzheimer-bedingte Ergebnisse schnell und kostengünstig messen können, könnten zur Aufklärung von Krankheiten eingesetzt werden.“ Fortschritte zu erzielen und neue therapeutische Ziele zu entwickeln.

CTSB, ein lysosomales Enzym, wird nach dem Training vom Muskel in den Kreislauf ausgeschüttet und ist mit der Gedächtnisfunktion und der Hippocampus-Neurogenese bei Erwachsenen verbunden. Ältere Erwachsene mit kognitiver Beeinträchtigung haben niedrigere CTSB-Spiegel im Serum und Gehirn. BDNF ist ein Protein, das im Hippocampus und Kortex von Nagetieren durch Laufen hochreguliert wird und für die Neurogenese, synaptische Plastizität und Gedächtnisfunktion bei Erwachsenen wichtig ist. Klotho ist ein zirkulierendes Protein, das die Kognition und synaptische Funktion verbessern kann und mit der Widerstandsfähigkeit gegenüber neurodegenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht wird, möglicherweise durch die Unterstützung von Gehirnstrukturen, die für Gedächtnis und Lernen verantwortlich sind.

„Der positive Zusammenhang zwischen CTSB und Kognition sowie die erhebliche Modulation von Lipidmetaboliten, die an Demenz beteiligt sind, unterstützen die positiven Auswirkungen von körperlichem Training auf die Gehirnfunktion und die Gehirngesundheit bei asymptomatischen Personen mit einem Risiko für die Alzheimer-Krankheit“, sagte van Praag.

Diese Studie wurde veröffentlicht in Grenzen in der Endokrinologie im Mai 2021.

 



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