Es häufen sich Beweise, dass Bewegung die Gehirnfunktion verbessern und das Auftreten von neurodegenerativen Erkrankungen wie Alzheimer und Parkinson verzögern oder verhindern kann. Während die zugrunde liegenden Mechanismen unklar bleiben, deuten neuere Forschungsergebnisse darauf hin, dass die belastungsinduzierte Aktivierung peripherer Systeme wie Muskeln, Darm, Leber und Fettgewebe die neurale Plastizität beeinflussen kann. Eine Sonderausgabe von Brain Plasticity präsentiert neue Forschungsergebnisse und Erkenntnisse zur neuronalen Plastizität und zur Rolle peripherer Faktoren für die kognitive Gesundheit.
Mindestens ein Dutzend peripherer Faktoren wurden identifiziert, die den Neurotrophinspiegel, die Neurogenese bei Erwachsenen, Entzündungen, synaptische Plastizität und die Gedächtnisfunktion beeinflussen.“
Henriette van Praag, PhD, Co-Gast-Herausgeberin und Chefredakteurin der Zeitschrift, Charles E. Schmidt College of Medicine and Brain Institute, Florida Atlantic University
Es wurde festgestellt, dass Cathepsin B (CTSB), ein Myokin, und der aus dem Gehirn stammende neurotrophe Faktor (BNDF) robuste neuroprotektive Wirkungen besitzen. In einer neuen Studie, die in der Sonderausgabe vorgestellt wird, untersuchten die Forscher, ob eine Erhöhung der aeroben Trainingsintensität die Menge an CTSB und BDNF, die im Blut zirkulieren, erhöhen würde. Sechzehn junge gesunde Probanden absolvierten aerobe Übungen auf Laufbandbasis mit maximaler Kapazität und dann mit 40 %, 60 % und 80 % der Kapazität.
Zirkulierendes CTSB und BDNF wurden in Blutproben gemessen, die nach jeder Trainingseinheit entnommen wurden, und CTSB-Protein, BDNF-Protein und mRNA-Expression wurden im Skelettgewebe gemessen. Die Forscher fanden heraus, dass hochintensives Training das zirkulierende CTSB bei jungen Erwachsenen unmittelbar nach dem Training erhöht und dass Skelettmuskelgewebe sowohl die Botschaft als auch das Protein von CTSB und BDNF exprimiert.
„CTSB und BDNF sind vielversprechende therapeutische Ziele, die den Beginn und das Fortschreiten kognitiver Beeinträchtigungen verzögern können“, sagte der leitende Forscher Jacob M. Haus, PhD, School of Kinesiology, University of Michigan. „Zukünftige Studien sind erforderlich, um die Mechanismen aufzuklären, die ihre Freisetzung, Verarbeitung und fasertypspezifische Rolle im Skelettmuskelgewebe regulieren.“
Die Sonderausgabe teilt auch neue Forschungsergebnisse, wonach CTSB eine Rolle bei der kognitiven Kontrolle spielen kann, indem es die Verarbeitungsgeschwindigkeit moduliert, und dass sowohl moderate als auch hochintensive Intervallübungen den Serum-BDNF-Spiegel und die Arbeitsgedächtnisleistung bei jungen erwachsenen Frauen erhöhen.
Fünf Übersichtsartikel behandeln den interorganischen Crosstalk zwischen Muskel, Leber, Fettgewebe, dem Darmmikrobiom und dem Gehirn. Obwohl bekannt ist, dass Bewegung das zentrale Nervensystem schützt, wurde erst kürzlich festgestellt, dass sie von der endokrinen Kapazität der Skelettmuskulatur abhängt. In ihrem Review heben die Co-Autoren Mamta Rai, PhD, und Fabio Demontis, PhD, beide von der Abteilung für Entwicklungsneurobiologie, St. Jude Children’s Research Hospital, die Auswirkungen von Myokinen, Metaboliten und anderen unkonventionellen Faktoren hervor, die die Wirkung von Muskeln vermitteln -Gehirn- und Muskel-Retina-Kommunikation über Neurogenese, Neurotransmittersynthese, Proteostase, Stimmung, Schlaf, kognitive Funktion und Ernährungsverhalten nach dem Training.
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Sie werfen auch die Möglichkeit auf, dass schädliche Myokine, die aus Inaktivität und Muskelkrankheitszuständen resultieren, ein neuer Fokus für therapeutische Interventionen werden könnten. „Wir schlagen vor, dass die Anpassung der Muskel-Zentralnerven-Signalübertragung durch Modulation von Myokinen und Myometaboliten altersbedingte Neurodegeneration und Gehirnerkrankungen bekämpfen kann, die durch Systemsignale beeinflusst werden“, sagten sie.
Männer und Frauen zeigen Unterschiede in ihren biologischen Reaktionen auf körperliche Aktivitäten und auch in ihrer Anfälligkeit für den Beginn, das Fortschreiten und die Folgen von neurodegenerativen Erkrankungen. Eine Rezension der Co-Autoren Constanza J. Cortes, PhD, University of Alabama at Birmingham, und Zurine De Miguel, PhD, California State University, diskutiert neue Forschungsergebnisse zu den geschlechtsspezifischen Unterschieden in der Reaktion des Immunsystems auf körperliche Betätigung als potenziellen Mechanismus durch welche körperliche Aktivität das Gehirn beeinflusst.
„Einzelne Befunde deuten darauf hin, dass die Immunantwort auf körperliche Betätigung bei Frauen verstärkt sein könnte, aber es sind weitere Studien erforderlich“, stellten Dr. Cortes und Dr. De Miguel fest. „Um geschlechtsspezifische Unterschiede beim kognitiven Altern und altersbedingten neurodegenerativen Erkrankungen zu erklären und neue therapeutische Ziele zu entwickeln, ist eine disziplinübergreifende Forschung erforderlich, die Neurowissenschaften, Bewegungsphysiologie und Gerowissenschaften integriert.“
Forschung zum Cross-Talk zwischen Gehirn und Fettgewebe, insbesondere zu einem Hormon, das die BHS passieren kann und nachweislich die neuronale Funktion in Tiermodellen der Alzheimer-Krankheit verbessert; zunehmende Beweise dafür, dass die Neurogenese durch das Darmmikrobiom reguliert werden kann; und Forschung zu den Auswirkungen von Bewegung und Ernährung auf die BDNF-Signalübertragung im Hippocampus, die Ansätze zur Behandlung von neurodegenerativen Erkrankungen nahelegen, werden ebenfalls überprüft.
„Die in dieser Ausgabe gesammelten Forschungsergebnisse bestätigen die Bedeutung von Bewegung für die Gedächtnisfunktion“, sagte Co-Gastherausgeberin Christiane D. Wrann, PhD, DVM, Massachusetts General Hospital und Harvard Medical School. „Wir freuen uns, diese spannende Sonderausgabe zu teilen. In den kommenden Jahren werden wahrscheinlich noch viele weitere systemische Moleküle entdeckt, die für das Gehirn relevant sind und eine Grundlage für neue therapeutische Ansätze für neurodegenerative Erkrankungen bieten könnten.“
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