menü (Magyar)

felett: © ISTOCK.COM, grivina

napi egy órán keresztül, heti öt napon keresztül, a japán Szapporói Hokkaido Egyetem Hiroshi Maejima élettani laboratóriumában lévő egerek megütötték a futópadot. A kutató célja, hogy az állatok kövessék az edzésprogramot, nem az izomtömeg vagy a kitartás mérése. Azt akarja tudni, hogy a testmozgás hogyan befolyásolja az agyukat.

A kutatók már régóta felismerték, hogy a testmozgás élesíti bizonyos kognitív készségeket., Maejima és kollégái valóban azt találták, hogy a rendszeres fizikai aktivitás javítja az egerek azon képességét, hogy megkülönböztessék az új tárgyakat azoktól, amelyeket korábban láttak. Az elmúlt 20 évben a kutatók elkezdték elérni ezen előnyök gyökerét, olyan tanulmányokkal, amelyek a hippokampusz térfogatának növekedésére, az új neuronok fejlődésére, valamint az erek beszivárgására utalnak az agyba. Maejima és mások kezdenek otthon lenni az epigenetikai mechanizmusokon, amelyek a fizikai aktivitás által előidézett neurológiai változásokat hajtják végre.,

októberben a Maejima csapata arról számolt be, hogy a futtatott rágcsálók agya a normálisnál nagyobb hiszton-acetilációval rendelkezett a hippokampuszban, az agyterület a tanulás és a memória székhelyének tekintette.1 az epigenetikai jelek a Bdnf, az agyból származó neurotróf faktor (BDNF) génjének magasabb expresszióját eredményezték. Úgy gondolják, hogy az új idegsejtek növekedésének és érlelésének támogatásával a BDNF elősegíti az agy egészségét, és magasabb szintje korrelál az egerek és az emberek jobb kognitív teljesítményével.

az állat-és humán vizsgálatokból származó munka előnyeire vonatkozó rengeteg adat birtokában a klinikusok elkezdték felírni a testmozgást neurodegeneratív betegségekben, például Parkinson-kórban és Alzheimer-kórban szenvedő betegeknek, valamint más agyi rendellenességekben szenvedőknek, az epilepsziától a szorongásig. A neurodegeneratív betegségek, a depresszió, sőt az öregedés gyakorlati beavatkozásainak számos klinikai vizsgálata folyamatban van. Az ígéretes eredmények elősegíthetik a testmozgás neuroterápiaként történő alkalmazását.,

“senki sem hiszi, hogy a testmozgás mágikus golyó lesz” – mondja Kirk Erickson, a Pittsburgh-i Egyetem Kognitív pszichológusa. “De ez nem jelenti azt, hogy nem kellene megtennünk.,”

A test-agy kapcsolat

az 1990-es évek, akkor-postdoc Henriette van Praag, valamint más tagok Rozsdás Gage laborban a Salk Intézet Biológiai Tanulmányok, La Jolla, Kalifornia, lenyűgözte a közelmúlt eredményeit a csoport mutatja, hogy egerek, akinek a ketrecek voltak a játékok, illetve futó kerekek fejlett több új neuronok a hippocampus, agyi terület fontos a tanulás, memória, mint az egerek élnek kevesebb-stimuláló burkolatok.

lásd “laboratóriumi játékok”

Van Praag meg akarta határozni, hogy a dúsított környezet melyik eleme volt a legnagyobb hatással az agyra., Volt néhány egér, aki megtanult úszni egy víz labirintusban, míg mások nyílt vízben úsztak, futókeréken futottak, vagy több más Egerrel érintkeztek. 12 nap elteltével az új neuronok fejlődése a legnagyobb volt az egércsoportban, amely futott: kétszer annyi új Neuron volt, mint egér a labirintusban vagy a vízben.2

A követéses tanulmány néhány hónappal később, van Praag, valamint a kollégák azt mutatta, hogy a neurogenezis felkeltette által fut a kerék korrelál az egerek képes emlékezni a helyét a rejtett platform egy tartály víz., A futott egerek agyában a szinaptikus kapcsolatok nagyobb átszervezése is volt, mint az egerekből, amelyek nem futottak, ami arra utal, hogy a testmozgás befolyásolja a plaszticitást.3 “a testmozgás és a neurogenezis kutatásának egész sora innen nőtt” – mondja van Praag, aki az eredmények látása után rendszeresen kocogni kezdett.

az elmúlt két évtizedben a kutatók számos molekuláris mechanizmust azonosítottak a gyakorlatnak a megismerésre gyakorolt hatására., A testmozgás, tanulmányok kimutatták, vezet a kibocsátás a fehérjék és más molekulák izom -, zsír – és májszövet, amelyek befolyásolhatják a BDNF és más szerek, hogy ösztönözze a neurogenesis, sebesség új-neuron érés, elősegíti az agy vascularization, sőt növeli a hangerőt a hippocampus emberben.

A testmozgás hatása

A fizikai aktivitás növeli az agy hippokampuszának térfogatát, és javítja a tanulást és a memóriát egerekben és emberekben. Az egérkutatások összekapcsolták ezeket a hatásokat az új neuronok növekedésével és érlelésével., Most a kutatók kezdik feltárni azokat a molekuláris mechanizmusokat, amelyek összekapcsolják a testmozgást ezekkel a kognitív előnyökkel.

agyi eredetű neurotróf faktor

A testmozgás befolyásolja a neurotrofinok, a neuronok proliferációját elősegítő fehérjék szintjét, és támogatja azok működését. A fizikai aktivitás fokozza a DNS-demetilációt a Bdnf gén promoter régiójában, növelve a neurogenezist fokozó jelátviteli tényező expresszióját., Ezenkívül úgy tűnik, hogy a hiszton-acetiláció lazítja a kromatint a Bdnf transzkripció megerősítésére.

a VÉR JELEK

Gyakorlása vezet, hogy a váladék a molekulák által izom -, zsír-sejtek, amelyek befolyásolják szintű növekedési faktorok az agy, befolyásolják a forma, a funkció, a hippocampus felgyorsításával új neuronok növekedését, növeli a hangerőt az agy régióban.

spermium

A testmozgó hím egerek spermájában nő a tanuláshoz és a memóriához kapcsolódó bizonyos mikrornák bősége., Az egerek utódai enyhe kognitív előnyöket mutatnak az ülő egerek utódaihoz képest.

a kérdés ezután a következő lett: hogyan változtatják meg ezek a tényezők a gének expresszióját az agyban? 2009-ben Hans Reul, a Bristoli Egyetem idegtudósa és kollégái közzétették az egyik első tanulmányt, amely széles körben vizsgálta az epigenetikai változásokat a testmozgásra adott válaszként. A csapat a patkányokat stresszes kihívásnak vetette alá, új ketreces környezetbe helyezve, vagy arra kényszerítve őket, hogy úszjanak egy pohár vízben., A stresszes tapasztalatok után a keréken rendszeresen futó állatok magasabb hiszton-acetilációval rendelkeztek a genomban a dentate gyrus sejtjeiben, amely a hippocampus egy része, ahol neurogenezis fordul elő. Az aktív állatok ezután kevésbé stresszesek voltak,mint az ülő társaik, amikor a stresszes környezetbe kerültek. Azok a patkányok, akik gyakoroltak, kevesebb időt töltöttek az új ketrec felfedezésével vagy a vízben küzdve, ahol ehelyett a fejükkel lebegtek a víz felett., Az eredmények arra utalnak, hogy a futás és a stressz kombinációja által kiváltott acetiláció segített az állatoknak jobban megbirkózni a későbbi stresszel.4

a testmozgás által kiváltott epigenetikai változások “figyelemre méltó képességgel rendelkeznek a szinaptikus és kognitív plaszticitás szabályozására” -mondja Fernando Gomez-Pinilla, a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem idegtudósa, aki számos hasonló tanulmányt vezetett.

Reul tanulmánya óta legalább két tucat másik számolt be acetilációról és más epigenetikai változásokról, amelyek rágcsálókban az agyhoz kötik a testmozgást. Moses Chao, a New York-i Egyetem Orvostudományi Karának molekuláris neurobiológusa és kollégái a közelmúltban megállapították, hogy a kerekeken gyakran futó egerekben magasabb a BDNF és a keton szintje, amely a májból felszabaduló zsíranyagcsere mellékterméke. A ketont nem működő egerek agyába fecskendezve gátolták a hiszton-deacetilázokat és fokozták a Bdnf expressziót a hippokampuszban., A lelet azt mutatja, hogy a molekulák hogyan tudnak átjutni a véren, átjutni a vér-agy gáton, aktiválni vagy gátolni az epigenetikus markereket az agyban.5

míg egyes kutatók a testmozgás és a kognitív bátorság közötti epigenetikai kapcsolatot vizsgálják, mások továbbra is feltárják a korábban ismeretlen kapcsolatokat. 2016-ban például van Praag, most a Floridai Atlantic University Brain Institute-ban, és a kollégák azt találták, hogy az izomsejtek által a fizikai aktivitás során szekretált cathepszin B nevű fehérje szükséges az egerekben a neurogenezis ösztönzéséhez., A felnőtt hippokampális neurális progenitor sejtek szövetkultúráiban a katepszin B fokozta a Bdnf expresszióját és fehérjeszintjét, és fokozta a doublecortin (DCX) nevű gén expresszióját, amely az idegi migrációhoz szükséges fehérjét kódolja. A katepszin B kiütéses egerek nem változtak a neurogenezisben az edzés után.

senki sem hiszi, hogy a gyakorlat mágikus golyó lesz. De ez nem jelenti azt, hogy nem kellene megtennünk.,

– Kirk Erickson, University of Pittsburgh

Van Praag csapata azt is megállapította, hogy a futópadokon futó főemlősök és emberek vérszérumszintje emelkedett a cathepsin B-ben edzés után. Négy hónapos futást követően a futópadon hetente három napig 45 percig vagy tovább, a résztvevők pontosabb képeket készítettek a memóriából, mint a vizsgálat elején, mielőtt elkezdték gyakorolni.,6

Egy maroknyi kutatási csoportok napjainkban már gondosan nézd meg a többi molekulák megjelent edzés közben, ami növeli a tevékenység a Bdnf, illetve egyéb agy-növelő gének, azt mondja, van Praag, valamint világossá vált, hogy mi történik a szervezetben befolyásolja az agy. “Erre nem gondolunk annyira, mint kellene.”

Healing action

az 1980-as évek óta az emberek tanulmányai rámutattak a testmozgás és a kognitív teljesítmény növekedése közötti kapcsolatra. Ennek a kapcsolatnak a megértése különösen fontos a neurológiai betegségben szenvedő betegek számára., A University of Southern California neurológus Giselle Petzinger évtizedek óta Parkinson-kórban szenvedő betegeket kezel, és megfigyelte, hogy azok, akik gyakorolnak, javíthatják egyensúlyukat és járásukat. Egy ilyen megfigyelés arra utalt, hogy az agy megtartja a plaszticitást a betegség tünetei után, mondja, idegi kapcsolatok alakulnak ki, hogy támogassák a motoros készségek nyereségét.

néhány évvel ezelőtt Petzinger és kollégái elkezdték tanulmányozni a Parkinson-kór egérmodelljét., A csapat megállapította, hogy az aktív egerekben több dopamin receptor található a bazális ganglionokban, a mozgás, a tanulás és az érzelem szempontjából fontos neuronális struktúrák csoportjában.A dopamin receptorok 7 szintje korrelál az agy plaszticitásával, a dopamin receptorvesztés pedig a Parkinson-kór egyik aláírási jele. A dopamin antagonistát radioaktív nyomjelzőként használva a csapat azt találta, hogy azok a betegek, akik hetente háromszor jártak egy futópadon nyolc héten keresztül, megnövelték a dopamin receptorok számát a bazális ganglionokban.,8

már az 1990-es években a vizsgálatok indirekt összefüggéseket mutattak a terhes nők fizikai aktivitása és a várandós csecsemők agya között. Például egy 1996-os tanulmány kimutatta, hogy öt éves korban az anyák gyermekei, akik a terhesség alatt rendszeresen gyakoroltak, jobban teljesítettek az általános intelligencia és a szóbeli nyelvtudás tesztjein, mint azok a gyermekek, akiknek anyja nem sokat gyakorolt (J Pediatrics, 129:856-63). Az egyesület támogatását szolgáló kutatások pedig továbbra is felhalmozódnak., 2016-ban például egy tanulmány kimutatta, hogy a fizikailag aktív anyáknak született fiúknak magasabb pontszámai voltak a matematikai és nyelvi teszteken, mint az ülő anyák fiúinak (J Matern magzati újszülött Med, 29:1414-20).

A tudósok már régóta feltételezik, hogy az utódok gyakorlat által kiváltott változásai epigenetikusak, és a legújabb kutatások kezdik alátámasztani ezt a hipotézist. Az egyik csoport 2015-ben arról számolt be, hogy három hónapos testmozgás megváltoztatta a fiatal férfiak spermájának DNS-metilációs mintáit., A csípések skizofréniával, Parkinson-kórral és más agyi rendellenességekkel (Epigenomika, doi: 10.2217/epi.15.29).

lásd a “szellemek a genomban”

a testmozgás által kiváltott génexpressziós változások további vizsgálatához Anthony Hannan, az ausztráliai Victoria-I Florey Idegtudományi és Mentális Egészségügyi Intézet munkatársa, valamint a kollégák tanulmányozták a kerekeken futó egerek spermáját, vagy más fizikai tevékenységeket végeztek. A csapat kimutatta, hogy a testmozgás számos kis RNS expressziós szintjének változását ösztönözte a hím egerek csíravonalas sejtjeiben., Ismeretes, hogy az ivarsejtekbe csomagolt kis RNS-ek befolyásolhatják az utódok anyagcseréjét, esetleg a tanulást és a memóriát is. Az apáknak született hím egerek ezekkel a spermiumváltozásokkal csökkentették a szorongási szintet, ami arra a következtetésre vezette a szerzőket, hogy a szülői testmozgás transzgenerációs hatást gyakorolhat az utódok érzelmi egészségére (Transl Psychiat, 7:e1114, 2017).,
Az év elején André Fischer, a német neurodegeneratív betegségek Központjának kísérleti neuropatológusa Göttingenben, kollégái pedig közzétették az egyik legmeggyőzőbb tanulmányt, amely kimutatta, hogy a dúsított környezetnek az agyra gyakorolt előnyei epigenetikusan átadhatók a szülőtől az utódokig. A csapat felnőtt hím egereket helyezett ketrecekbe futó kerekekkel és más játékokkal, míg unokatestvéreik egy csoportja kerekek vagy játékok nélküli ketrecekben élt., A szinaptikus kapcsolatok növekedtek az egerekben dúsított környezetben, és a csapat az aktív egerek utódainak—mind a hímeknek, mind a nőstényeknek-agyában fokozott kapcsolatokat látott. Az utódok egy kicsit gyorsabban tanultak, és egy kicsit jobb memóriával rendelkeztek, mint a hagyományos ketrecekben nevelt szülőkkel rendelkező egerek ,bár a különbségek nem voltak statisztikailag szignifikánsak (Cell Rep, 23:P546–54, 2018)., Elemezve a sperma a szülő egerek, Fischer pedig a kollégái azonosított két microRNAs—miR212, valamint miR132, mind a kapcsolódó neuron fejlesztési—, hogy úgy tűnt, hogy befolyásolja a kognitív képességek az aktív egerek utódai.
még nem világos, hogy ezek a megállapítások lefordíthatók-e az emberekre, de Fischer és kollégái tanulmányukban azt írják, hogy az eredmények fontosak lehetnek a reproduktív orvoslás szempontjából. “Az ötlet, hogy . . . a felnőttkori képzés kognitív előnyöket nyújt nemcsak az eljárás alatt álló egyén számára, hanem utódainak is lenyűgöző.,”

Petzinger az egér vizsgálatok azt is kimutatták, hogy más lehetséges mechanizmusok a testmozgás előnyei Parkinson-kóros betegek, beleértve a fenntartó dendritic tüskék, az apró előrejelzések ága idegsejtek kapni elektromos bemenet más neuronok a közelben, valamint a szinapszisok mentén ezek a tüskék.,9 Ezek a hatások jelennek meg, hogy módosítsa a szinaptikus kapcsolatok belül az egerek agyát, majd módosítsa az állatok betegség progresszióját, azt mondja, Petzinger, aki csak befejezek egy próba segítségével gyakorlat cél kognitív zavar a Parkinson-kór.

a vényköteles testmozgás előnyös lehet az Alzheimer-kórban szenvedő betegek vagy a betegség kialakulásának kockázatának kitett egyének számára is. Számos tanulmány azt mutatja, hogy a fizikai aktivitás ellensúlyozhatja a betegség kialakulásának fokozott kockázatát az APOE-ε4 allélt hordozó egyének körében—ez a leggyakoribb génvariáns, amely a betegség késői kezdetéhez kapcsolódik., A legfrissebb tanulmányok szerint a testmozgás leküzdheti a betegséggel kapcsolatos agyi romlást.

a testmozgás idegrendszerre gyakorolt hatásának tanulmányozása segíthet a kutatóknak azonosítani a legjobb és leghatékonyabb stratégiát az agy egészségének fenntartása érdekében, ahogy öregszünk.,

—Gizella Petzinger, University of Southern California

2018-Ban van Praag, valamint a kutatók a Harvard Medical School, MIT a Massachusetts-i Általános Kórház, a Dana-Farber rákkutató Intézet, a Salk Intézet, megjelent egy egér tanulmány megállapította, hogy sem a neuroprotektív gyógyszer, sem a génterápia, hogy overproduce WNT3, egy fehérje, amely már kapcsolódik a neurogenezis, fordított demens. Mégis, amikor az egereket engedték gyakorolni, kognitív teljesítményük javult., Amikor a csapat kombinálta a neuroprotektív gyógyszert olyan kezelésekkel, amelyek túlexpresszálják a Bdnf gént az egerek agyában, amelyek nem gyakoroltak, kognitív teljesítményük javulása megegyezett azokkal az egerekkel, amelyek hozzáférést kaptak egy futó kerékhez.10 a munka, mondja van Praag, utat nyújthat a neurodegeneratív betegségben szenvedő betegek kezelésére, akik túl gyengék a testmozgáshoz.

Lásd a “a Testmozgás Előnyei, hogy a Demencia Lehet Kémiailag”

Az eredmény is támogatást nyújt az 58 klinikai vizsgálatok jelenleg végzett gyakorlat, a megismerés, valamint az Alzheimer-kór., Közel 100 folyamatban lévő vizsgálat, köztük Petzinger vizsgálata, hogy a testmozgás milyen szerepet játszik a Parkinson-kór tüneteinek enyhítésében, és még több százan vizsgálják a testmozgást, mint a depresszió elleni beavatkozást. Egyes kutatók még a testmozgás öregedésre gyakorolt hatásait is tesztelik.

“az aktív életmód nem fogja a 70 éves agyat 30 éves agysá alakítani” – mondja Petzinger. “De a testmozgás idegrendszerre gyakorolt hatásának tanulmányozása segíthet a kutatóknak azonosítani a legjobb és leghatékonyabb stratégiát-legyen az egyedül végzett tevékenység vagy kábítószerekkel párosított tevékenység—, hogy fenntartsák az agy egészségét, ahogy öregszünk.,”

1. H. Maejima et al., “A testmozgás és az alacsony szintű GABAA receptor gátlás modulálja a mozgásszervi aktivitást és a BDNF expresszióját a hippocampus epigenetikai szabályozásának változásai kísérik”, Neurosci Lett, 685:18-23, 2018.
2. H. van Praag et al., “Running increases cell proliferation and neurogenesis in the adult mouse dentate gyrus,” Nat Neurosci, 2:266-70, 1999.
3. H. van Praag et al., “Running enhances neurogenesis, learning, and long-term potencization in egerek,” PNAS, 96:13427-31, 1999.
4. A. Collins et al.,, “A testmozgás javítja a kognitív válaszokat a pszichológiai stresszre az epigenetikai mechanizmusok és a génexpresszió fokozása révén a dentate gyrusban”, PLOS ONE, 4: e4330, 2009.
5. S. F. Sleiman et al., “A gyakorlat elősegíti az agyból származó neurotróf faktor (BDNF) kifejeződését a keton test β-hidroxi-butirát,” eLife, 5:e15092, 2016.
6. H. Y. Moon et al., “A futás által indukált szisztémás katepszin B szekréció a memóriafunkcióhoz kapcsolódik” Cell Metab, 24:332-40, 2016.
7. B. E. Fisher et al.,, “Exercise induced behavioral recovery and neuroplasticity in the 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridin-lesioned mouse basal ganglions,” J Neuro Res, 77: 378-90, 2004.
8. B. E. Fisher et al., “A futópad gyakorlása növeli a striatális dopamin D2 receptorkötési potenciált korai Parkinson-kórban szenvedő betegeknél” NeuroReport, 24:509-14, 2013.
9. W. A. Toy et al.,, “Futópad gyakorlat megfordítja dendritikus gerinc elvesztése közvetlen és közvetett striatális közepes tüskés neuronok az 1-metil-4-fenil-1,2,3,6-tetrahidropiridin (MPTP) egér modell a Parkinson-kór,” Neurobiol Dis, 63:201-09, 2014.
10. S. H. Choi et al., “Combined adult neurogenesis and BDNF imiting exercise effects on cognition in an Alzheimer’ s mouse model, ” Science, 361:eaan8821, 2018.