Studi presi e tradotti da Web of Science,Pubmed e Google Scholar.
Esercizio fisico e neurogenesi ippocampale: un dogma ri-esaminato lezioni apprese
L'esercizio fisico è una potente forza della natura con un potenziale significativo per estendere la longevità e migliorare la forma fisica.Viene anche sempre più usato come misura profilattica e curativa per vari disturbi fisici,come le malattie cardiovascolari e il diabete.In effetti,molti dei suoi benefici per il sistema immunitario,il sistema cardiovascolare e persino il microbioma sono ancora scoperti.Tuttavia,forse dove l'esercizio fisico può contenere il maggior potenziale è quello di aiutare a sbloccare i misteri dietro la rigenerazione neurale,la plasticità corticale e il miglioramento cognitivo.Sebbene sia noto da tempo che l'esercizio produce numerosi benefici tangibili per l'umore,la libido,la memoria spaziale e verbale e la cognizione - fattori con forti componenti neurali sottostanti - poco si sa sul perché l'esercizio abbia un effetto così profondo sul cervello.In quanto tale,questo documento affronterà il background e i risultati chiave relativi alla ricerca sulla neurogenesi,in particolare per quanto riguarda la neurogenesi mediata dall'esercizio,e le lezioni generali dettagliate che possono essere raccolte al fine di stabilire direzioni generali e linee guida per la ricerca futura.
Un cambiamento monumentale nel campo delle neuroscienze,in particolare per quanto riguarda la rigenerazione neurale e la plasticità,si è verificato dopo che è stato dimostrato per la prima volta che la corsa stimola la neurogenesi nel gyrus dentato dei topi (van Praag et al., 1999).Questo risultato inaspettato arrivò in un momento in cui il dogma sul campo ipotizzava che il numero di neuroni nel cervello rimanesse statico dopo la nascita,con solo la possibilità di diminuire in numero.Tuttavia,è stato dimostrato che dopo la proliferazione,la differenziazione e la migrazione,questi neuroni appena nati che derivano dall'esercizio fisico sono quindi incorporati nei circuiti neuronali dell'ippocampo,la regione del cervello di fondamentale importanza per il consolidamento e l'apprendimento della memoria.Ulteriori ricerche in questo corpus di lavori hanno ampliato la nostra comprensione dei fattori che possono portare a pronunciate neurogenesi,come ambienti arricchiti ed esercizio aerobico ed anaerobico,con prove che suggeriscono che l'esercizio fisico e la stimolazione di ambienti sociali e intellettuali producono gli stessi effetti cognitivi e neurali negli esseri umani ( Voss et al., 2013).Una volta che questo dogma ormai obsoleto è stato capovolto,c'era una maggiore speranza che questo corpo di ricerca potesse portare a nuove creazioni terapeutiche per i disturbi del sistema nervoso.L'esercizio fisico è attualmente un'opzione terapeutica per la depressione maggiore e aiuta anche a prevenire l'insorgenza e il contrasto della malattia di Alzheimer,della demenza e del declino cognitivo legato all'età (Laurin et al., 2001).Un potenziale mediatore tra l'esercizio fisico e questi benefici per la salute è il fenomeno della neurogenesi,che solleva l'ovvia domanda:cosa induce la neurogenesi mediata dall'esercizio fisico?Sebbene la risposta precisa non sia ancora del tutto nota,una recente pubblicazione rivede il ruolo di una molecola critica in questo processo,il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF) (Liu e Nusslock, 2018).Come membro della famiglia delle neurotrofine,il BDNF è vitale per molte delle funzioni centrali della neurogenesi,tra cui proliferazione,differenziazione, maturazione e sopravvivenza.Dato che l'interesse è stato inizialmente suscitato nel BDNF per il suo ruolo nella plasticità neurale,non sorprende scoprire la sua importanza per la neurogenesi dell'ippocampo.
A causa di un maggiore controllo sperimentale nei roditori,vari saggi genetici e biochimici hanno reso possibile la dissezione del funzionamento preciso di BDNF nella neurogenesi dell'ippocampo mediata dall'esercizio.Ad esempio, sebbene altri fattori ambientali,come un ambiente stimolante,abbiano dimostrato di portare alla neurogenesi dell'ippocampo nei roditori,il BDNF può essere unico nel suo ruolo di mediatore tra l'esercizio e la neurogenesi dell'ippocampo nel cervello dei roditori.È stato dimostrato che i derivati metabolici dai muscoli e i fattori di resistenza stimolano l'espressione di BDNF nel cervello e portano a una migliore memoria spaziale (Kobilo et al., 2011; Wrann et al., 2013; Moon et al., 2016).Dovrebbe essere importante notare,tuttavia,che sebbene BDNF svolga un ruolo importante nella plasticità neurale e nella neurogenesi dell'ippocampo,è solo una delle molte molecole in una rete in continua espansione e completa di percorsi di segnalazione che guidano la proliferazione e la differenziazione neurali.I ricercatori sono stati in grado di scoprire molte vie di segnalazione e cascate molecolari che convergono sulla neurogenesi dell'ippocampo.Mentre questo corpus di letteratura è vasto e impossibile da sintetizzare qui,fornisce approfondimenti su potenziali meccanismi per la neurogenesi umana.Con tale precisione sperimentale negli studi sui roditori,la vera domanda e il controllo cadono sulla neurogenesi dell'ippocampo nell'uomo,specialmente per quanto riguarda l'esercizio.La neurogenesi dell'ippocampo mediata dall'esercizio si verifica nell'uomo?E se lo fa,potrebbe essere responsabile degli effetti antidepressivi,di miglioramento dell'umore e di miglioramento della memoria dell'esercizio?Se ciò non accade,quali sono i responsabili dei benefici cognitivi e neurali dell'esercizio fisico nell'uomo?
Le precise intuizioni molecolari riguardanti la BDNF e la neurogenesi dell'ippocampo dagli studi sui roditori hanno spianato la strada per una migliore comprensione di questo potenziale fenomeno nell'uomo.Sebbene sia più difficile accedere sperimentalmente al cervello umano,questi studi sui roditori si sono tradotti piacevolmente in proxy utili per comprendere la neurogenesi umana.In effetti,ci sono prove crescenti che si verifica la neurogenesi dell'ippocampo umano,valutata attraverso misure più indirette. Ad esempio,usando la traccia della 5-bromo-2-desossiuridina (BrdU),che identifica le cellule mitoticamente attive,è stato scoperto che BrdU ha colorato i neuroni nel gyrus dentato di pazienti malati terminali con presumibilmente minimi regimi di esercizio (Erickson et al., 2011).Un altro studio,usando la datazione al radiocarbonio per tracciare la divisione cellulare nel cervello,è stato in grado di trovare un consistente turnover neurale nell'ippocampo (Spalding et al., 2013).In modo più convincente,è stato dimostrato che l'esercizio fisico aerobico ed anaerobico,specialmente con moderazione,aumenta le dimensioni dell'ippocampo nell'uomo,che è anche collegato alla memoria migliorata (Erickson et al., 2011).
Neural Regen Res. 2018 Aug
Exercise and hippocampal neurogenesis: a dogma re-examined and lessons learned Patrick Z. Liu and Robin Nusslock ----------------------------------------------------------------------------------------------Effetto della neurogenesi indotta dall'esercizio fisico sul deficit della funzione cognitiva in un modello di ratto con demenza vascolare
Estratto
L'ipoperfusione cerebrale cronica (CCH) è fortemente correlata al progressivo declino cognitivo delle malattie neurologiche,come la demenza vascolare (VaD) e il morbo di Alzheimer.L'esercizio fisico può migliorare l'apprendimento e la memoria e ritardare il declino cognitivo legato all'età. Tuttavia,la neurogenesi dell'ippocampo indotta dall'esercizio negli animali da esperimento sottoposti a CCH non è stata studiata.Il presente studio mirava a studiare se la neurogenesi dell'ippocampo indotta dall'esercizio fisico può migliorare il deficit cognitivo in un modello di ratto di VaD.I ratti Wistar maschi (età, 8 settimane; peso, 292 ± 3,05 g; n = 12-13 / gruppo) sono stati sottoposti a occlusione bilaterale dell'arteria carotide comune (2VO) o chirurgia simulata e ciascun gruppo è stato quindi suddiviso casualmente in nessun esercizio e gruppi di esercizi su tapis roulant.I gruppi di esercizi hanno eseguito l'esercizio quotidiano sul tapis roulant a 15 m / min per 30 minuti per 4 settimane dalla terza alla settima settimana dopo 2VO.È stato dimostrato che il numero di cellule progenitrici neurali e neuroni maturi nella zona subgranulare dei ratti 2VO è stato aumentato con l'esercizio e il deterioramento cognitivo nei ratti 2VO è stato attenuato dall'esercizio con il tapis roulant.Inoltre,i livelli di fattore neurotrofico (BDNF) cerebrale maturo nell'ippocampo sono aumentati nei gruppi di esercizi.Pertanto,il presente studio suggerisce che l'esercizio fisico ritarda il declino cognitivo migliorando la neurogenesi e aumentando l'espressione di BDNF nel contesto del VaD.
Mol Med Rep. 2016 Apr; 13(4): 2981–2990. Effect of exercise-induced neurogenesis on cognitive function deficit in a rat model of vascular dementia DONG-HEE CHOI,KYOUNG-HEE LEE and JONGMIN LEE
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