Il deterioramento strutturale associato alla vecchiaia può essere prevenuto con l'esercizio aerobico a lungo termine a partire dalla mezza età, secondo ricercatori del Jackson Laboratory.

La ricerca è stata pubblicata nella rivista ad accesso libero PLoS Biology, dall'assistente professore Gareth Howell PhD, dall'associata di ricerca Ileana Soto PhD, e dai loro colleghi del laboratorio.

Essi hanno scoperto che i cambiamenti strutturali che rendono permeabile la barriera emato-encefalica, e che provocano l'infiammazione dei tessuti cerebrali nei topi, possono essere attenuati permettendo agli animali di correre con regolarità, una possibile spiegazione degli effetti benefici dell'esercizio fisico sulla demenza negli esseri umani.

La vecchiaia è il principale fattore di rischio dell'Alzheimer, come di molte altre malattie. I deficit cognitivi legati all'età sono dovuti in parte ai cambiamenti nella funzione neuronale, ma sono anche correlati a carenze nella fornitura di sangue al cervello e all'infiammazione di basso livello.

In questo studio, gli autori hanno cercato di indagare i cambiamenti nel cervello di topi di laboratorio normali, giovani e anziani, confrontando i loro profili di espressione genica con la tecnica «sequenziamento RNA», e confrontando le loro strutture ad alta risoluzione con la microscopia a fluorescenza e con la microscopia elettronica.

L'analisi dell'espressione genica ha indicato cambiamenti legati all'età nell'espressione dei geni rilevanti per la funzione vascolare (che comprende l'adesione focale, i muscoli vascolari lisci e le interazioni ECM-recettore), e per l'infiammazione (relativi in particolare al sistema del complemento, che elimina le particelle estranee) nella corteccia cerebrale.

Queste modifiche sono accompagnate da un declino nella funzione degli astrociti (cellule chiave di supporto nel cervello) e la perdita di periciti (le cellule contrattili che circondano i piccoli capillari e venule e mantengono la barriera emato-encefalica), e dei principali componenti della membrana basale, che costituisce parte integrante della barriera emato-encefalica.

I ricercatori hanno anche osservato un aumento nella densità e nell'attivazione funzionale delle cellule immunitarie chiamate microglia/monociti, che eliminano dal cervello gli agenti infettivi e le cellule danneggiate. Secondo la Soto:

"Nel complesso, i nostri dati suggeriscono che l'invecchiamento normale causa una disfunzione significativa dell'unità neurovascolare corticale, compresa la riduzione della membrana basale e la perdita di periciti. Questi cambiamenti sono strettamente correlati con un aumento delle microglia/monociti nella corteccia invecchiata".

Sappiamo già che l'attività fisica migliora il declino cognitivi e i deficit senso-motori osservati in età avanzata negli esseri umani così come nei topi. Per studiare l'impatto dell'esercizio fisico a lungo termine sui cambiamenti cerebrali osservati nei topi che invecchiano, i ricercatori hanno fornito agli animali un cilindro rotante dai 12 mesi di età (equivalenti alla mezza età nell'uomo) e hanno valutato il loro cervello a 18 mesi (equivalente a circa 60 anni negli esseri umani, quando il rischio di Alzheimer è notevolmente maggiore).

I topi, giovani e anziani, hanno corso per circa 3 km ogni notte, e questa attività fisica ha migliorato la capacità e la motivazione dei topi vecchi a impegnarsi in comportamenti tipici spontanei che di solito sono danneggiati dall'invecchiamento. Questo esercizio ha ridotto significativamente la perdita di periciti correlata all'età nella corteccia cerebrale e ha migliorato altri indicatori di disfunzione del sistema vascolare e della barriera emato-encefalica. L'esercizio ha diminuito anche il numero di microglia/monociti che esprimono una componente cruciale che avvia il percorso di complemento, del quale altri hanno mostrato in precedenza il ruolo nel declino cognitivo correlato all'età. 

È interessante notare che questi effetti benefici dell'esercizio fisico, non sono stati osservati nei topi mancanti del gene APOE, una variante del quale è un importante fattore di rischio genetico per l'Alzheimer. Gli autori riferiscono anche che nei topi anziani cala l'espressione dell'APOE nella corteccia cerebrale e questo declino può essere prevenuto con l'esercizio fisico.

Numerosi studi hanno correlato lo sviluppo dell'Alzheimer alla disfunzione vascolare durante l'invecchiamento. Questo studio suggerisce che questa disfunzione potrebbe essere guidata da una disfunzione degli astrociti e/o da una perdita di periciti, che porta a una rottura della barriera emato-encefalica.

Ma un ulteriore lavoro dovrà stabilire il ruolo delle microglia/macrofagi, produttrici del complemento, così come il modo in cui il declino dell'APOE contribuisce al declino neurovascolare da età e se la permeabilità della barriera emato-encefalica permette il passaggio di fattori dannosi dalla circolazione al cervello.

Studi precedenti, che dimostrano che l'esercizio fisico è benefico per il cervello umano, suggerivano che gli effetti sui topi sono rilevanti per la salute umana. Gli autori concludono:

"I nostri dati, corredati di quelli provenienti da studi sull'uomo, puntano a concentrare gli sforzi per capire l'impatto dell'invecchiamento e delle scelte di vita sul declino dell'unità neurovascolare e sulla neuroinfiammazione, soprattutto per le disfunzioni di astrociti e periciti".

Howell crede che come società dobbiamo lavorare duramente per essere sicuri di mantenere uno stile di vita per quanto possibile attivo:

"In questa epoca, con tante distrazioni e comodità, è facile cadere in uno stile di vita che non include abbastanza esercizio. Con l'invecchiamento della popolazione, spero che il nostro studio possa aiutare a favorire uno stile di vita sano che includa l'esercizio.

"Per coloro che purtroppo non sono in grado di fare esercizio, il nostro studio fornisce informazioni di un possibile meccanismo attraverso il quale l'esercizio fisico può dare benefici all'invecchiamento cerebrale e potrebbe un giorno portare a migliori trattamenti per il declino cognitivo da età, per l'Alzheimer e per altre malattie neurodegenerative".