Aumentano le evidenze che dimostrano che l'attività fisica e l'allenamento possono ritardare o prevenire l'insorgenza del morbo di Alzheimer (MA). Nell'invecchiamento umano, l'allenamento aerobico aumenta il volume della materia grigia e bianca, enfatizza il flusso sanguigno e migliora la memoria.

La capacità di misurare gli effetti dell'esercizio sui biomarcatori sistemici associati al rischio di MA e il loro collegamento con cambiamenti metabolomici chiave possono approfondire gli sforzi di prevenzione, monitoraggio e trattamento. Tuttavia, finora mancavano biomarcatori sistemici che potessero misurare gli effetti degli esercizi sulla funzione cerebrale e collegarli alle risposte metaboliche pertinenti.

Per affrontare questo problema, Henriette van Praag PhD, della Florida Atlantic University e Ozioma Okonkwo PhD, dell'Università del Wisconsin di Madison e i loro collaboratori, hanno testato l'ipotesi che tre biomarcatori specifici, che sono implicati nell'apprendimento e nella memoria, aumentano negli anziani che fanno allenamento e si correlano con la cognizione e con i marcatori metabolomici della salute del cervello.

Hanno esaminato la miochina Cathepsin B (CTSB), il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BDNF) e il cloto, oltre alla metabolomica, che sono sempre più utilizzati per comprendere i percorsi biochimici che potrebbero essere influenzati dal MA.

I ricercatori hanno eseguito un'analisi metabolomica in campioni di sangue di 23 adulti asintomatici di mezza età, con rischio familiare e genetico di MA (età media 65 anni, 50% femmine) facenti parte dell'«aeRobic Exercise And Cognitive Health (REACH) Pilot Study» dell'Università del Wisconsin. I partecipanti sono stati suddivisi in due gruppi: attività fisica abituale (UPA) e attività fisica migliorata (EPA). Il gruppo EPA ha seguito per 26 settimane un allenamento supervisionato al tapis roulant. Campioni di sangue di entrambi i gruppi sono stati presi al basale e dopo 26 settimane.

I risultati dello studio, pubblicati su Frontiers in Endocrinology, hanno dimostrato che i livelli di CTSB nel plasma sono aumentati a seguito di questa attività aerobica strutturata di 26 settimane negli anziani a rischio di MA. Apprendimento verbale e memoria si sono correlati positivamente con il cambiamento nel CTSB ma non con BDNF o cloto. Questa correlazione tra CTSB e apprendimento verbale e memoria suggerisce che il CTSB può essere utile come indicatore dei cambiamenti cognitivi relativi alla funzione dell'ippocampo dopo l'esercizio in una popolazione a rischio di demenza.

I livelli di BDNF nel plasma sono diminuiti in combinazione con i cambiamenti metabolomici, che comprendono riduzioni di ceramidi, sfingo- e fosfolipidi, nonché cambiamenti nei metaboliti del microbioma intestinale e dell'omeostasi redox. In effetti, diversi metaboliti lipidi, rilevanti per il MA, sono stati modificati dall'esercizio in un modo che potrebbe essere neuroprotettivo. Il cloto nel siero era invariato, ma era associato alla forma cardiorespiratoria.

"Le nostre scoperte posizionano CTSB, BDNF e cloto come biomarcatori di esercizio per valutare l'effetto degli interventi di stile di vita sulla funzione cerebrale", ha detto la Van Praag, autrice senior dello studio e professoressa associata di scienze biomediche. "Gli studi umani usano spesso analisi costose e a basso rendimento su scansioni cerebrali, che non sono pratiche per studi di grandi dimensioni. Si possono usare biomarcatori sistemici che possono misurare l'effetto degli interventi di esercizio sugli esiti relativi al MA, in modo rapido e a basso costo, per monitorare la progressione della malattia e sviluppare nuovi obiettivi terapeutici".

Il CTSB, un enzima lisosomico, è secreto dai muscoli nella circolazione dopo l'esercizio ed è associato alla funzione di memoria e alla neurogenesi dell'ippocampo adulto. Gli anziani con deterioramento cognitivo hanno livelli bassi di CTSB nel siero e nel cervello. Il BDNF è una proteina che è sovra-regolata dalla corsa nell'ippocampo e nella corteccia dei roditori, ed è importante per la neurogenesi adulta, la plasticità sinaptica e la funzione di memoria. Il cloto è una proteina circolante che può migliorare la cognizione e la funzione sinaptica ed è associata a resilienza alla malattia neurodegenerativa, probabilmente supportando strutture cerebrali responsabili della memoria e dell'apprendimento.

"L'associazione positiva tra CTSB e cognizione, e la sostanziale modulazione dei metaboliti lipidi implicati nella demenza, supportano gli effetti benefici dell'allenamento sulla funzione e sulla salute cerebrale degli individui asintomatici a rischio di MA", ha concluso la van Praag.