Studiu științific: exercițiile fizice pot reduce riscul de Alzheimer

La rozătoare și la oameni, bariera hematoencefalică - un strat subțire de celule ce protejează creierul de toxine și agenți patogeni - slăbește de obicei odată cu înaintarea în vârstă, contribuind la neuroinflamație și la alte probleme, inclusiv la risc crescute de demență. Dar autorii studiului au descoperit că, în timpul și după exercițiul fizic, cel puțin la șoareci, ficatul eliberează o proteină specializată care ajunge la creier și ajută la repararea acestei bariere celulare.

Efectele proteinei generate de sport au fost relevante la șoarecii mai în vârstă care sufereau de o formă a bolii Alzheimer. Memoria și capacitățile lor de învățare s-au îmbunătățit substanțial atunci când nivelurile proteinei au crescut la nivelul creierului lor.

Cercetătorii au descoperit aceeași proteină în fluxul sanguin al persoanelor active fizic. „Aceste rezultate oferă dovezi convingătoare că semnalele legate de exercițiul fizic provenite din ficat pot îmbunătăți funcția creierului prin acțiunea asupra barierei hematoencefalice”, a declarat Michelle Voss, profesoară și directoare a Laboratorului de Sănătate, Creier și Cogniție de la Universitatea din Iowa.

Concluziile studiului ne pot ajuta să înțelegem mai bine cum, la nivel celular, exercițiul fizic previne declinul cognitiv odată cu vârsta, atât la animale, cât și la oameni.

Cum este creierul apărat cu ajutorul exercițiilor fizice?

Ideea că exercițiul fizic ajută creierul îmbătrânit nu este deloc nouă. Zeci de ani de cercetare au arătat că activități precum mersul pe jos, înotul, ciclismul, alergarea și antrenamentul cu greutăți contribuie la păstrarea unui creier mai sănătos și mai tânăr și la o mai bună capacitate de gândire la animalele și oamenii în vârstă.

Dar de ce? Ce se întâmplă în timpul exercițiului fizic care schimbă mintea și creierul? Cu ani în urmă, Saul Villeda, profesor de științe biomedicale la Universitatea din California din San Francisco și autor principal al noului studiu, a început să bănuiască faptul că acest lucru se datorează unor substanțe numite exerkine.

Exerkinele sunt substanțe, precum hormoni, proteine, peptide sau alte molecule, eliberate în fluxul sanguin în timpul și imediat după exercițiul fizic. Majoritatea provin din mușchii care lucrează, care pompează sute și chiar mii de molecule legate de efort atunci când se contractă în timpul efortului. Aceste molecule circulă prin fluxul sanguin către alte organe, declanșând reacții biochimice complexe care contribuie la îmbunătățirea sensibilității la insulină, a tensiunii arteriale, la scăderea riscului de cancer, stimulând totodată creierul.

Șoarecii transfuzați cu sânge mai proaspăt și-au îmbunătățit performanțele cognitive

În cadrul unui alt studiu, el și colegii săi au încurajat mai întâi șoarecii, atât tineri, cât și bătrâni, să alerge timp de șase săptămâni, apoi au transfuzat plasmă din fluxul lor sanguin către alte animale în vârstă, dar sedentare. Ulterior, acești șoareci mai în vârstă au avut performanțe substanțial mai bune la testele cognitive decât animalele de control de aceeași vârstă, indiferent dacă transfuziile proveneau de la șoareci mai în vârstă sau tineri. Tot ce conta era faptul că șoarecii donatori alergaseră.

Villeda a concluzionat că o substanță din fluxul sanguin al animalelor care făceau exerciții fizice după efort îmbunătățise cogniția. Acum, mai rămânea ca aceasta să fie găsită. Echipa sa a folosit o tehnică numită spectrometrie de masă și alte metode pentru a identifica zeci de molecule unice în sângele alergătorilor. Majoritatea erau deja bine cunoscute, dar una, o proteină obscură cunoscută sub numele de GPLD1, nu fusese studiată prea mult până atunci, așa că merita izolată. De asemenea, spre deosebire de majoritatea celorlalte exerkine, aceasta era produsă de ficat.

Folosind ingineria genetică, oamenii de știință au determinat ficatul unor șoareci mai în vârstă și sedentari să înceapă să producă GPLD1 suplimentar. Ulterior, acei șoareci, încă sedentari, au excelat la testele de memorie pentru rozătoare. Porțiuni din creierul lor erau, de asemenea, pline de neuroni sănătoși, nou-născuți, un indicator al sănătății robuste a creierului.

Bariera hematoencefalitică și rolul său esențial

Cercetătorii nu au găsit însă semne de GPLD1 în țesutul cerebral al șoarecilor modificați genetic. Proteina le îmbunătățea creierul, dar nu pătrundea în el. În noul studiu, cercetătorii au descoperit că GPLD1 se scindează. Funcția sa normală este, de fapt, să cutreiere organismul, tăind anumite tipuri de proteine de pe exteriorul celulelor, influențând modul în care acele celule funcționează ulterior. Asta i-a dus pe oamenii de știință la bariera hematoencefalică.

Aceasta e formată din celule specializate, strâns aglomerate, prezente la aproape toate mamiferele, inclusiv la oameni, care înconjoară numeroasele vase de sânge care șerpuiesc prin creier și măduva spinării. Rolul ei este de a respinge substanțele care nu ar trebui să pătrundă în creier. Dar, odată cu înaintarea în vârstă, aceasta tinde să se deterioreze, să devină permeabilă și mai puțin eficientă.

Acum, examinând îndeaproape celulele din barierele hematoencefalice ale animalelor înaintate în vârstă, cercetătorii au observat că o proteină dăunătoare, cunoscută sub numele de TNAP, prolifera pe suprafața acelor celule într-un număr mult mai mare decât pe celulele animalelor tinere, făcând bariera mai poroasă. Totuși, animalele în vârstă care făceau exerciții fizice aveau mult mai puțină TNAP pe barierele hematoencefalice decât șoarecii sedentari.

Datele sugerează că exercițiul fizic contribuie aproape sigur la sănătatea creierului, în parte prin repararea barierelor hematoencefalice îmbătrânite, a spus Villeda - cel puțin la șoareci și, potențial, la oameni.

Villeda și colegii săi speră să studieze în curând acest proces mai direct la oameni și chiar să înceapă să crească experimental nivelul de GPLD1 la persoanele care au dificultăți profunde în a fi active fizic, cum ar fi mulți pacienți cu demență. Villeda a spus că speră ca experimentele pe oameni să înceapă în termen de cinci ani, inclusiv cu exerciții fizice artificiale (antrenamente realizate în medii controlate, folosind echipamente specifice sau tehnologie, spre deosebire de activitățile fizice naturale).