Jak przypominają autorzy publikacji z Florida Atlantic University (we współpracy z naukowcami z Seulu, Wisconsin i Kalifornii), choć o pozytywnym wpływie aktywności fizycznej na zachowanie sprawności umysłowej osób starszych mówi się od dawna, to jednak do tej pory brakowało ogólnoustrojowych biomarkerów, którymi można by zmierzyć, w jakim stopniu ćwiczenia poprawiają funkcjonowanie mózgu i jakie są ich powiązania z odpowiednimi reakcjami metabolicznymi.

W swoim najnowszym badaniu zespół dr Henrietty van Praag po raz pierwszy pokazał, że białko zwane katepsyną B (CTSB) może być skutecznym biomarkerem pamięciowym - jej poziom wyraźnie wzrasta u osób starszych po 26 tygodniach treningu aerobowego. Wartość tego poziomu jest zaś skorelowana z jakością funkcji poznawczych i znaczącą modulacją metabolitów lipidowych związanych z demencją.

„Coraz więcej dowodów wskazuje na to, że aktywność fizyczna i treningi mogą opóźnić lub zapobiec wystąpieniu choroby Alzheimera. U osób starzejących się trening aerobowy wyraźnie zwiększa objętość istoty szarej i białej, usprawnia przepływ krwi i poprawia funkcję pamięci”- podkreślają autorzy omawianej pracy (http://dx.doi.org/10.3389/fendo.2021.660181).

„Możliwość zmierzenia tego, jaki wpływ mają ćwiczenia na ogólnoustrojowe biomarkery związane z ryzykiem Alzheimera i powiązanie ich z kluczowymi reakcjami metabolicznymi, mogłaby przyczynić się do lepszej profilaktyki, diagnostyki i leczenia tej choroby. Jednak takich biomarkerów dotąd nie było” - dodają.

Aby rozwiązać ten problem, naukowcy postanowili przetestować hipotezę głoszącą, że trzy specyficzne biomarkery, które są zaangażowane w uczenie się i pamięć, będą wzrastać u osób starszych po treningu i że korelują one z poznawczymi i metabolomicznymi markerami zdrowia mózgu. Biomarkerami tymi były: katepsyna B, neurotroficzny czynnik pochodzenia mózgowego (BDNF) i białko klotho.

Eksperyment prowadzili na 23 osobach w średnim wieku 65 lat, bezobjawowych, jednak z rodzinnym i genetycznym ryzykiem rozwoju choroby Alzheimera. Uczestników podzielono na dwie grupy: z normalną aktywnością fizyczną i zwiększoną aktywnością fizyczną (grupa ta przeszła 26 tygodni nadzorowanego treningu na bieżni).

Okazało się, że poziom katepsyny B wyraźnie wzrósł w osoczu dorosłych, którzy przeszli 26-tygodniowy trening aerobowy. Zmierzono też, że ich funkcje związane z uczeniem się i pamięcią werbalną zmieniły się na plus, nie były za to w żaden sposób związane z BDNF ani klotho.

„Korelacja ta sugeruje, że CTSB może być przydatnym markerem zmian poznawczych istotnych dla powysiłkowej funkcji hipokampa w populacji narażonej na demencję” - podsumowują wynik eksperymentu autorzy.

„Nasze odkrycie pokazuje, jaką wartość mają CTSB, BDNF i klotho jako biomarkery do oceny wpływu ćwiczeń na funkcjonowanie mózgu – mówi dr van Praag. - Obecnie często wykorzystuje się kosztowne i niskoprzepustowe obrazowanie mózgu, które nie jest zbyt praktyczne w przypadku badań na dużą skalę, obejmujących całą populację. Biomarkery ogólnoustrojowe, takie jak CTSB, mogą szybko i niedrogo zmierzyć wpływ interwencji ruchowych na ryzyko choroby Alzheimera i to one są przyszłością opracowywania nowych celów terapeutycznych i profilaktycznych”.

Badaczka dodaje, że CTSB to enzym lizosomalny, który jest wydzielany z mięśni do krążenia po wysiłku. Jest ściśle związany z funkcją pamięci i neurogenezą w hipokampie osób dorosłych. Starsi ludzie cierpiący na zaburzenia funkcji poznawczych mają niższe poziomy CTSB w surowicy krwi i w mózgu.

„Pozytywny związek między katepsyną B a funkcjami poznawczymi oraz modulacją metabolitów lipidów związanych z demencją wspiera teorię, że trening wysiłkowy ma dobroczynny wpływ na funkcjonowanie i zdrowie mózgu u bezobjawowych osób zagrożonych chorobą Alzheimera” – podsumowuje van Praag.