Vplyv fyzického cvičenia na kognitívne poruchy pri neurodegeneratívnom ochorení: od patofyziológie ku klinickým a rehabilitačným aspektom 3. časť

2.4. Vplyv fyzického cvičenia na hormonálnu aktivitu

V posledných rokoch sa tiež preukázalo, že PE spomaľuje rozvoj neurodegeneratívnych ochorení z hormonálneho hľadiska.

V modernej spoločnosti čoraz viac ľudí venuje pozornosť dôležitosti zdravia. Medzi nimi je rovnako dôležité fyzické a duševné zdravie. A PE (fyzické cvičenie) je veľmi efektívny spôsob, ako si udržať a zlepšiť fyzické zdravie. Pokiaľ ide o pamäť, PE má tiež dobrý vplyv.

Po výskume môže PE u ľudí zlepšiť kardiopulmonálnu funkciu a rýchlosť metabolizmu, imunitu, silu kostí atď. Tieto sú veľmi prospešné pre zdravie ľudského tela. A tieto výhody môžu mať pozitívny vplyv na telo človeka o tri až päť rokov alebo dokonca celý život.

PE môže tiež zlepšiť duševný stav ľudí, čo je prospešné pre zlepšenie pamäti ľudí. Napríklad cvičenie môže znížiť stres a napätie ľudí a urobiť ľudí uvoľnenejšími; cvičenie môže podporiť krvný obeh v mozgu, a tým zlepšiť myslenie a pamäťové schopnosti ľudí. Zlepšenie pamäte môže tiež ďalej zvýšiť sebavedomie a nadšenie ľudí.

Okrem toho môže telesná výchova zlepšiť aj sociálne zručnosti ľudí, a tým pomôcť ľuďom lepšie komunikovať s ostatnými. To prispieva k zlepšovaniu sociálnych zručností a pozitívnych postojov ľudí a podporuje komunikáciu a vzájomnú podporu medzi ľuďmi.

PE je skrátka veľmi dôležitý spôsob, ako si udržať dobré zdravie. Pokiaľ ide o pamäť, PE môže mať tiež dobrý vplyv. Preto by sme mali venovať veľkú pozornosť cvičeniu PE, aby sme neustále zlepšovali naše fyzické a duševné zdravie. Je vidieť, že potrebujeme zlepšiť pamäť a Cistanche deserticola dokáže výrazne zlepšiť pamäť, pretože Cistanche deserticola dokáže regulovať aj rovnováhu neurotransmiterov, ako je zvýšenie hladín acetylcholínu a rastových faktorov. Tieto látky sú veľmi dôležité pre pamäť a učenie. Okrem toho môže Cistanche deserticola tiež zlepšiť prietok krvi a podporiť dodávku kyslíka, čo môže zabezpečiť, že mozog dostane dostatok živín a energie, čím sa zlepší mozgová vitalita a vytrvalosť.

Kliknite na vedieť doplnky na zlepšenie pamäte

Jednou z hlavných funkcií hipokampu je inhibícia a adaptívna kontrola osi hypotalamus-hypofýza-nadobličky (HPA) ako stresová odpoveď [48]. Fyziologicky hipokampus obsahuje veľa steroidných receptorov, rozdelených na mineralokortikoidné receptory (MR) a glukokortikoidné (GR) [49].

Ukázalo sa, že s vekom dochádza k fyziologickému zníženiu počtu steroidných receptorov v rôznych oblastiach hipokampu [50] a že HPA má tendenciu oslobodiť sa od inhibičnej kontroly, ktorú vykonávajú vyššie centrá.

Holsboer a kol. vyvinuli test vysokej citlivosti založený na kombinácii supresie dexametazónu/stimulácie hormónom uvoľňujúcim kortikotropín (DEX/CRHtest) na štúdium funkcie systému HPA.

Výsledky testu ukázali, že bazálna koncentrácia kortizolu bola významne vyššia u pacientov s AD ako u zdravých jedincov a že minimálna koncentrácia liečiva, na ktorú pacient reaguje na kortizol, bola významne vyššia u zdravých jedincov ako v skupine pacientov s AD. Okrem toho pacienti s AD uvoľnili po ďalšej stimulácii CRH významne menej adrenokortikotropného hormónu (ACTH) a kortizolu ako kontrolná skupina.

Tieto výsledky potvrdzujú, že regulácia HPA systému je pri AD narušená. Poškodenie osi HPA a zodpovedajúce zvýšenie bazalkortizolu možno pripísať postupujúcim vekom a procesu deštrukcie hipokampu, ktorý je typický pre neurodegeneratívne ochorenia [51]. Lanfranco et al. preukázali, že PE tiež predstavuje silný fyziologický stimul na osi HPA [52].

Na pochopenie aktivácie mozgu v reakcii na PE sa vykonala komplexná analýza na potkanoch po 90 minútach behu na trenažéri [53]. Výsledky preukázali hypersekréciu CRH, hormónu arginín-vazopresín a ACTH, čo vedie k zvýšeniu bazálnej sekrécie kortizolu nadobličiek. Dva hlavné faktory modulujú odpoveď osi HPA na odporové cvičenie: intenzita a trvanie [54].

Minimálna intenzita cvičenia potrebná na vyvolanie odozvy kortizolu z osi HPA je 60 % maximálnej spotreby kyslíka (VO2max); pri záťaži nad 60 % VO2max sa plazmatické koncentrácie kortizolu zvyšujú lineárne s intenzitou záťaže [55]. Pod touto hranicou intenzity (<60% VO2max), ACTH and cortisol concentrations may increase only if 90 minutes of exercise with at least 40% VO2max is maintained [56]. 

Keď sa vykonáva PE, dochádza k vysokej odozve hormónov, ako je ACTH a kortizol, aby sa zmiernil enormný metabolický dopyt, ktorý je pre telo nevyhnutný na dokončenie samotného cvičenia [57].

V skutočnosti kortizol remodeluje svalové vlákna inhibíciou syntézy nových proteínov a stimuláciou degradácie proteínov prostredníctvom ubikvitínovej dráhy; okrem toho kortizol ovplyvňuje neuromuskulárnu funkciu prostredníctvom rôznych rýchlych a krátkodobých mechanizmov, ako je regulácia Ca2+ kanálov [58].

Okrem toho Klaperski a kol. ukázali, že nepretržitá intenzívna PE viedla k zníženiu reaktivity na stres a zlepšeniu zotavenia z neuropsychického stresu v porovnaní s fyzicky neaktívnymi subjektmi [59]. Nakoniec, adaptácia na cvičenie vyvolala zníženú citlivosť periférneho tkaniva na GC, ktoré majú chrániť telo pred ťažkými metabolickými a imunitnými následkami zvýšených hladín kortizolu [60].

Záverom, dokáže určiť transkripčné a translačné zmeny na bunkovej úrovni a tiež indukuje tkanivový biologický stimul na úrovni CSN a reguluje hormonálne osi zahŕňajúce mozog. Vytvára preto kaskádu pozitívnych biologických a metabolických účinkov, a to ako z hľadiska neuroplasticity, tak z hľadiska neuroprotekcie; z týchto dôvodov ho možno považovať za skutočný liek bez akýchkoľvek vedľajších účinkov na ČSN.

3. Klinické a rehabilitačné účinky spojené s fyzickým cvičením pri neurodegeneratívnych ochoreniach

V tomto bode je nevyhnutné pochopiť, ako sa neurobiologické účinky PE prenášajú na klinickú úroveň. Prenesenie perspektívy z bunky do tela a jej funkcie, od konkrétneho k všeobecnému, je nevyhnutným predpokladom hodnotenia účinnosti PE ako príležitosti na liečbu a rehabilitáciu pri zvládaní najdôležitejších neurodegeneratívnych ochorení, ktoré spôsobujú kognitívne poruchy (obrázok 1 ).

3.1. Úloha fyzického cvičenia pri Alzheimerovej chorobe (AD)

AD je určite najrozšírenejším a najviac invalidizujúcim neurodegeneratívnym ochorením. AD je aneurodegeneratívne ochorenie charakterizované neurónovými a synaptickými zmenami v mozgovej kôre a v niektorých subkortikálnych oblastiach, ktoré spôsobujú zhoršenie kognitívnych a psychobehaviorálnych funkcií [61]. Epidemiologické údaje dostupné za posledných 10 rokov ukázali, že PE môže spomaliť progresiu neurodegeneratívnych ochorení [62].

AerobicPE zvyšuje srdcový výdaj a následne prietok krvi mozgom. Tento mechanizmus tiež zahŕňa zvýšenie angiogenézy, neurogenézy, synaptogenézy a syntézy neurotransmiterov, ktoré následne zlepšujú pamäť a kognitívne funkcie [63].

V priebehu rokov sa o korelácii medzi aeróbnou PE a zlepšením kognitívnych funkcií u pacientov s AD získavalo stále viac dôkazov [64,65]. Účinky miernej fyzickej aktivity na vyššie mozgové funkcie boli najprv zvýraznené pozorovaním toho, ako obyčajná chôdza, ak sa vykonáva pravidelne, vedie pacientov s AD k zlepšeniu ich kognitívnych schopností, čo je výsledok, ktorý je kvantifikovateľný pomocou Mini-Mental State Examination (MMSE) [66].

Okrem toho, podľa veľmi rozsiahlej vzorovej štúdie vykonanej Nortonom a kol. [67], percento rovnajúce sa 12,7 % prípadov AD na celom svete a 20,3 % prípadov AD v Európe v roku 2010 sa pripisovalo fyzickej nečinnosti.

Okrem toho zistenia predchádzajúcej štúdie publikovanej Larsonom a kol. boli v súlade s týmito údajmi: analýza bola vykonaná na vzorke 1740 jedincov starších ako 65 rokov; všetci sa podrobili pravidelnému tréningu PE vykonávanom počas 2 rokov (15 min/relácia chôdza, bicyklovanie, plávanie, aerobik, rytmická gymnastika, vodný aerobik, silový tréning, strečing alebo iné aktivity).

U tých, ktorí cvičili trikrát alebo viackrát týždenne, sa zistil výskyt demencie 13.{1}} na 1 000 osoborokov; na druhej strane u tých, ktorí cvičili menej ako trikrát týždenne, sa rovnaký výskyt zvýšil na 19,7 na 1000 osoborokov. Ako bolo uvedené vyššie, PE zlepšuje cerebrálnu vaskulárnu rezervu a neuronálnu plasticitu; v štúdii publikovanej Larsonom a kol. sa preukázalo, že štyridsať minút PE (ergocyklus, bežiaci pás a lezenie po schodoch) štyrikrát týždenne počas 12 týždňov by mohlo zvýšiť prietok cerebrálnej krvi v hippocampal dentate gyrus, čo môže zlepšiť neurogenézu [ 68] a následne môže zachovať kognitívne funkcie dlhšie nedotknuté. Všetky tieto dôkazy potvrdzujú dôležitosť PE ako nástroja primárnej prevencie.

Okrem toho PE nefunguje len ako mechanizmus na prevenciu neurodegeneratívnych ochorení, ale je už známy jej prínos aj u pacientov so stredne ťažkou a pokročilou AD. V roku 2007 Rolland a spol. preukázali niektoré z pozitívnych účinkov pacientov s PEin so stredne ťažkou AD. Dva roky pravidelnej aktivity u týchto pacientov viedli k zlepšeniu vytrvalosti pri chôdzi, redukcii depresie, minimalizácii inkontinencie, zvýšeniu aktivít každodenného života (ADL) a vo všeobecnosti k zlepšeniu všetkých symptómov typických pre toto ochorenie [69].

Ešte prekvapivejšie sú výsledky štúdie Venturelliho a kol. na skupine pacientov starších ako 65 rokov s diagnózou pokročilej AD, ktorí podstúpili s pomocou svojich opatrovateľov 24-týždenný program chôdze v trvaní najmenej 30 minút denne. Prostredníctvom hodnotiacich škál, ako sú Barthelindex, MMSE, index výkonnostne orientovaného hodnotenia mobility (POMA) a konštantná saturácia kyslíkom počas chôdze (SpO2 > 85 %), bolo vidieť, že cvičenie môže spomaliť, aj keď na krátky čas, progresiu kognitívne poruchy a môžu zlepšiť výkonnosť ADL [70].

Takže PE by sa teraz mohla považovať aj za rehabilitačnú príležitosť, pretože zlepšuje schopnosti pacientov s AD. Vzhľadom na absenciu špecifických liekov na kontrast s AD sa zdá byť veľmi dôležité stanoviť účinky fyzickej aktivity na dávku a odozvu na kogníciu týchto pacientov. a následne nájsť kombinácie frekvencie, intenzity, času a typu PE za najvhodnejšie na optimalizáciu výsledkov tejto terapeutickej intervencie.

Hoci sa tento zámer ťažko realizuje, nedávna metaanalýza [71] ukázala, že pri použití MMSE ako hodnotiacej stupnice sa mierna intenzita aeróbneho cvičenia javí ako najúčinnejšia intervencia, ak sa vykonáva aspoň jednu hodinu týždenne a trvá dlhšie. v rozmedzí od 12 do 24 týždňov.

Okrem toho sa zdá, že najlepšie kognitívne zlepšenie sa dosiahne pri strednej intenzite a frekvencii fyzickej aktivity: intervencie vykonávané do 2 hodín mali lepšie výsledky ako intervencie vykonávané dlhšie ako 2 hodiny týždenne; podobne intervencie vykonávané menej ako trikrát týždenne vykazovali väčší účinok na zlepšenie kognície pacientov s AD v porovnaní s intervenciami vykonávanými viac ako trikrát týždenne. Napriek tomu je potrebné stanoviť prahovú hodnotu, pretože sú potrebné väčšie vzorky a dlhšie sledovanie [72].

3.2. Úloha fyzického cvičenia pri Parkinsonovej chorobe (PD)

Pri pokračovaní skúmania hlavných neurodegeneratívnych ochorení, ktoré spôsobujú kognitívne poruchy, je určite potrebné venovať pozornosť aj Parkinsonovej chorobe. PD je progresívne neurodegeneratívne ochorenie a je druhým najčastejším po AD, charakterizované tremorom, rigiditou, bradykinézou a posturálna nestabilita. Jeho diagnóza je klinická, aj keď je potrebné histopatologické vyšetrenie na identifikáciu -synukleínu obsiahnutého v Lewyho telieskach alebo Lewyho neuritoch [73]. Etiológia PD ešte nebola objasnená, ale zdá sa, že má súvislosť s genetickými aj environmentálnymi faktormi.

Hlavná výrazná morfologická zmena v mozgu PD sa pozoruje v priečnych rezoch mozgového kmeňa, pričom takmer všetky prípady predstavujú stratu tmavo pigmentovanej oblasti v substantia nigra parscompacta (SNpc) a locus coeruleus. Z klinického hľadiska, popri spomínaných patognomických motorických deficitoch, môžu ľudia s PD vykazovať rôzne kognitívne stavy, od normálnej kognitívnej funkcie cez skorý, mierny subjektívny a objektívny pokles až po miernu, strednú a dokonca ťažkú ​​PD demenciu [74]. Závažná demencia má u pacientov s PD prevalenciu 25–30 % a postihuje mnohé kognitívne funkcie, najmä exekutívnu, pozornosť a vizuoprostorovú doménu, ale aj pamäť [75].

V tomto kontexte sa PE zdá byť tiež primárnym preventívnym nástrojom pre PD. V štúdii založenej na vzorke viac ako 200 účastníkov000 boli ľudia, ktorí praktizovali vysokú úroveň fyzickej aktivity vo veku 15–39 rokov, menej vystavení diagnostikovaniu PD v neskoršom živote [76]. V inej epidemiologickej štúdii Thacker a spol. analyzovali kohortu asi 143,{6}} jednotlivcov a zistili, že ľudia, ktorí praktizovali miernu až intenzívnu fyzickú aktivitu, ako je bicyklovanie, aerobik alebo tenis, mali najnižšie riziko PD počas desiatich rokov sledovania [77].

Konkrétnejšie sa zdá, že PE znižuje riziko rozvoja kognitívnej poruchy a PD, pričom existuje silný dôkaz, že ide o ochranný faktor pre tieto prípady [78]. PE je však predovšetkým príležitosťou na starostlivosť o pacientov, ktorí už trpia PD. Komplexný a nedávny prehľad o výhodách cvičebného tréningu pre pacientov s PD zdôraznil účinky rôznych typov cvičenia na motorické a kognitívne dysfunkcie: aeróbny tréning, najmä bicyklovanie, zlepšuje chôdzu a kognitívne funkcie nezávisle, ale tiež zlepšuje schopnosť motorického učenia, čo sa premieta do zlepšenia inmotorických funkcií aplikovaných na chôdzu [79].

Dokonca aj zložitejšie fyzické aktivity, ako je tanec, sa ukázali ako účinné nielen pri zlepšovaní motorických funkcií, ale aj pri implementácii exekutívnych funkcií, ktoré je možné posúdiť pomocou Frontal Assessment Battery pri lôžku a úloh mentálnej rotácie [80,81]. Okrem toho, Tai Chi, ktoré sa skladá z pohybov podobných tancu, ktoré sú prepojené v komplexnej sekvencii, poskytuje výhody pre psychickú pohodu a kognitívne funkcie [82].

Podobne joga, ktorá je športovou praxou, ktorá zahŕňa polohy a cvičenia dýchania a meditácie, zlepšuje rovnováhu a duševné a emocionálne zdravie [83]. Okrem toho je PE tradične pilierom rehabilitačnej liečby, keď nadobúda obrysy terapeutického cvičenia. Terapeutické cvičenie, ak je organizované v sériách s metodickými cvičeniami v rámci programov zameraných na špecifické rehabilitačné ciele, môže stimulovať neuroplasticitu na úrovni frontálneho laloku, čím pôsobí proti kognitívnemu poškodeniu [84].

Najmä cvičenia zahŕňajúce učenie motorických zručností založené na cieľoch zlepšujú výkon motorických zručností pri PD prostredníctvom kognitívneho zapojenia. Kognitívne výhody terapeutického cvičenia sa premietajú do všeobecného zlepšenia autonómie u pacientov s PD. Celková funkčnosť, meraná škálami ako ADL [85] a Barthel Index [86], sa výrazne zlepšuje; to svedčí o skutočnej schopnosti cvičenia týchto pacientov rehabilitovať, to znamená vrátiť im zručnosti pri vykonávaní základných činností ich každodenného života.

Zníženie kognitívnych porúch vyplývajúcich z PD vedie k zlepšeniu kvality života [87]. Osobitnú zmienku si zasluhuje nová hranica neurorehabilitácie: virtuálna realita. Virtuálna realita plánuje vložiť tradičné cvičenie do virtuálnych prostredí, v ktorých je možné cvičiť a monitorovať motorické a kognitívne funkcie jednoduchším a presnejším spôsobom [88].

U pacientov s PD tento typ senzorineurálnej stimulácie zlepšuje motorické funkcie z hľadiska rovnováhy a chôdze, ale predovšetkým zvyšuje výkonné funkcie [89]. Najmä virtuálna realita robí tréning kompletnejším, pretože vedie pacientov k súčasnému precvičovaniu viacerých kognitívnych procesov, ktoré spájajú v postupnostiach zameraných na dosiahnutie konkrétnych cieľov, vrátane tých, ktoré súvisia s pohybom.

Konkrétnejšie, aktivácia pozornosti, získavanie a spracovanie informácií, plánovanie pohybu a senzorická integrácia sú kontextovo vložené do virtuálnych kontextov, ktoré vyžadujú, aby boli aplikované na každodenné aktivity pacientov, aby sa zvýšila osobná autonómia [90]. Okrem toho môže PE tiež obmedziť účinky, ako je opotrebovanie a dyskinéza vyvolaná anti-PD terapeutikami, zlepšenie a predĺženie účinnosti terapií [91]. Fyzická aktivita navyše znižuje riziko iných geriatrických ochorení, ako je diabetes, hypertenzia a kardiovaskulárne ochorenia, ktoré môžu tiež prispieť k patogenéze PD [92]. V súhrne sa PE v súčasnosti považuje za doplnkovú stratégiu k liekom na PD.

4. Závery

PE je úžasný zdravotný nástroj pre ľudský mozog, ktorý predstavuje príležitosť na liečbu a rehabilitáciu pacientov trpiacich kognitívnym poškodením spôsobeným neurodegeneratívnymi ochoreniami. Ako je popísané v tomto článku, už existujú dôkazy o tom, ako PE pôsobí pozitívne na neuroendokrinnej a biochemickej úrovni a ktoré z toho vyplývajú priaznivé klinické dôsledky.

Napriek tomu je žiaduce, aby nové štúdie skúmali funkčné mechanizmy fyzického cvičenia na úrovni mozgu a odhalili fascinujúce aspekty, ktoré zostávajú neznáme, ale mohli by nám umožniť implementovať jeho terapeutický potenciál.

Autorské príspevky: Konceptualizácia, GF, LC a MM; metodológia, PL, GF, MR a L.C.; softvér, GP; formálna analýza, PL a GP; vyšetrovanie, GF, MVR; zdroje, MVR, AC,GM; zber údajov, GF, GP, MR; písanie pôvodnej prípravy návrhu, GF, GP, MVR, AC, GM a MM Všetci autori si prečítali publikovanú verziu rukopisu a súhlasili s ňou.

Financovanie: Tento výskum nezískal žiadne externé financovanie.

Vyhlásenie inštitucionálnej revíznej rady: Neuplatňuje sa.

Vyhlásenie o informovanom súhlase: Neuplatňuje sa.

Vyhlásenie o dostupnosti údajov: Súbory údajov použité a/alebo analyzované počas aktuálnej štúdie budú na primeranú žiadosť sprístupnené príslušnému autorovi, LC

Poďakovanie: Radi by sme sa poďakovali Alessandre Zonno za jej technickú pomoc.

Konflikty záujmov: Autori nevyhlasujú žiadny konflikt záujmov.

Referencie

1. Heemels, MT Neurodegeneratívne ochorenia. Nature 2016, 539, 179. [CrossRef] [PubMed]

2. Radi, E.; Formichi, P.; Battisti, C.; Federico, A. Apoptóza a oxidačný stres pri neurodegeneratívnych ochoreniach. J. Alzheimers Dis.2014, 42 (Suppl. 3), S125–S152. [CrossRef]

3. Ferri, CP; Prince, M.; Brayne, C.; Brodaty, H.; Fratiglioni, L.; Ganguli, M.; Hall, K.; Hasegawa, K.; Hendrie, H.; Huang, Y.; et al. Globálna prevalencia demencie: Delphi consensus study. Lancet 2005, 366, 2112–2117. [CrossRef]

4. Jong-wook, L. Globálne zlepšovanie zdravia a WHO: Formovanie budúcnosti. Lancet 2003, 362, 2083–2088. [CrossRef]

5. Dembitsky, VM; Džemileva, L.; Gloriozová, T.; D'yakonov, V. Prírodné a syntetické drogy používané na liečbu demencie. Biochem. Biophys. Res. komun. 2020, 524, 772–783. [CrossRef]

6. Reddy, PH Životný štýl a rizikové faktory demencie vo vidieckom západnom Texase. J. Alzheimers Dis. 2019, 72, S1–S10. [CrossRef] [PubMed]

7. Marques-Aleixo, I.; Beleza, J.; Sampaio, A.; Stevanovič, J.; Coxito, P.; Gonçalves, I.; Ascensão, A.; Magalhães, J. Preventívny a terapeutický potenciál fyzického cvičenia pri neurodegeneratívnych ochoreniach. Antioxid. Redoxný signál. 2021, 34, 674–693. [CrossRef][PubMed]

8. Raichlen, DA; Gordon, AD Vzťah medzi cvičebnou kapacitou a veľkosťou mozgu u cicavcov. PLoS ONE 2011, 6, e20601.[CrossRef] [PubMed]

9. Cassilhas, RC; Tufik, S.; de Mello, MT Fyzické cvičenie, neuroplasticita, priestorové učenie a pamäť. Bunka. Mol. Life Sci. 2016,73, 975–983. [CrossRef] [PubMed]

10. Kirk-Sanchez, NJ; McGough, EL Fyzické cvičenie a kognitívna výkonnosť u starších ľudí: Súčasné perspektívy. Clin. Interv.Aging 2014, 9, 51–62. [CrossRef]

For more information:1950477648nn@gmail.com