Esercizio fisico e antiossidanti: una combinazione vincente per la salute del cervello?
Un team internazionale di ricercatori che rappresentano diverse istituzioni in Giappone e negli Stati Uniti, ha pubblicato risultati promettenti da cui potrebbero trarre beneficio le persone che vivono con lo spettro dell’Alzheimer e di altre malattie neurodegenerative, oltre al declino cognitivo correlato all’età.
Nel loro articolo pubblicato su PNAS ,”Leptin in hippocampus mediates benefits of mild exercise by an antioxidant on neurogenesis and memory,”, Yook e colleghi presentano i risultati di una serie di esperimenti – murini e in vitro – che chiariscono il ruolo della leptina nella funzione cognitiva. La leptina è un ormone prodotto nel tessuto adiposo e nell’ippocampo, la parte del cervello in cui vengono elaborate la memoria e l’apprendimento spaziale.
La relazione tra esercizio fisico e funzione cognitiva migliorata è ben consolidata. Allo stesso modo, alcuni supplementi dietetici, ad esempio l’acido docasaesaenoico (DHA), hanno anche promesso di migliorare la cognizione e di rallentare o arrestare il declino cognitivo. L’effetto di entrambi, esercizio fisico e l’integrazione con un antiossidante sulla plasticità e la funzione cognitiva all’interno dell’ippocampo, è stato finora largamente inesplorato. Ricerche precedenti hanno dimostrato che la leptina (LEP) in particolare è un obiettivo terapeutico promettente per le malattie neurodegenerative come l’Alzheimer.
Yook e colleghi nel loro studio hanno cercato di rispondere alla particolare domanda se l’esercizio fisico lieve (ME) combinato con l’antiossidante astaxantina (AX) potrebbe conferire benefici in termini di funzione cognitiva e plasticità neuronale e se i due interventi – AX e ME insieme o da soli – potrebbero avere un effetto sinergico al di là degli effetti additivi di entrambi i trattamenti somministrati separatamente. I ricercatori hanno ipotizzato che la neurogenesi e la memoria dell’ippocampo potenziato da ME potrebbero essere ulteriormente migliorate con l’AX alimentare attraverso la mediazione di un fattore neurotrofico come l’h-LEP [leptina ippocampale]“. Per testare la loro ipotesi, i ricercatori hanno condotto una serie di esperimenti su topi e in vitro, utilizzando linee di cellule cerebrali umane.
Il primo esperimento ha esaminato le prestazioni di quattro gruppi di topi wild-type su test standard utilizzati per valutare la memoria murina e l’apprendimento spaziale. I topi comprendevano i seguenti gruppi: sedentario con placebo (SE + PL); lieve esercizio con placebo (ME + PL); sedentario con astaxantina (SE + AX) e lieve esercizio fisico con astaxantina (ME + AX). Il gruppo SE + PL ha fatto registrare il peggiore risultato, mentre i gruppi ME + PL e SE + AX hanno entrambi registrato un rendimento migliore. I migliori interpreti sono stati i topi del gruppo ME + AX, una scoperta che supporta gli effetti potenziati di entrambi gli interventi sulla memoria e sull’apprendimento spaziale. I dati del test sono stati ulteriormente rafforzati dal conteggio delle cellule Ki67-positive e cellule BrdU / NeuN, entrambe le misure della neurogenesi dell’ippocampo adulto (AHN), che hanno mostrato “un forte effetto aggiuntivo” al lavoro quando AX e ME sono stati combinati.
Per comprendere meglio il ruolo del LEP nei cambiamenti osservati nel cervello dei topi, i ricercatori hanno effettuato un microarray del DNA e un’analisi dell’espressione genica , esaminando i geni on o off regolati in relazione ai vari gruppi di topi e in particolare hanno cercato di osservare i geni che sono risultati sovrapposti tra gruppi di trattamento. I loro risultati, in particolare per quanto riguarda il gene anti- ossidante ABHD3 e il gene LEP, confermano l’effetto sinergico di AX e ME sulla memoria spaziale e AHN.
È importante sottolineare che gli autori dello studio hanno anche trovato dopo un’ulteriore analisi che i livelli di LEP plasmatici circolanti sono rimasti invariati tra i gruppi di trattamento, una scoperta che dimostra che h-LEP-cioè LEP trovato nell’ippocampo- è la specifica molecola bersaglio responsabile dei miglioramenti dimostrati da terapia combinata ME + AX. A livello proteico, h-LEP e LEPRa (un recettore LEP), erano anche correlati con miglioramenti nella memoria spaziale, mentre le vie di segnalazione AKT / STAT3 erano implicate anche in questi miglioramenti.
Per l’esperimento in vitro, i ricercatori hanno utilizzato linee di cellule di neuroblastoma umano – cellule note per sintetizzare endogenamente LEP – per osservare l’effetto, esponendole direttamente a quantità variabili di AX. Hanno notato una risposta dose-dipendente diretta per quanto riguarda il LEP espresso, così come l’up-regulation nei geni ABHD3 e LEP .
Infine, per stabilire se sia necessario o meno LEP per ottenere l’effetto sinergico osservato con i topi AX + ME, Yook e colleghi hanno ripetuto il loro precedente esperimento sui topi
, usando animali carenti di LEP allevati per l’obesità e la ricerca sul diabete. Hanno scoperto che il deficit di LEP svolgeva effettivamente un ruolo, in quanto questi topi si comportavano in modo scarso rispetto ai topi wild-type, indicando così LEP come componente cruciale della sinergia AX + ME osservata nell’esperimento precedente.
Per confermare ulteriormente l’effetto mediatorio del LEP nel cervello, gli scienziati hanno iniettato i topi ob / obknockout con LEP nel corso di quattro settimane, scoprendo che gli effetti sinergici di AX e ME sono stati ripristinati in questi topi. I ricercatori hanno anche osservato un aumento dei livelli di proteine pIGF1R e pP13K nei gruppi ME + PL e ME + AX, indipendentemente dal fatto che i topi fossero o meno wild-type o knockout.
I ricercatori offrono ulteriori discussioni su alcuni dettagli del loro studio, ad esempio, commentando che “i nostri risultati di aumento di LEP e IGF1R supportano la possibilità che il potenziamento di AHN e la funzione di memoria di ME + AX possano essere dovuti all’interazione di entrambi ,LEP e espressione di IGF1R e anche notando una correlazione tra aumento della memoria e aumento dei livelli del recettore ippocampale LEPRa.
Mentre i risultati mostrati in questo studio nei modelli murini sono certamente promettenti, cosa potrebbe significare questo in un contesto clinico per gli esseri umani? Per prima cosa, ME (esercizio moderato) per gli umani è stato caratterizzato in questo articolo come quello tipico di una sessione di yoga o tai chi, che sono attività alla portata di molte persone. Un altro fattore è la pronta disponibilità del supplemento nutrizionale relativamente economico astaxantina.
In definitiva, gli autori concludono “le nostre scoperte fanno avanzare l’idea che l’esercizio moderato combinato con un antiossidante dietetico come AX, che inducono l’h-LEP endogeno, possono essere una strategia non farmacologica efficace per prevenire o migliorare la funzione cognitiva e la salute del cervello e per rallentare il declino cognitivo Questa strategia può essere particolarmente utile in individui vulnerabili, compresi gli anziani”.
Fonte, PNAS
