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Esercizio fisico e salute: le tante facce metaboliche di un modo per tenere efficiente anche il cervello

Sempre più prove rilevano che l’esercizio può migliorare la funzione cerebrale e ritardare o prevenire l’insorgenza di malattie neurodegenerative come l’Alzheimer e il morbo di Parkinson. Sebbene i meccanismi sottostanti rimangano poco chiari, ricerche recenti suggeriscono che l’attivazione indotta dall’esercizio di sistemi periferici come muscoli, intestino, fegato e tessuto adiposo può influenzare la plasticità neurale. La ricerca sul dialogo incrociato tra il cervello e il tessuto adiposo, in particolare su un ormone che può attraversare la barriera emato-encefalica e ha dimostrato di migliorare la funzione neuronale in modelli animali di Alzheimer; accumulando prove che la neurogenesi può essere regolata dal microbioma intestinale. Inoltre, sollevano la possibilità che le miochine dannose risultanti dall’inattività e dagli stati di malattia muscolare possano diventare un nuovo punto focale per l’intervento terapeutico. Un numero speciale di Brain Plasticity presenta nuove ricerche e approfondimenti sulla plasticità neurale e sul ruolo dei fattori periferici nella salute cognitiva.

In questa recensione, gli scienziati evidenziano l’impatto di miochine, metaboliti e altri fattori non convenzionali che mediano gli effetti della comunicazione muscolo-cervello e muscolo-retina su neurogenesi, sintesi di neurotrasmettitori, proteostasi, umore, sonno, funzione cognitiva e comportamento alimentare dopo l’esercizio. È stato scoperto che la catepsina B (CTSB), una miochina, e il fattore neurotrofico derivato dal cervello (BNDF) possiedono potenti effetti neuroprotettivi. In un nuovo studio presentato nel numero speciale, i ricercatori hanno esaminato se l’aumento dell’intensità dell’esercizio aerobico aumenterebbe la quantità di CTSB e BDNF che circolano nel sangue. Sedici giovani soggetti sani hanno completato l’esercizio aerobico basato su tapis roulant alla massima capacità e poi al 40%, 60% e 80% della capacità. CTSB e il BDNF circolanti sono stati misurati nei campioni di sangue prelevati dopo ogni esercizio e l’espressione della proteina CTSB, della proteina BDNF e dell’mRNA nel tessuto scheletrico.

I ricercatori hanno scoperto che l’esercizio ad alta intensità aumenta il CTSB circolante nei giovani adulti subito dopo l’esercizio e che il tessuto muscolare scheletrico esprime sia il messaggio che le proteine ​​del CTSB e del BDNF. La ricerca ritiene inoltre che il CTSB possa svolgere un ruolo nel controllo cognitivo modulando la velocità di elaborazione e che sia l’esercizio a intervalli di intensità moderata che quello ad alta intensità aumentino i livelli sierici di BDNF e le prestazioni della memoria di lavoro nelle giovani donne adulte. Si sa anche che l’esercizio fisico migliora la sensibilità all’insulina un po’ in tutti i tessuti, ma ancora poco è noto sul fenomeno. Se il cervello non risponde più correttamente all’ormone insulina (insulino-resistenza), ciò ha anche un effetto negativo sul metabolismo del corpo e sulla regolazione del comportamento alimentare. Un differente studio recente mostra che anche solo otto settimane di esercizio possono aiutare a ripristinare la sensibilità all’insulina del cervello negli adulti gravemente sovrappeso.

Ciò apre nuove possibilità terapeutiche per ridurre in futuro i fattori di rischio di obesità e diabete. Hanno preso parte allo studio quattordici donne e sette uomini di età compresa tra 21 e 59 anni con un indice di massa corporea (BMI) di 27,5-45,5. La risonanza magnetica funzionale è stata utilizzata per determinare la sensibilità all’insulina nel cervello prima e dopo otto settimane di allenamento di resistenza monitorato. Il risultato: il programma di esercizi ha migliorato l’azione dell’insulina nel cervello al livello di una persona con un peso sano. La migliorata sensibilità all’insulina nel cervello ha avuto effetti positivi sul metabolismo, la sensazione di fame è diminuita e il grasso viscerale malsano è stato ridotto. Per verificare se il miglioramento della sensibilità all’insulina cerebrale nelle persone ad alto rischio di T2D abbia effettivamente effetti benefici sul metabolismo e sulla cognitività, sono previsti ulteriori studi di intervento controllato. Possono anche aiutare a chiarire i meccanismi sottostanti.

La Dr.ssa Stephanie Kullmann, che lavora presso il Dipartimento di Diabetologia ed Endocrinologia dell’ospedale universitario di Tubinga, ha spiegato: “L’intervento di esercizio ha aumentato attività stimolata dall’insulina nelle regioni cerebrali responsabili, tra l’altro, della percezione della fame e della sazietà e dell’interazione tra motivazione, ricompensa, emozione e comportamento di esercizio. Inoltre, abbiamo identificato miglioramenti selettivi della reattività all’insulina cerebrale nel sistema mesolimbico senza identificare cambiamenti nell’azione dell’insulina ipotalamica. Ciò può essere dovuto al tipo di intervento, poiché in precedenza è stato riportato che l’esercizio modula in modo particolare la funzione dopaminergica e ippocampale. Quindi ci sarebbe anche un cambiamento della motivazione. I nostri dati suggeriscono che la resistenza all’insulina nel cervello può essere reversibile; e potrebbe essere un valido obiettivo terapeutico per ripristinare la regolazione sul metabolismo e sul peso corporeo da parte del cervello”.

  • A cura del Dr. Gianfrancesco Cormaci, PhD, specialista in Biochimica Clinica.

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Pubblicazioni scientifiche

Kullmann S et al. JCI Insight. 2022 Sep; 7(18):e161498.

Wagner L et al. Int J Obes (Lond) 2022; 46(9):1662-70.

Kullmann S et al. Lancet Diab Endocrinol. 2020; 8(6):524.

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Dott. Gianfrancesco Cormaci

Medico Chirurgo, Specialista; PhD. a CoFood s.r.l.
- Laurea in Medicina e Chirurgia nel 1998 (MD Degree in 1998) - Specialista in Biochimica Clinica nel 2002 (Clinical Biochemistry residency in 2002) - Dottorato in Neurobiologia nel 2006 (Neurobiology PhD in 2006) - Ha soggiornato negli Stati Uniti, Baltimora (MD) come ricercatore alle dipendenze del National Institute on Drug Abuse (NIDA/NIH) e poi alla Johns Hopkins University, dal 2004 al 2008. - Dal 2009 si occupa di Medicina personalizzata. - Guardia medica presso strutture private dal 2010 - Detentore di due brevetti sulla preparazione di prodotti gluten-free a partire da regolare farina di frumento enzimaticamente neutralizzata (owner of patents concerning the production of bakery gluten-free products, starting from regular wheat flour). - Responsabile del reparto Ricerca e Sviluppo per la società CoFood s.r.l. (Leader of the R&D for the partnership CoFood s.r.l.) - Autore di articoli su informazione medica e salute sul sito www.medicomunicare.it (Medical/health information on website) - Autore di corsi ECM FAD pubblicizzati sul sito www.salutesicilia.it
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