Die Auswirkung körperlicher Betätigung auf kognitive Beeinträchtigungen bei neurodegenerativen Erkrankungen: Von der Pathophysiologie bis hin zu klinischen und rehabilitativen Aspekten Teil 3

2.4. Der Einfluss körperlicher Bewegung auf die hormonelle Aktivität

In den letzten Jahren konnte zudem nachgewiesen werden, dass PE aus hormoneller Sicht die Entwicklung neurodegenerativer Erkrankungen verlangsamt.

In der modernen Gesellschaft achten immer mehr Menschen auf die Bedeutung der Gesundheit. Dabei sind körperliche und geistige Gesundheit gleichermaßen wichtig. Und PE (körperliche Bewegung) ist eine sehr effektive Möglichkeit, die körperliche Gesundheit zu erhalten und zu verbessern. Auch auf das Gedächtnis hat PE einen guten Einfluss.

Nach Untersuchungen kann PE die Herz-Lungen-Funktion und Stoffwechselrate, die Immunität, die Knochenstärke usw. verbessern. Dies wirkt sich sehr positiv auf die Gesundheit des menschlichen Körpers aus. Und diese Vorteile können sich in drei bis fünf Jahren oder sogar ein Leben lang positiv auf den Körper eines Menschen auswirken.

PE kann auch den mentalen Zustand der Menschen verbessern, was sich positiv auf die Verbesserung des Gedächtnisses auswirkt. Beispielsweise kann Sport den Stress und die Anspannung reduzieren und zu mehr Entspannung führen. Bewegung kann die Durchblutung des Gehirns fördern und dadurch das Denk- und Gedächtnisvermögen der Menschen verbessern. Die Verbesserung des Gedächtnisses kann auch das Selbstvertrauen und die Begeisterungsfähigkeit der Menschen weiter steigern.

Darüber hinaus kann Sport auch die sozialen Fähigkeiten der Menschen verbessern und so dazu beitragen, besser mit anderen zu kommunizieren. Dies trägt dazu bei, die sozialen Fähigkeiten und positiven Einstellungen der Menschen zu verbessern und die Kommunikation und gegenseitige Unterstützung zwischen den Menschen zu fördern.

Kurz gesagt, PE ist ein sehr wichtiger Weg, um die Gesundheit zu erhalten. Auch auf das Gedächtnis kann PE einen positiven Einfluss haben. Deshalb sollten wir dem Sport viel Aufmerksamkeit schenken, um unsere körperliche und geistige Gesundheit kontinuierlich zu verbessern. Es ist ersichtlich, dass wir das Gedächtnis verbessern müssen, und Cistanche deserticola kann das Gedächtnis erheblich verbessern, da Cistanche deserticola auch das Gleichgewicht von Neurotransmittern regulieren kann, beispielsweise durch die Erhöhung des Acetylcholin- und Wachstumsfaktorspiegels. Diese Stoffe sind sehr wichtig für das Gedächtnis und das Lernen. Darüber hinaus kann Cistanche deserticola auch die Durchblutung verbessern und die Sauerstoffversorgung fördern, wodurch sichergestellt werden kann, dass das Gehirn ausreichend Nährstoffe und Energie erhält, wodurch die Vitalität und Ausdauer des Gehirns verbessert werden.

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Eine der Hauptfunktionen des Hippocampus besteht in der Hemmung und adaptiven Steuerung der Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA) als Stressreaktion [48]. Physiologisch gesehen enthält der Hippocampus viele Steroidrezeptoren, unterteilt in Mineralokortikoidrezeptoren (MR) und Glukokortikoidrezeptoren (GR) [49].

Es wurde gezeigt, dass es mit zunehmendem Alter zu einer physiologischen Verringerung der Anzahl der Steroidrezeptoren in verschiedenen Bereichen des Hippocampus kommt [50] und dass die HPA dazu neigt, sich von der hemmenden Kontrolle der höheren Zentren zu befreien.

Holsboer et al. entwickelte einen hochempfindlichen Test, der auf der Kombination von Dexamethason-Unterdrückung/Corticotropin-Releasing-Hormon-Stimulation (DEX/CRH-Test) basiert, um die Funktion des HPA-Systems zu untersuchen.

Die Testergebnisse zeigten, dass die basale Cortisolkonzentration bei AD-Patienten signifikant höher war als bei gesunden Probanden und dass die minimale Arzneimittelkonzentration, auf die der Patient auf Cortisol reagiert, bei gesunden Probanden signifikant höher war als in der AD-Patientengruppe. Darüber hinaus schütteten AD-Patienten nach weiterer CRH-Stimulation deutlich weniger adrenocorticotropes Hormon (ACTH) und Cortisol aus als die Kontrollgruppe.

Diese Ergebnisse bestätigen, dass die Regulation des HPA-Systems bei AD beeinträchtigt ist. Die Beeinträchtigung der HPA-Achse und der entsprechende Anstieg des Basalcortisols können auf das zunehmende Alter und den Prozess der Zerstörung des Hippocampus zurückgeführt werden, der typisch für neurodegenerative Erkrankungen ist [51]. Lanfranco et al. zeigten, dass PE auch einen starken physiologischen Reiz auf der HPA-Achse darstellt [52].

Um die Gehirnaktivierung als Reaktion auf PE zu verstehen, wurde eine umfassende Analyse an Ratten nach 90-minütigem Laufen auf dem Laufband durchgeführt [53]. Die Ergebnisse zeigten eine Hypersekretion von CRH, Arginin-Vasopressin-Hormon und ACTH, was zu einem Anstieg der basalen Nebennieren-Cortisol-Sekretion führt. Zwei Hauptfaktoren modulieren die Reaktion der HPA-Achse auf Widerstandsübungen: Intensität und Dauer [54].

Die minimale Trainingsintensität, die erforderlich ist, um eine Cortisol-Reaktion der HPA-Achse hervorzurufen, beträgt 60 % des maximalen Sauerstoffverbrauchs (VO2max); Bei Übungen über 60 % VO2max steigen die Plasmacortisolkonzentrationen linear mit der Trainingsintensität an [55]. Unterhalb dieser Intensitätsschwelle (<60% VO2max), ACTH and cortisol concentrations may increase only if 90 minutes of exercise with at least 40% VO2max is maintained [56]. 

Wenn PE durchgeführt wird, kommt es zu einer starken Reaktion von Hormonen wie ACTH und Cortisol, um den enormen Stoffwechselbedarf zu mildern, der für den Körper notwendig ist, um die Übung selbst durchzuführen [57].

Tatsächlich baut Cortisol die Muskelfasern um, indem es die Synthese neuer Proteine ​​hemmt und den Abbau der Proteine ​​über den Ubiquitin-Weg stimuliert; Darüber hinaus beeinflusst Cortisol die neuromuskuläre Funktion durch verschiedene schnelle und kurzfristige Mechanismen, wie beispielsweise die Regulierung von Ca2+-Kanälen [58].

Darüber hinaus haben Klaperski et al. zeigten, dass kontinuierlicher, intensiver Sport im Vergleich zu körperlich inaktiven Probanden zu einer verringerten Stressreaktivität und einer verbesserten Erholung von neuropsychologischem Stress führte [59]. Schließlich führte die Anpassung an körperliche Betätigung zu einer verringerten Empfindlichkeit des peripheren Gewebes gegenüber GCs, die den Körper vor den schwerwiegenden metabolischen und immunologischen Folgen eines erhöhten Cortisolspiegels schützen sollen [60].

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es transkriptionelle und translatorische Veränderungen auf zellulärer Ebene bestimmen kann, außerdem einen gewebebiologischen Reiz auf CSN-Ebene induziert und die hormonellen Achsen reguliert, die das Gehirn betreffen. Es erzeugt daher eine Kaskade positiver biologischer und metabolischer Wirkungen, sowohl im Hinblick auf die Neuroplastizität als auch im Hinblick auf die Neuroprotektion; Aus diesen Gründen kann es als echtes Medikament angesehen werden, das keine Nebenwirkungen für das CSN hat.

3. Klinische und rehabilitative Auswirkungen körperlicher Betätigung bei neurodegenerativen Erkrankungen

An diesem Punkt ist es wichtig zu verstehen, wie sich die neurobiologischen Wirkungen von PE auf die klinische Ebene übertragen lassen. Die Übertragung der Perspektive von der Zelle auf den Körper und ihre Funktion, vom Besonderen auf das Allgemeine, ist die unverzichtbare Voraussetzung für die Bewertung der Wirksamkeit von PE als Möglichkeit zur Behandlung und Rehabilitation bei der Behandlung der wichtigsten neurodegenerativen Erkrankungen, die kognitive Beeinträchtigungen verursachen (Abbildung 1). ).

3.1. Die Rolle körperlicher Bewegung bei der Alzheimer-Krankheit (AD)

AD ist sicherlich die am weitesten verbreitete und beeinträchtigendste neurodegenerative Erkrankung. AD ist eine aneurodegenerative Erkrankung, die durch neuronale und synaptische Veränderungen in der Großhirnrinde und in einigen subkortikalen Regionen gekennzeichnet ist, die zu einer Verschlechterung kognitiver und psychoverhaltensbezogener Funktionen führen [61]. Die in den letzten 10 Jahren verfügbaren epidemiologischen Daten haben gezeigt, dass PE das Fortschreiten neurodegenerativer Erkrankungen verlangsamen kann [62].

AerobicPE erhöht die Herzleistung und damit die Gehirndurchblutung. Dieser Mechanismus beinhaltet auch eine Steigerung der Angiogenese, Neurogenese, Synaptogenese und der Synthese von Neurotransmittern, die wiederum das Gedächtnis und die kognitiven Funktionen verbessern [63].

Im Laufe der Jahre hat der Zusammenhang zwischen aerobem Sport und der Verbesserung der kognitiven Funktion bei Patienten mit AD immer mehr Beweise gewonnen [64,65]. Die Auswirkungen mäßiger körperlicher Aktivität auf höhere Gehirnfunktionen wurden zunächst durch die Beobachtung hervorgehoben, wie einfaches Gehen, wenn es regelmäßig durchgeführt wird, dazu führt, dass AD-Patienten ihre kognitiven Fähigkeiten verbessern, ein Ergebnis, das mithilfe der Mini-Mental State Examination (MMSE) quantifizierbar ist [66].

Darüber hinaus ergab eine sehr große Stichprobenstudie von Norton et al. [67], ein Prozentsatz von 12,7 % der AD-Fälle weltweit und 20,3 % der AD-Fälle in Europa im Jahr 2010 wurden auf körperliche Inaktivität zurückgeführt.

Darüber hinaus wurden die Ergebnisse einer früheren Studie von Larson et al. stimmten mit diesen Daten überein: Eine Analyse wurde an einer Stichprobe von 1740 Personen über 65 Jahren durchgeführt; Alle wurden 2 Jahre lang einer regelmäßigen Sportsitzung unterzogen (15 Minuten pro Sitzung mit Gehen, Radfahren, Schwimmen, Aerobic, Rhythmischer Sportgymnastik, Wassergymnastik, Krafttraining, Stretching oder anderen Aktivitäten).

Bei denjenigen, die dreimal oder öfter pro Woche Sport trieben, betrug die Demenzrate 13,0 pro 1000 Personenjahre; Bei denjenigen hingegen, die weniger als dreimal pro Woche Sport trieben, stieg die gleiche Inzidenz auf 19,7 pro 1000 Personenjahre. Wie oben berichtet, verbessert PE die zerebrale Gefäßreserve und die neuronale Plastizität; In einer von Larson et al. veröffentlichten Studie wurde gezeigt, dass vierzig Minuten Sport (Ergofahrrad, Laufband und Treppensteigen) viermal wöchentlich über einen Zeitraum von 12 Wochen den zerebralen Blutfluss im Gyrus dentatus des Hippocampus steigern können, was die Neurogenese verbessern kann [ 68] und können folglich die kognitiven Funktionen länger intakt halten. Alle diese Beweise bestätigen die Bedeutung von PE als primäres Präventionsinstrument.

Darüber hinaus wirkt PE nicht nur als Mechanismus zur Prävention neurodegenerativer Erkrankungen, sondern sein Beitrag auch bei Patienten mit mittelschwerer und fortgeschrittener AD ist mittlerweile bekannt. Tatsächlich haben Rolland et al. zeigten einige der positiven Effekte von PEin-Patienten mit mittelschwerer AD. Zwei Jahre regelmäßiger Aktivität führten bei diesen Patienten zu einer Verbesserung der Gehzeitausdauer, einer Verringerung von Depressionen, einer Minimierung der Inkontinenz, einer Steigerung der Aktivitäten des täglichen Lebens (ADL) und ganz allgemein zu einer Verbesserung aller für diese Krankheit typischen Symptome [69].

Noch überraschender sind die Ergebnisse einer Studie von Venturelli et al. an einer Gruppe von Patienten über 65 Jahren mit der Diagnose fortgeschrittener AD, die mit Hilfe ihrer Betreuer ein 24-wöchentliches Wanderprogramm von mindestens 30 Minuten pro Tag absolvierten. Anhand von Bewertungsskalen wie dem Barthelindex, MMSE, dem Performance Oriented Mobility Assessment (POMA)-Index und der konstanten Sauerstoffsättigung beim Gehen (SpO2 > 85 %) wurde festgestellt, dass sportliche Betätigung das Fortschreiten der Erkrankung verlangsamen kann, selbst wenn sie nur für kurze Zeiträume erfolgt kognitive Beeinträchtigung und kann die Leistung von ADL verbessern [70].

Daher könnte PE jetzt auch als Rehabilitationsmöglichkeit betrachtet werden, da es die Fähigkeiten von AD-Patienten verbessert. Angesichts des Fehlens spezifischer Medikamente zur Kontrastierung von AD scheint es sehr wichtig zu sein, die Dosis-Wirkungs-Wirkung körperlicher Aktivität auf die Kognition dieser Patienten zu ermitteln und folglich die Kombinationen aus Häufigkeit, Intensität, Zeit und Art der PE zu finden, die am nützlichsten sind, um die Ergebnisse dieser therapeutischen Intervention zu optimieren.

Obwohl diese Absicht schwer zu verfolgen ist, zeigte eine aktuelle Metaanalyse [71], dass unter Verwendung von MMSE als Bewertungsskala eine mäßige Intensität von Aerobic-Übungen die effektivste Intervention zu sein scheint, wenn sie mindestens eine Stunde pro Woche und über einen längeren Zeitraum durchgeführt wird Die Dauer liegt zwischen 12 und 24 Wochen.

Darüber hinaus scheint die beste kognitive Verbesserung bei mäßiger Intensität und Häufigkeit körperlicher Aktivität erzielt zu werden: Interventionen, die bis zu 2 Stunden dauerten, hatten bessere Ergebnisse als solche, die länger als 2 Stunden pro Woche durchgeführt wurden; Ebenso zeigten Interventionen, die weniger als dreimal pro Woche durchgeführt wurden, einen größeren Effekt auf die Verbesserung der kognitiven Fähigkeiten von AD-Patienten im Vergleich zu Interventionen, die mehr als dreimal pro Woche durchgeführt wurden. Der Schwellenwert muss jedoch noch festgelegt werden, da größere Proben und eine längere Nachbeobachtung erforderlich sind [72].

3.2. Die Rolle körperlicher Bewegung bei der Parkinson-Krankheit (PD)

Bei der weiteren Untersuchung der wichtigsten neurodegenerativen Erkrankungen, die zu kognitiven Beeinträchtigungen führen, ist es sicherlich notwendig, auch der Parkinson-Krankheit Aufmerksamkeit zu schenken. PD ist eine fortschreitende neurodegenerative Erkrankung und nach AD die zweithäufigste Erkrankung, die durch Zittern, Rigidität, Bradykinesie usw. gekennzeichnet ist Haltungsinstabilität. Die Diagnose ist klinisch, auch wenn eine histopathologische Untersuchung erforderlich ist, um in Lewy-Körpern oder Lewy-Neuriten enthaltenes Synuclein zu identifizieren [73]. Die Ätiologie der Parkinson-Krankheit ist noch nicht geklärt, es scheint jedoch ein Zusammenhang sowohl mit genetischen als auch umweltbedingten Faktoren zu bestehen.

Die wichtigste charakteristische morphologische Veränderung im PD-Gehirn wird in den Querschnitten des Hirnstamms beobachtet, wobei fast alle Fälle mit einem Verlust des dunkel pigmentierten Bereichs in der Substantia nigra parscompacta (SNpc) und dem Locus coeruleus einhergehen. Aus klinischer Sicht können Menschen mit Parkinson-Krankheit neben den oben genannten pathognomonischen motorischen Defiziten auch unterschiedliche kognitive Zustände aufweisen, von normaler Kognition über einen frühen, leichten subjektiven und objektiven Rückgang bis hin zu leichter, mittelschwerer und sogar schwerer Parkinson-Demenz [74]. Schwere Demenz hat eine Prävalenz von 25–30 % bei PD-Patienten und beeinträchtigt viele kognitive Funktionen, insbesondere exekutive, Aufmerksamkeits- und visuell-räumliche Bereiche, aber auch das Gedächtnis [75].

In diesem Zusammenhang scheint PE auch ein primäres Präventionsinstrument für Parkinson zu sein. In einer Studie, die auf einer Stichprobe von über 200 Teilnehmern beruhte,000 waren Menschen, die im Alter von 15 bis 39 Jahren viel körperliche Aktivität ausübten, einem geringeren Risiko ausgesetzt, im späteren Leben an Parkinson zu erkranken [76]. In einer anderen epidemiologischen Studie haben Thacker et al. analysierte eine Kohorte von etwa 143000 Personen und stellte fest, dass Menschen, die mäßige bis starke körperliche Aktivität ausübten, wie Radfahren, Aerobic oder Tennis, während der zehnjährigen Nachbeobachtungszeit das geringste Risiko für Parkinson hatten [77].

Genauer gesagt scheint PE das Risiko für die Entwicklung kognitiver Beeinträchtigungen und Parkinson zu verringern, wobei es viele Belege dafür gibt, dass es sich hierbei um einen Schutzfaktor handelt [78]. PE ist jedoch vor allem eine Chance für die Versorgung von Patienten, die bereits an Parkinson leiden. In einer umfassenden und aktuellen Übersicht über die Vorteile von Bewegungstraining für PD-Patienten wurden die Auswirkungen verschiedener Trainingsarten auf motorische und kognitive Dysfunktionen hervorgehoben: Aerobic-Training, insbesondere Radfahren, verbessert unabhängig voneinander den Gang und die kognitiven Funktionen, verbessert aber auch die motorische Lernfähigkeit, was wiederum zu einer Verbesserung der motorischen Fähigkeiten führt führt zu einer Verbesserung der motorischen Funktionen beim Gang [79].

Selbst komplexere körperliche Aktivitäten wie Tanzen haben sich nicht nur bei der Verbesserung motorischer Funktionen als wirksam erwiesen, sondern auch bei der Implementierung exekutiver Funktionen, was mit der Frontal Assessment Battery am Krankenbett und mentalen Rotationsaufgaben beurteilt werden kann [80,81]. Darüber hinaus bietet Tai Chi, das aus tanzähnlichen Bewegungen besteht, die in einer komplexen Abfolge miteinander verbunden sind, Vorteile für das psychische Wohlbefinden und die kognitiven Funktionen [82].

In ähnlicher Weise verbessert Yoga, eine sportliche Praxis, die Haltungen und Atemübungen sowie Meditation umfasst, das Gleichgewicht sowie die geistige und emotionale Gesundheit [83]. Darüber hinaus ist Sport traditionell eine Säule von Rehabilitationsbehandlungen, wenn es die Konturen therapeutischer Übungen annimmt. Therapeutische Übungen können, wenn sie in Reihe mit methodischen Übungen im Rahmen von Programmen organisiert werden, die auf bestimmte Rehabilitationsziele abzielen, die Neuroplastizität auf der Ebene des Frontallappens stimulieren und so kognitiven Beeinträchtigungen entgegenwirken [84].

Insbesondere die Übungen, die zielorientiertes Erlernen motorischer Fähigkeiten beinhalten, verbessern die motorischen Fähigkeiten bei Parkinson durch kognitives Engagement. Die kognitiven Vorteile therapeutischer Übungen führen zu allgemeinen Verbesserungen der Autonomie bei Parkinson-Patienten. Die Gesamtfunktionalität, gemessen mit Skalen wie ADL [85] und Barthel-Index [86], verbessert sich deutlich; Dies beweist die tatsächliche Fähigkeit der Übung, diese Patienten zu rehabilitieren, das heißt, ihnen ihre Fähigkeiten bei der Ausführung der grundlegenden Aktivitäten ihres täglichen Lebens zurückzugeben.

Die Reduzierung kognitiver Beeinträchtigungen infolge der Parkinson-Krankheit führt zu einer Verbesserung der Lebensqualität [87]. Eine neue Grenze der Neurorehabilitation verdient besondere Erwähnung: die virtuelle Realität. Virtual Reality plant, traditionelle Übungen in virtuelle Umgebungen zu integrieren, in denen es möglich ist, motorische und kognitive Funktionen einfacher und präziser zu trainieren und zu überwachen [88].

Bei PD-Patienten verbessert diese Art der sensorineuralen Stimulation die motorischen Funktionen in Bezug auf Gleichgewicht und Gang, erhöht aber vor allem die exekutiven Funktionen [89]. Insbesondere macht die virtuelle Realität das Training vollständiger, da sie dazu führt, dass die Patienten mehrere kognitive Prozesse gleichzeitig trainieren und verknüpfen sie in Sequenzen, die darauf abzielen, bestimmte Ziele zu erreichen, einschließlich solcher, die sich auf die Bewegung beziehen.

Genauer gesagt werden Aufmerksamkeitsaktivierung, Informationsbeschaffung und -verarbeitung, Bewegungsplanung und sensorische Integration kontextuell in virtuelle Kontexte eingefügt, die ihre Anwendung auf die täglichen Aktivitäten von Patienten erfordern, um die persönliche Autonomie zu erhöhen [90]. Darüber hinaus kann PE auch die Seite einschränken Effekte wie Abnutzung und Dyskinesie, die durch Anti-PD-Therapeutika hervorgerufen werden, verbessern und verlängern die Wirksamkeit der Therapien [91]. Darüber hinaus verringert körperliche Aktivität das Risiko anderer geriatrischer Erkrankungen wie Diabetes, Bluthochdruck und Herz-Kreislauf-Erkrankungen, die ebenfalls dazu beitragen können zur PD-Pathogenese [92]. Zusammenfassend wird PE heute als ergänzende Strategie zu Parkinson-Medikamenten angesehen.

4. Schlussfolgerung

PE ist ein erstaunliches Gesundheitsinstrument für das menschliche Gehirn und stellt eine Chance für die Behandlung und Rehabilitation von Patienten dar, die an kognitiven Beeinträchtigungen leiden, die durch neurodegenerative Erkrankungen verursacht werden. Wie in diesem Artikel beschrieben, gibt es bereits Hinweise darauf, wie PE auf neuroendokriner und biochemischer Ebene positiv wirkt und welche Daraus ergeben sich vorteilhafte klinische Implikationen.

Dennoch ist es wünschenswert, dass neue Studien die Funktionsmechanismen körperlicher Betätigung auf Gehirnebene untersuchen und die faszinierenden Aspekte aufdecken, die noch unbekannt sind, uns aber ermöglichen könnten, ihr therapeutisches Potenzial zu nutzen.

Autorenbeiträge: Konzeptualisierung, GF, LC und MM; Methodik, PL, GF, MR und L.C.; Software, Hausarzt; formale Analyse, PL und GP; Untersuchung, GF, MVR; Ressourcen, MVR, AC, GM; Datenerfassung, GF, GP, MR; Schreiben der ursprünglichen Entwurfsvorbereitung, GF, GP, MVR, AC, GM und MM Alle Autoren haben die veröffentlichte Version des Manuskripts gelesen und ihr zugestimmt.

Finanzierung: Diese Forschung erhielt keine externe Finanzierung.

Erklärung des Institutional Review Board: Nicht zutreffend.

Einverständniserklärung: Nicht anwendbar.

Erklärung zur Datenverfügbarkeit: Die während der aktuellen Studie verwendeten und/oder analysierten Datensätze werden auf begründete Anfrage dem entsprechenden Autor, LC, zur Verfügung gestellt

Danksagungen: Wir möchten Alessandra Zonno für ihre technische Unterstützung danken.

Interessenkonflikte: Die Autoren geben an, dass kein Interessenkonflikt besteht.

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