Il ruolo dei cambiamenti acuti in mBDNF, cortisolo e pro

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Oct 06, 2023

Il ruolo dei cambiamenti acuti in mBDNF, cortisolo e pro

Scientific Reports volume 13,

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 9418 (2023) Citare questo articolo

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L’interazione tra i biomarcatori rilevanti per la neuroplasticità e la sua associazione con l’apprendimento e le capacità cognitive in età avanzata rimane poco compresa. Il presente studio ha studiato i cambiamenti acuti nelle concentrazioni plasmatiche del fattore neurotrofico derivato dal cervello maturo (mBDNF), della sua proteina precursore (pro-BDNF) e del cortisolo, in risposta all’esercizio fisico acuto e agli interventi di allenamento cognitivo, la loro covariazione e il ruolo nel predire i processi cognitivi. prestazione. I risultati confermativi non hanno fornito supporto per la co-variazione di mBDNF, pro-BDNF e cortisolo nel tempo, man mano che gli interventi acuti si svolgevano, ma hanno confermato un’associazione positiva tra mBDNF e pro-BDNF a riposo. I risultati confermativi non supportano l’ipotesi che il cambiamento di mBDNF in seguito all’esercizio fisico sia contrastato da cambiamenti temporalmente accoppiati di cortisolo o pro-BDNF, o dal cortisolo a riposo, nel suo effetto facilitatorio precedentemente dimostrato sui risultati dell’allenamento cognitivo. I risultati esplorativi hanno invece fornito indicazioni di un beneficio cognitivo generale e simile a un tratto derivante dal mostrare una maggiore reattività mBDNF agli interventi acuti quando accoppiato con una minore reattività al cortisolo, una maggiore reattività pro-BDNF e un cortisolo inferiore a riposo. Pertanto, i risultati richiedono un lavoro futuro per verificare se alcuni profili di biomarcatori sono associati alla preservazione delle capacità cognitive in età avanzata.

Il fattore neurotrofico derivato dal cervello maturo (mBDNF) è una neurotrofina essenziale per la plasticità neuronale e l'apprendimento1,2,3. Viene prodotto come proteina precursore, pro-BDNF, che ha la funzione biologica opposta a mBDNF, influenzando negativamente la plasticità neuronale quando sovraespressa4,5. È stato dimostrato che anche il cortisolo, che è un glucocorticoide coinvolto nella mediazione della risposta allo stress, ha effetti negativi sulla plasticità neuronale6,7. Gli effetti apparentemente opposti di mBDNF e cortisolo sui processi neuroplastici hanno portato all'ipotesi di lavoro che i due facciano parte di un sistema integrativo e che alcuni degli effetti negativi dei glucocorticoidi sulla plasticità possano essere una conseguenza dell'attenuazione dell'espressione o della segnalazione di mBDNF8,9. L'invecchiamento è associato al declino della neuroplasticità e della cognizione10,11, nonché all'aumento dei livelli di cortisolo e alla diminuzione dei livelli di mBDNF12,13, il che implica che livelli più elevati di cortisolo possono attenuare mBDNF e quindi diminuire i processi di neuroplasticità e cognizione in età avanzata. Allo stesso modo, è stato proposto che l'equilibrio tra mBDNF e pro-BDNF sia importante per gli effetti funzionali sulla neuroplasticità14. Se mBDNF, cortisolo e pro-BDNF sono effettivamente correlati dal punto di vista funzionale, ci si può aspettare che le concentrazioni periferiche di tali marcatori covarino nel tempo, anche in fase acuta. Una migliore comprensione di come i biomarcatori rilevanti per la neuroplasticità cambiano e covaria in risposta a interventi acuti, nonché di come le loro interazioni predicono le prestazioni cognitive in età avanzata, è importante da una prospettiva meccanicistica e ha il potenziale di contribuire alla progettazione di interventi personalizzati migliorare la salute cognitiva degli adulti che invecchiano.

In periferia, l'esercizio fisico acuto porta ad aumenti transitori sia delle concentrazioni di mBDNF15,16,17 che delle concentrazioni di cortisolo18, ma la relazione tra i due in questa fase acuta rimane in gran parte sconosciuta19,20. Meno si sa riguardo ai cambiamenti indotti dall'esercizio nel pro-BDNF, con due studi sull'uomo che non riportano alcun cambiamento nella risposta all'esercizio o all'allenamento nella periferia21,22. Anche la relazione tra i cambiamenti acuti di mBDNF e proBDNF è in gran parte sconosciuta, ma è stata dimostrata una relazione positiva tra i livelli basali di mBDNF e pro-BDNF in uno studio sugli anziani23.

Per quanto riguarda l’effetto dell’impegno cognitivo sulle concentrazioni periferiche di mBDNF, pro-BDNF e cortisolo, non si sa quasi nulla. Nella misura in cui l'allenamento cognitivo riflette l'apprendimento, i biomarcatori rilevanti per i processi neuroplastici, come mBDNF, pro-BDNF e cortisolo, possono svolgere un ruolo3,24. È stato precedentemente dimostrato che le concentrazioni di mBDNF aumentano acutamente nel plasma in seguito al training cognitivo negli anziani sani, ma non nel siero25,26. Per quanto riguarda pro-BDNF e cortisolo, l’effetto dell’impegno cognitivo sulle concentrazioni periferiche è, a nostra conoscenza, sconosciuto.

 3.0, kurtosis > 10.0). For cortisol, concentrations were not normally distributed at the four first timepoints (skewness > 3.0 and/or kurtosis > 10.0). Natural log-transformations were therefore performed for all biomarker concentrations at all timepoints, which resulted in approximate normality for all measures (skewness < 3.0, kurtosis < 10.0). Extreme outliers were subsequently removed using the outlier labelling rule (IQR = 3.0), resulting in exclusion of one measurement for mBDNF, three for pro-BDNF, and one for cortisol. Repeated-measures ANOVA, with Time (pretest, posttest) and Sample (1–3) as within-subject factors and Intervention (COG, PE, COG + PE, PE + COG) as between-subject factor, was performed for each biomarker for descriptive purposes at the group level (Jamovi, version 1.6.23.0). Significant main effects were only reported and interpreted in the absence of significant interactions./p>