Le proteine ​​mitocondriali svelano il meccanismo mediante il quale l'esercizio fisico migliora la memoria, l'apprendimento e l'attività motoria nel modello di ratto con encefalopatia ipossico ischemica - Parte 1

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Background: È stato dimostrato che l’esercizio fisico migliora le funzioni cognitive e motorie, promuove la neurogenesi e dimostra benefici terapeutici nei disturbi neurodegenerativi.

I benefici fisici dell’esercizio fisico vanno oltre il semplice mantenimento del corpo sano. Aiuta anche a migliorare la funzione cerebrale, in particolare la memoria. La ricerca mostra che l’esercizio fisico regolare rafforza le connessioni neuronali nel cervello e promuove una sana circolazione sanguigna.

Esistono diversi modi per migliorare la memoria attraverso l'esercizio. Tra questi, particolarmente efficaci sono gli esercizi aerobici, come la corsa, il ciclismo, il nuoto, ecc. Questi esercizi aumentano la frequenza cardiaca e respiratoria e aumentano la circolazione sanguigna nel corpo. Ancora più importante, l’esercizio aerobico può anche stimolare il cervello a rilasciare neurotrasmettitori come la dopamina, migliorando l’umore, aumentando le soglie di ansia e riducendo la depressione e altri problemi.

Inoltre, l’allenamento della forza può anche aiutare a migliorare la memoria. Questo tipo di allenamento aiuta a costruire i livelli metabolici del corpo e favorisce l'escrezione di più acidi grassi. Ciò aiuta ad aumentare i livelli di lipidi nel sangue, che ha un effetto positivo sulla funzione cerebrale.

Inoltre, esercizi a bassa intensità come lo yoga possono anche aiutare a rafforzare le connessioni neuronali nel cervello. Questo tipo di esercizio ha un impatto delicato sul cervello e può calmarlo e rilassarlo.

Nel complesso, l’impatto dell’esercizio fisico sulla salute umana è molto importante, soprattutto sul miglioramento della funzione cerebrale. Non importa che tipo di esercizio scegliamo, finché persistiamo e perseveriamo, otterremo risultati positivi, che ci permetteranno di vivere una vita sana, rilassata e felice! Si può vedere che abbiamo bisogno di migliorare la memoria, e la Cistanche deserticola può migliorare significativamente la memoria perché la Cistanche deserticola è un materiale medicinale tradizionale cinese che ha molti effetti unici, uno dei quali è quello di migliorare la memoria. L'efficacia di Cistanche deserticola deriva dai molteplici principi attivi che contiene, tra cui acido tannico, polisaccaridi, glicosidi flavonoidi, ecc. Questi ingredienti possono promuovere la salute del cervello attraverso una varietà di percorsi.

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Tuttavia, è fondamentale studiare i meccanismi cellulari e molecolari attraverso i quali ciò avviene. Lo studio mirava a esaminare e valutare l'effetto dell'esercizio di nuoto sui cambiamenti delle proteine ​​mitocondriali nel cervello dei ratti con encefalopatia ipossico-ischemica (HIE). Metodi: i test del palo verticale e del labirinto acquatico di Morris sono stati utilizzati per valutare le funzioni motorie e cognitive degli animali, mentre il western blot e l'immunofluorescenza del tessuto cerebrale sono stati utilizzati per valutare i biomarcatori dell'apoptosi mitocondriale e la stabilità delle creste in risposta all'allenamento fisico.

Sono stati utilizzati quattro gruppi di ratti: (1) gruppo sedentario fittizio (SHAM, NT), (2) gruppo di allenamento con esercizi fittizi (SHAM, T) (3) gruppo sedentario con encefalopatia ipossico-ischemica (HIE, NT) e (4) gruppo ipossico -gruppo di allenamento con esercizi per encefalopatia ischemica (HIE, T).

Risultati: gli animali affetti da HIE hanno mostrato deficit motori e cognitivi, nonché un aumento dell'espressione delle proteine ​​apoptotiche. L’esercizio, d’altro canto, ha migliorato le funzioni motorie e cognitive sopprimendo allo stesso tempo l’espressione delle proteine ​​apoptotiche.

Conclusioni: stabilizzando le creste mitocondriali e sopprimendo la cascata apoptotica, l'esercizio fisico ha fornito neuroprotezione nel danno cerebrale indotto dall'ischemia ipossica.

1. Introduzione

L'encefalopatia ipossico-ischemica (HIE) è un tipo di grave danno al sistema nervoso centrale nei neonati causato dall'ipossia perinatale. L'IE è una causa primaria di morte infantile sia nei neonati a termine che prematuri, nonché di gravi problemi cronici, tra cui paralisi cerebrale, anomalie neurosensoriali e deficit cognitivi [1,2].

L’HIE colpisce da 1 a 8 su 1.000 nati vivi nei paesi sviluppati e fino a 26 su 1.000 nati vivi nei paesi in via di sviluppo, rappresentando fino al 23% di tutte le morti infantili in tutto il mondo [3,4].

Le anomalie perinatali, come l'ipossia, possono causare danni cerebrali, comunemente seguiti da disturbi neurologici, come paralisi cerebrale o ritardo mentale. I processi che determinano il danno cerebrale nel neonato rimangono poco chiari; tuttavia, i mitocondri svolgono un ruolo fondamentale, non solo sono essenziali per il metabolismo, ma contengono anche diverse proteine ​​con capacità apoptotiche [5].

L’esercizio riduce i deficit motori indotti da lesioni cerebrali sopprimendo la morte apoptotica delle cellule neuronali nella corteccia motoria [6]. Inoltre, ha guadagnato una reputazione tra i fisioterapisti pediatrici come intervento di scelta per i bambini affetti da paralisi cerebrale [7].

Le prove crescenti provenienti da studi sugli animali e sull’uomo supportano l’idea che l’esercizio fisico migliora la neuroplasticità e quindi riduce il rischio di diverse malattie neurodegenerative [8-10]. Mentre molti studi [11-14] concordano sul fatto che l’esercizio fisico migliora la funzione cerebrale promuovendo la neuroplasticità e la cognizione, pochi hanno cercato di chiarire la risposta delle proteine ​​mitocondriali coinvolte nell’apoptosi all’esercizio fisico.

Dato che l’esercizio fisico è così importante per mantenere regolarmente una buona salute, una migliore comprensione dei meccanismi molecolari attraverso i quali l’esercizio fisico produce effetti benefici per l’organismo è fondamentale per identificare percorsi più specifici che possono essere manipolati per prevenire o curare le malattie [15].

I mitocondri svolgono un ruolo importante nella neurodegenerazione neonatale in seguito allo stress da ipossia e la loro disfunzione è una fase critica nella progressione neurodegenerativa, che è associata alla successiva induzione di percorsi di morte cellulare che sono un segno chiave del danno ipossico-ischemico [16].

I mitocondri attivano diverse vie di segnalazione apoptotica e interazioni proteiche, tra cui; citocromo c (Cyto. C), fattore che induce l'apoptosi (AIF), endonucleasi G (Endo G) e secondo attivatore della caspasi derivato dai mitocondri (Smac), per scaricare proteine ​​pro-apoptotiche dalle intermembrane, culminando nell'apoptosi intrinseca [17 ,18].

La via mitocondriale, che segnala la morte cellulare per apoptosi, è attivata da una varietà di fattori di stress, inclusa l’ischemia ipossica. La permeabilizzazione della membrana mitocondriale esterna, OMM [nota anche come permeabilizzazione della membrana mitocondriale esterna (MOMP)] è l'evento primario nell'apoptosi mediata dai mitocondri, consentendo a diverse proteine ​​mitocondriali di trasferirsi nel citosol e migliorando l'attivazione della procaspasi [19].

Inoltre, [20] hanno riportato che l'esercizio aumenta il numero di copie del DNA mitocondriale (mtDNA) nella corteccia e nell'ippocampo, che è direttamente influenzato dall'HIE. Questo studio ha esaminato gli effetti dell'esercizio sulle prestazioni cognitive e motorie evidenziando la risposta delle proteine ​​apoptotiche mitocondriali. dopo insulto ipossico-ischemico ed esercizio fisico.

Abbiamo studiato gli effetti dell'esercizio di nuoto sull'apoptosi mitocondriale nell'ippocampo e nella corteccia cerebrale nel deterioramento motorio e cognitivo indotto da HIE.
2. Risultati

2.1. L'esercizio di nuoto promuove le prestazioni motorie e cognitive

Abbiamo condotto i test del palo verticale e del labirinto acquatico Morris (MWM) per determinare se l'esercizio di nuoto migliora le prestazioni motorie, di apprendimento e di memoria spaziale nei ratti HIE.

Secondo [21], il test del polo verticale viene utilizzato per valutare le prestazioni motorie e i risultati nella Figura 1A hanno mostrato che le prestazioni motorie dei ratti HIE erano inferiori a quelle dei ratti di controllo (p < 0.{{ 4}}5). L'esercizio di nuoto, d'altro canto, ha migliorato le prestazioni motorie dei ratti, anche se non in modo statisticamente significativo (p < 0,05). Il MWM è un compito di apprendimento spaziale che richiede ai ratti di individuare una piattaforma nascosta in una pozza d'acqua opaca utilizzando segnali visivi.

L'acquisizione dell'apprendimento spaziale sia nei ratti di controllo che nei ratti HIE è stata osservata come una latenza ridotta per raggiungere la piattaforma nascosta entro il giorno 6. I ratti che hanno intrapreso l'esercizio di nuoto hanno sovraperformato significativamente i ratti di controllo, come mostrato nella Figura 1B.

Per valutare la memoria di riferimento, abbiamo condotto un test di sondaggio 24 ore dopo la sessione di allenamento finale (giorno 6), che è stata condotta senza la piattaforma nascosta. Come previsto, i ratti sottoposti a esercizio hanno dimostrato un notevole miglioramento della memoria, come dimostrato dall'aumento del numero di volte in cui hanno attraversato la piattaforma. quadrante target (Figura 1E). Durante le sessioni MWM, i ratti di controllo e di allenamento hanno percorso varie distanze e hanno nuotato a velocità variabili (Figura 1C, D).

Questi risultati suggeriscono che l’esercizio del nuoto migliora le funzioni motorie e cognitive. Nel loro insieme, i nostri risultati supportano il concetto che l’esercizio migliora la funzione motoria, l’apprendimento spaziale e la conservazione della memoria.

2.2. Proteine ​​mitocondriali nel citoplasma dell'ippocampo

Gli indicatori di apoptosi mitocondriale nella porzione citosolica; il citocromo c, il fattore che induce l'apoptosi (AIF) e la caspasi scissa-3, così come Smac/Diablo e OPAl, sono aumentati sensibilmente nell'HlE, come dimostrato dalla semi-quantificazione Western blot (Figura 2).

Il citocromo c (Figura 2B), la caspasi scissa-3 (Figura 2C), AlF (Figura 2A) e Smac/Diablo (Figura 2D) erano tutti espressi in modo diverso nell'HlE con e senza esercizio, ma non è stato riscontrato alcun risultato statisticamente significativo differenza rispetto a SHAM, NT. Tuttavia, citosolicOPA1 ha mostrato una differenza statisticamente significativa in HlE, NT, Figura 2E.

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