運動が認知機能を改善する20のメカニズム

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運動による高齢者への認知機能改善・予防効果情報

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無知から生まれた自信は、決して勝利をもたらしてはくれない。

アーノルド・シュワルツェネッガー

運動量に比例してアルツハイマー病リスクが低下

身体活動は活動量を増やした分だけ高齢者の認知機能の低下リスクを減少させることが、ほとんどの疫学研究で示されている。
Total daily physical activity and the risk of AD and cognitive decline in older adults.
Total daily physical activity and the risk of AD and cognitive decline in older adults.
ウォーキングによるアルツハイマー病リスクの低下

ウォーキングがアルツハイマー病を改善させる多くの研究が存在する。

Walking stabilizes cognitive functioning in Alzheimer's disease (AD) across one year.

また、ウォーキングは認知機能だけではなく、アルツハイマー病患者の睡眠を改善することを示唆する研究も多くある。

Increasing walking and bright light exposure to improve sleep in community-dwelling persons with Alzheimer's disease: results of a randomized, controlled trial.

筋肉量が多いとアルツハイマー病リスクが低下

筋肉量がアルツハイマー病の発症率を下げる

Strength training as a countermeasure to aging muscle and chronic disease.
Functional capacity, muscle fat infiltration, power output, and cognitive impairment in institutionalized frail oldest old.

アルツハイマー病患者・高齢者の筋肉の衰え(サルコペニア)、体重減少と7つのアプローチ

運動は抗酸化ワクチンとなり活性酸素(ROS)を減少させる

運動により発生する活性酸素が内因性の抗酸化物質の誘導剤となることで、酸化ストレスを低下させ、アルツハイマー病による認知機能低下の速度を減弱させる。

Physical Exercise As Stabilizer For Alzheimer'S Disease Cognitive Decline: Current Status
Mental health decline is one of the main responsible factors for augments in health care costs, and diagnosis of Alzheimer’s disease (AD). Some studies stated ...
Protective Effects of Physical Exercise in Alzheimer's Disease and Parkinson's Disease: A Narrative Review
Alzheimer's disease (AD) and Parkinson's disease (PD) are devastating, frequent, and still incurable neurodegenerative diseases that manifest as cognitive and m...

ミトコンドリア・ホルミシスの活性

運動は血管を強化する

運動は、血管を丈夫にすることができるもっとも強力ツールであり、定期的な運動が血管予備能(血管が衰えても機能を維持してくれる)を構築することでアルツハイマー病の発症リスクを減少させる。

Alzheimer's disease, cerebrovascular dysfunction and the benefits of exercise: from vessels to neurons.

運動は脳の血流を増加させる

運動によって増えるセロトニンやドーパミン、ノルエピネフリンなどの神経伝達物質は、脳血管を拡張したり収縮したりする。

脳血管のまわりに脳神経終末の複雑なネットワークが走っているため、脳血流が増えると脳神経細胞の特に壊れやすい末端に栄養がいきわたり、活性、修復作用がすすむ。

認知症患者の脳血流は破綻しているのか

脳血流を改善する9つの戦略

 

身体活動は海馬の神経新生を促進する

40分の激しい身体活動は脳の血流を増大させ、一酸化窒素を増やすことによって、血管を鍛え、海馬歯状回の神経新生を促進する。

An in vivo correlate of exercise-induced neurogenesis in the adult dentate gyrus.
Exercise training increases size of hippocampus and improves memory. - PubMed - NCBI
Proc Natl Acad Sci U S A. 2011 Feb 15;108(7):3017-22. doi: 10.1073/pnas.1015950108. Epub 2011 Jan 31. Randomized Controlled Trial; Research Support, N.I.H., Ex...

 

有酸素運動は脳の灰白質を増加させる

有酸素運動は、60歳を超える高齢者の脳の灰白質の量を増加させる。

Aerobic exercise training increases brain volume in aging humans.

運動によって脳へ燃料(酸素とブドウ糖)が行き渡りエネルギー代謝が良くなる。※ブロックされると脳の神経細胞が損傷を受け喪失してしまう。

Physical exercise alleviates debilities of normal aging and Alzheimer's disease.

 

運動は神経伝達物質アセチルコリンを増加させる

  • 記憶改善
  • 神経発達
  • 睡眠サイクル(REM睡眠の改善)
  • 炎症の低下
  • 脳血流の増加

運動によって神経伝達物質であるアセチルコリンが増加する。

Beneficial effects of exercise in a transgenic mouse model of Alzheimer's disease-like Tau pathology.
Chronic exercise ameliorates the neuroinflammation in mice carrying NSE/htau23.

アルツハイマー病発症因子 コリン作動性神経伝達

運動は脳由来神経栄養因子(BDNF)を増加させる

  • 神経新生の促進と制御
  • シナプス可塑性、環境変化への適応
  • 徐波睡眠の促進
  • 長期増強(L-LTP)
  • タウ毒性からの脳保護

BDNFはアミロイドβモノマーによって活性化されるが、アミロイドβオリゴマーによっては活性化されない。

運動によって、脳の成長因子BDNFが海馬、皮質から放出され、海馬のシナプス可塑性を高め、神経新生を活性化させる。

Cognitive and physical activity differently modulate disease progression in the amyloid precursor protein (APP)-23 model of Alzheimer's disease.
Signaling mechanisms mediating BDNF modulation of synaptic plasticity in the hippocampus.
The neurotrophin hypothesis for synaptic plasticity.

エストロゲンはBDNF合成を誘発する。

https://journals.cambridge.org/download.php?file=%2FPSM%2FS0033291709990742a.pdf&code=af5b5596dc37b5d8bb451e4f5abcf862

BDNF

運動は神経成長因子(NGF)を増加させる

  • ミエリン鞘の修復
  • 抹消神経
  • 免疫系の活性

運動は、ニューロンの成長と維持、増殖に関与する神経成長因子NGFを増加させる。

Treadmill exercise after social isolation increases the levels of NGF, BDNF, and synapsin I to induce survival of neurons in the hippocampus, and improves depression-like behavior.
Changes in serum NGF levels after the exercise load in dogs: a pilot study.
The effects of early exercise on brain damage and recovery after focal cerebral infarction in rats.

神経成長因子NGFを増やす7つの戦略

 

運動はインスリン様増殖因子(IGF-1)を増加させる

  • 神経新生
  • 抗アポトーシス
  • グルコース利用能の増加

血清IGF-1レベルの高値は、より良い認知能力と関連し、IGF-1低値では、高齢者の認知能力の低下と関連している。有酸素運動は高齢者のIGF-1を増強させるが、有酸素運動のトレーニング強度が低いと(心拍60~75%)低下する。

Physical exercise, IGF-1 and cognition A systematic review of experimental studies in the elderly
One of hypothetical mechanisms related to cognition is exercise-induced IGF-1.The aim of this study was to analyze the effects of exercise on IGF-1 levels and c...

身体活動の持続時間と強度は、IGF-1を増加させる。

Effect of physical activity on IGF-1 and IGFBP levels in the context of civilization diseases prevention.

 

運動は長寿遺伝子産物(Sirt1)を活性化させる

  • αセクレターゼの活性 アミロイドβの減少
  • sAPPαによる神経保護
  • タウ阻害

定期的な運動は小脳においてSirt1を活性させる。Sirt1はアルツハイマー病の治療標的候補であり、抗酸化酵素産生を増加させることで酸化ストレスを緩和する。

その他、オートファジー誘導、アミロイドβおよびタウのクリアランス増加、などによる海馬および皮質ニューロンへの影響によってアルツハイマー病の発症と進行を抑制する可能性がある。

Aging and exercise affect the level of protein acetylation and SIRT1 activity in cerebellum of male rats.
SIRT1 as a therapeutic target for Alzheimer's disease.

Sirt1

運動はイリシンを増加させ骨密度と記憶を改善する

  • 骨密度を高める
  • シナプス可塑性
  • 記憶の回復
  • 抗癌作用
  • テロメア伸長

運動によって誘導される骨格筋由来のホルモン(ミオカイン)イリシンは、学習の報酬効果を高め記憶機能を強化することができる。

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27063080/

www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27793098/

骨密度と認知機能を高める運動ホルモンイリシン 10の増加方法

 

運動は抗老化ホルモン(Klotho)を増加させる

  • アルツハイマー病患者の抗うつ効果
  • 脳の抗酸化、抗炎症効果
  • カルシウム恒常性の回復
  • 線維芽細胞成長因子(FGF)23シグナル伝達の調節
  • インスリン/ IGF-1シグナル伝達経路の抑制
  • ERストレス応答の効率を改善
  • グルタミン酸受容体(GluN2B)サブユニットの増加、長期増強
  • Akt、FOXO1のリン酸化を減少

クロトーは、脳、脊髄を通して体内を循環するタンパク質で、認知障害、加齢により低下する。クロトーと関連する遺伝子(KL-VS)保有者では、年齢と関係なくIQを6ポイント増加させた。

The 3% solution
A potent source of genetic variation in cognitive ability has just been discovered

 

運動はニューロンの栄養因子(GDNF)を増加させる

運動は脳の可塑性を増強するグリア細胞株由来因子(GDNF)を増加させる。

Treadmill Exercise Attenuates L-DOPA-Induced Dyskinesia and Increases Striatal Levels of Glial Cell-Derived Neurotrophic Factor (GDNF) in Hemiparkinsonian Mice.
Exercise-induced neuroprotective effects on neurodegenerative diseases: the key role of trophic factors.

 

運動はVEGFを増加させ血管と神経を成長させる。

  • アミロイドβ42に直接結合、
  • アミロイドβとタウ病理減少
  • 海馬容積の低下を防ぐ
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4428948/

運動訓練は、高齢者の血管内皮成長因子(VEGFを増加させる。

Physical exercise and vascular endothelial growth factor (VEGF) in elderly: A systematic review.

VEGFがアルツハイマー病の発症と関連する証拠と役割

Is VEGF a Key Target of Cotinine and Other Potential Therapies Against Alzheimer Disease?
Relationships of peripheral IGF-1, VEGF and BDNF levels to exercise-related changes in memory, hippocampal perfusion and volumes in older adults.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4428948/

運動は線維芽細胞増殖因子(FGF)を増加させる

運動は、海馬においてニューロンの成長を促す線維芽細胞増殖因子(FGF)の放出を誘発する。

Physical exercise induces FGF-2 and its mRNA in the hippocampus.
Increased acidic fibroblast growth factor concentrations in the serum and cerebrospinal fluid of patients with Alzheimer's disease.
Resistance exercise reduced the expression of fibroblast growth factor-2 in skeletal muscle of aged mice
Fibroblast growth factor-2 (FGF-2) protein level has been shown to be elevated in aged mice muscle compared to adult mice. It activates the satellite cell quies...

 

運動はエンドカンナビノイド(eCB)を増加させる

  • アミロイドβクリアランスの促進
  • βセクレターゼ発現の抑制
  • タウタンパク質過剰リン酸化の抑制

エンドカンナビノイドのレベルは有酸素運動後に増加し、痛覚抑制を誘発する。

カンナビノイド受容体は、有酸素運動によって活性化される。

The endocannabinoid system mediates aerobic exercise-induced antinociception in rats
Exercise-induced antinociception is widely described in the literature, but the mechanisms involved in this phenomenon are poorly understood. Systemic…

CB 1 / CB2アゴニストは、興奮毒性を阻害し、アルツハイマー病患者の脳における神経炎症を減少させる可能性がある。

CB 1アゴニストはパーキンソン病のジスキネジーを減少させる。

Cannabinoids and Dementia: A Review of Clinical and Preclinical Data
The endocannabinoid system has been shown to be associated with neurodegenerative diseases and dementia. We review the preclinical and clinical data on cannabin...

カンナビノイドシステムの多彩な神経保護メカニズム

 

運動はGABA脳内のGABAを高め認知障害を改善する

GABA作動性ニューロンは、コリン作動性およびグルタミン酸作動性ニューロンの制御に広範囲に関与する。

アルツハイマー病患者ではGABAが低下しており、GABA作動系の機能不全が認知障害に寄与していることが示唆されている。

Treatment Options in Alzheimer´s Disease: The GABA Story.

GABAの機能不全と作業記憶の関連

The GABA–Working Memory Relationship in Alzheimer’s Disease - IOS Press
Alzheimer’s disease (AD) is a highly debilitating neurodegenerative disease with no cure to date. Emerging evidence indicates aberrations of the primary inhibit...
Exploring exercise as an avenue for the treatment of anxiety disorders
Anxiety disorders constitute a significant public health problem. Current gold standard treatments are limited in their effectiveness, prompting the considerati...

ヨガ治療はウォーキングよりも、GABAレベルを増加させる。

Effects of yoga versus walking on mood, anxiety, and brain GABA levels: a randomized controlled MRS study.

GABAを増やす6つの戦略(認知症・アルツハイマー)

 

運動はアミロイドβ分解酵素(ネプリライシン)を活性する?

  • アミロイドβモノマーの分解
  • アミロイドβオリゴマーの分解

運動がネプリライシンを活性させるかどうかはまだ議論の段階だが、運動によりアミロイドβを分解する酵素であるネプリライシンが増加することでアルツハイマー病の発症リスクを低下させ、進行速度を低下させる可能性がある。

DEFINE_ME

アルツハイマー病発症因子 ネプリライシンの低下

 

 

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