Come neurogenesi e cognizione sono accresciute da esercizio volontario

 

 

ROBERTO COLONNA

 

 

 

NOTE E NOTIZIE - Anno XV – 06 maggio 2017.

Testi pubblicati sul sito www.brainmindlife.org della Società Nazionale di Neuroscienze “Brain, Mind & Life - Italia” (BM&L-Italia). Oltre a notizie o commenti relativi a fatti ed eventi rilevanti per la Società, la sezione “note e notizie” presenta settimanalmente lavori neuroscientifici selezionati fra quelli pubblicati o in corso di pubblicazione sulle maggiori riviste e il cui argomento è oggetto di studio dei soci componenti lo staff dei recensori della Commissione Scientifica della Società.

 

 

[Tipologia del testo: RECENSIONE]

 

È stato provato che l’esercizio motorio promuove l’apprendimento e la memoria, e che questi processi cognitivi sono migliorati in stretta associazione con un incremento della genesi di nuovi neuroni nell’ippocampo. Zang e colleghi hanno condotto una sperimentazione in cui la subunità β della Glicogeno sintetasi chinasi-3 (GSK3β, da Glycogen synthase kinase-3) poteva essere significativamente regolata dall’esercizio, e la modulazione dell’attività di GSK3β poteva incrementare la neurogenesi nel cervello adulto e la memoria. Per conoscere il meccanismo mediante il quale l’attività fisica migliora la funzione cognitiva accrescendo la produzione di nuovi neuroni e il ruolo che l’enzima GSK3β svolge in questo processo, i ricercatori hanno definito un modello murino di esercizio volontario, che ha consentito loro di esaminare nel giro dentato dell’ippocampo l’espressione e l’attività di GSK3β e delle vie di segnalazione associate.

I risultati sono di notevole interesse.

(Zang J., et al. Voluntary exercise increases adult hippocampal neurogenesis by increasing GSK-3β activity in mice. Neuroscience – Epub ahead of print  doi: 10.1016/j.neuroscience.2017.04.024, 2017).

La provenienza degli autori è la seguente: Department of Pathophysiology, School of Medicine, Institute of Brain Research, Jinan University, Guangzhou (Cina); Department of Pharmacology, School of Pharmaceutical Sciences, Guangzhou Medical University, Guangzhou (Cina); Department of Neurochemistry, New York State University for Basic Research in Developmental Disabilities, Staten Island, NY (USA).

L’azione di promozione della neurogenesi da parte dell’esercizio fisico si conosce da molto tempo[1], e da altrettanto tempo si conoscono effetti positivi su processi cognitivi quali quelli implicati nell’apprendimento e nella memoria[2]. Ma solo di recente si stanno cominciando a comprendere i meccanismi molecolari che legano l’attività motoria volontaria, e dunque l’esercizio muscolare intenzionale, alla produzione di nuovi neuroni. In proposito, una recensione di un lavoro del 2013 ci offre lo spunto per una citazione introduttiva:

“La neurogenesi da esercizio motorio, come quella che tipicamente si verifica nell’ippocampo di topi e ratti che corrono in una ruota, è un fenomeno studiato e conosciuto da tempo, come da anni sono noti i suoi effetti sulle prestazioni cognitive. La costante attenzione della nostra società scientifica per gli sviluppi della ricerca in questo campo è documentata dalle numerose note di recensione di lavori sperimentali e dagli incontri di aggiornamento e discussione che sono stati promossi dai nostri soci[3].

Sebbene molto si sia compreso e si stia comprendendo, i meccanismi molecolari che accoppiano l’attività motoria all’effetto pro-mitotico non sono ancora pienamente decifrati. Il rapporto fra l’azione dei sistemi serotoninergici, ossia della segnalazione basata sul rilascio di 5-HT (5-idrossitriptamina), e la produzione di nuovi neuroni nel cervello di mammiferi adulti per effetto dell’esercizio, è stata indagata da Friederike Klempin e colleghi. I ricercatori hanno impiegato topi deficitari nella triptofano idrossilasi 2 (TPH2), cioè mancanti del gene Tph2, e conseguentemente non in grado di effettuare la prima tappa della biosintesi di 5-HT […]. Un po’ a sorpresa, i ricercatori hanno rilevato che i topi con deficit di Tph2 mostravano una normale neurogenesi ippocampale di base, ma una proliferazione indotta dall’attività decisamente compromessa.[…]

Il complesso degli elementi emersi dall’osservazione, per il cui dettaglio si rimanda alla lettura del testo integrale del lavoro originale, suggerisce che la serotonina gioca un ruolo di regolazione diretto ed “acuto” nella neurogenesi ippocampale dipendente dall’attività motoria dell’animale. Sulla base di queste premesse, il prosieguo degli studi finalizzati alla comprensione della neurogenesi indotta da esercizio fisico, potrebbe offrire opportunità di prevenzione e non solo terapeutiche nella depressione e nel declino cognitivo dipendente dall’età.”[4]

I progressi compiuti nei quattro anni seguenti sono significativi, così come è rilevante lo studio delle alterazioni della neurogenesi nei disturbi mentali[5], oggetto di una recensione contestualmente pubblicata.

Zang e colleghi, nel loro modello murino di esercizio volontario finalizzato a stimolare la neurogenesi, hanno rilevato innanzitutto un previsto aumento del processo di neurogenesi nel giro dentato del cervello adulto accanto ad un miglioramento delle prestazioni cognitive, e poi un’accresciuta espressione di GSK3β dopo l’esercizio fisico. A questi rilievi si deve aggiungere l’aumento di attività della via dell’insulina, che regola negativamente GSK3β.

I dati di maggior rilievo sono però il riconoscimento dell’attivazione della via del recettore D1 della dopamina (DARP D1 pathway) e della protein-chinasi attivata dall’adenosina-5-monofosfato (AMPK), in quanto indicano un rapporto diretto fra GSK3β e neurogenesi.

In conclusione, l’insieme dei dati emersi dallo studio dimostra che l’esercizio volontario promuove la cognizione e la neurogenesi nel giro dentato ippocampale del topo adulto, mediante la regolazione dell’espressione e dell’attività di GSK3β che può essere realizzata attraverso la via di segnalazione DARP D1 della dopamina.

 

L’autore della nota ringrazia la dottoressa Isabella Floriani per la correzione della bozza e invita alla lettura delle recensioni di argomento connesso che appaiono nella sezione “NOTE E NOTIZIE” del sito (utilizzare il motore interno nella pagina “CERCA”).

Roberto Colonna

BM&L-06 maggio 2017

www.brainmindlife.org

 

 

 

 

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[1] Note e Notizie 08-09-07 L’esercizio fisico genera neuroni nell’ippocampo.

[2] Note e Notizie 22-09-07 Esercizio fisico per la memoria spaziale; Note e Notizie 21-02-09 Come i nuovi neuroni influenzano la codifica della memoria; Note e Notizie 04-07-09 La melatonina modula la sopravvivenza dei nuovi neuroni; e poi: Note e Notizie 28-03-09 I nuovi neuroni sono salvati dall’apprendimento (PRIMA PARTE), fino a 18-04-09 (TERZA PARTE).

[3] Si raccomanda la lettura dei numerosi scritti di argomento connesso che compaiono sul sito (si vedano le indicazioni al termine della recensione sotto il titolo: “RIFERIMENTI PER APPROFONDIRE”).

[4] Note e Notizie 18-05-13 La neurogenesi da esercizio motorio richiede serotonina.

[5] Note e Notizie 06-05-17 La neurogenesi cerebrale è anomala nelle malattie psichiche.