L'esercizio fisico promuove la neurogenesi nel cervello dei topi anziani / Exercise Promotes Neurogenesis in the Aging Mouse Brain

 L'esercizio fisico promuove la neurogenesi nel cervello dei topi anziani / Exercise Promotes Neurogenesis in the Aging Mouse Brain

Segnalato dal Dott. Giuseppe Cotellessa / Reported by Dr. Giuseppe Cotellessa

I risultati di una ricerca sui topi, condotta da un gruppo di ricercatori dell'Università del Queensland, hanno fornito nuove informazioni su come l'esercizio fisico possa aiutare a prevenire o rallentare il declino cognitivo durante l'invecchiamento.

Per lo studio, i ricercatori hanno valutato l'espressione dei geni in singole cellule nel cervello dei topi. I loro risultati hanno mostrato che l'esercizio ha un impatto significativo sull'espressione genica nella microglia, le cellule immunitarie del sistema nervoso centrale che supportano la funzione cerebrale. In particolare, gli studi del gruppo su topi vivi hanno scoperto che l'esercizio riporta i modelli di espressione genica della microglia invecchiata ai modelli osservati nella microglia giovane.

"Siamo rimasti entrambi sorpresi ed entusiasti della misura in cui l'attività fisica ringiovanisce e trasforma la composizione delle cellule immunitarie nel cervello, in particolare del modo in cui è stata in grado di invertire gli impatti negativi dell'invecchiamento", ha affermato Jana Vukovic, PhD, della University of Queensland, in Australia. "Ciò evidenzia l'importanza di normalizzare e facilitare l'accesso a programmi di esercizi personalizzati. Le nostre scoperte dovrebbero aiutare diversi settori a progettare interventi per gli anziani che cercano di mantenere o migliorare sia le proprie capacità fisiche che mentali".

Vukovic è coautore corrispondente dell'articolo pubblicato dal team in Aging Cell , intitolato " L'esercizio ringiovanisce la microglia e inverte l'accumulo di cellule T nel cervello di topi femmina invecchiati ". Nel loro rapporto, il gruppo ha affermato: "Qui forniamo analisi imparziali di dati di sequenziamento dell'RNA a cellula singola, che mostrano gli impatti dell'esercizio e dell'invecchiamento su specifici tipi di cellule nell'ippocampo del topo... Presi insieme, i nostri dati evidenziano il profondo impatto dell'esercizio nel ringiovanimento della microglia invecchiata, gli effetti pro-neurogenici associati e sulla presenza di cellule immunitarie periferiche nel cervello di topi femmina invecchiati".

L'invecchiamento induce cambiamenti fisiologici progressivi in ​​più sistemi corporei nel tempo, hanno scritto gli autori, e negli esseri umani, l'invecchiamento è associato ad un declino sia del benessere fisico generale che delle capacità cognitive. Inoltre, hanno osservato, "Studi osservazionali su individui anziani suggeriscono costantemente che l'esercizio fisico può alleviare i deficit correlati all'età in più sistemi fisiologici, incluso il cervello". Studi sui roditori condotti dal gruppo e da altri hanno dimostrato che l'esercizio volontario può mitigare il deterioramento cognitivo correlato all'età e la neurogenesi è stata proposta come un potenziale meccanismo di mediazione dell'alleviamento indotto dall'esercizio del deterioramento cognitivo correlato all'età, hanno affermato gli autori. "Tuttavia, i meccanismi alla base degli effetti benefici dell'esercizio sul cervello che invecchia rimangono scarsamente definiti".

Per il loro studio riportato sui topi, Vokovic e colleghi, tra cui ricercatori dell'Università di Oxford, hanno eseguito il sequenziamento dell'RNA a singola cellula (scRNA-seq) ed analisi imparziali dell'espressione genica per caratterizzare gli effetti sia dell'invecchiamento che della corsa volontaria sulla ruota sui vari tipi di cellule nell'ippocampo di topi femmine giovani, anziani, sedentari ed in esercizio. I loro risultati hanno mostrato che l'effetto dell'esercizio sui marcatori dell'invecchiamento era più pronunciato nella microglia rispetto ad altri tipi di cellule valutate nel cervello: astrociti, cellule endoteliali, oligodendrociti. Il guppo ha affermato: "Nel complesso, l'esercizio ha migliorato i cambiamenti legati all'età nell'espressione genica, in modo tale che il profilo trascrizionale della microglia dei topi anziani in esercizio assomigliava a quello dei topi giovani".

I trattamenti che hanno impoverito la microglia hanno rivelato che queste cellule sono necessarie per gli effetti stimolatori dell'esercizio sulla formazione di nuovi neuroni nell'ippocampo del cervello, una regione coinvolta nella memoria, nell'apprendimento e nelle emozioni. I loro risultati, hanno notato, "... evidenziano un requisito per la presenza di microglia ringiovanita in relazione alla neurogenesi indotta dall'esercizio nell'ippocampo dei topi anziani".

Gli scienziati hanno anche scoperto che consentire ai topi di accedere ad una ruota da corsa preveniva e/o riduceva la presenza di cellule T nell'ippocampo durante l'invecchiamento. Queste cellule immunitarie non si trovano tipicamente nel cervello durante la giovinezza, ma aumentano con l'età. "... abbiamo scoperto che l'invecchiamento naturale era associato ad un significativo accumulo di cellule T nel cervello", ha affermato il gruppo. "Sorprendentemente, abbiamo inoltre scoperto che questo segno distintivo dell'invecchiamento cerebrale era reversibile, con l'esercizio che aveva un forte effetto rigenerante in quanto portava ad una marcata riduzione della presenza di cellule T nell'ippocampo". Sarebbe interessante, hanno suggerito, "... esaminare in che misura qualsiasi riduzione della presenza di cellule T indotta dall'esercizio sia un fattore di influenza nel ringiovanimento della microglia od, in alternativa, se le cellule T contribuiscano alla firma trascrizionale della microglia ippocampale invecchiata".

Riassumendo i loro risultati, il gruppo ha concluso: "Nel complesso, le firme trascrizionali presentate qui per la microglia ed altri tipi di cellule in termini di invecchiamento e/o la loro reattività all'esercizio forniscono una ricca risorsa per ulteriori interrogativi funzionali che dovrebbero aiutare a (ri)definire come gli stati cellulari contribuiscono al declino cognitivo e/o alla sua inversione".

ENGLISH

The results of research in mice, headed by a team of researchers at the University of Queensland, has provided new insights into how exercise may help to prevent or slow cognitive decline during aging.

For the study, investigators assessed the expression of genes in individual cells in the brains of mice. Their results showed that exercise has a significant impact on gene expression in microglia, the immune cells of the central nervous system that support brain function. Specifically, the group’s studies in live mice found that exercise reverts the gene expression patterns of aged microglia to patterns seen in young microglia.

“We were both surprised and excited about the extent to which physical activity rejuvenates and transforms the composition of immune cells within the brain, in particular the way in which it was able to reverse the negative impacts of aging,” said Jana Vukovic, PhD, of The University of Queensland, in Australia. “It highlights the importance of normalizing and facilitating access to tailored exercise programs. Our findings should help different industries to design interventions for elderly individuals who are looking to maintain or improve both their physical and mental capabilities.”

Vukovic is co-corresponding author of the team’s published paper in Aging Cell, which is titled “Exercise rejuvenates microglia and reverses T cell accumulation in the aged female mouse brain.” In their report the team stated, “Here we provide unbiased analyses of single-cell RNA sequencing data, showing the impacts of exercise and aging on specific cell types in the mouse hippocampus … Taken together, our data highlight the profound impact of exercise in rejuvenating aged microglia, associated pro-neurogenic effects and on peripheral immune cell presence in the aging female mouse brain.”

Aging induces progressive physiological changes to multiple body systems over time, the authors wrote, and in humans, aging is associated with a decline in both general physical wellbeing and cognitive abilities. Moreover, they noted, “Observational studies in aged individuals consistently suggest that exercise can alleviate age-related deficits in multiple physiological systems, including the brain.” Rodent studies by the team and others have demonstrated that voluntary exercise can mitigate age-related cognitive impairment, and neurogenesis has been proposed as a potential mechanism mediating exercise-induced alleviation of age-related cognitive impairment, the authors stated. “However, the mechanisms underlying the beneficial effects of exercise on the aging brain remain poorly defined.”

For their reported study in mice, Vokovic and colleagues, including researchers at the University of Oxford, carried out single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) and unbiased gene expression analyses to characterise the effects of both aging and voluntary wheel running on the various cell types in the hippocampus of female young, aged, sedentary and exercising mice. Their results showed that the effect of exercise on markers of aging was most pronounced in microglia compared with other evaluated cell types in the brain: astrocytes, endothelial cells, oligodendrocytes. The team stated, “Taken together, exercise ameliorated age-related changes in gene expression, such that the transcriptional profile of microglia from aged exercising mice resembled that of young mice.”

Treatments that depleted microglia revealed that these cells are required for the stimulatory effects of exercise on the formation of new neurons in the brain’s hippocampus, a region involved in memory, learning, and emotion. Their results, they noted, “… highlight a requirement for the presence of rejuvenated microglia in relation to exercise-induced neurogenesis in the hippocampus of aged mice.”

The scientists also found that allowing mice access to a running wheel prevented and/or reduced the presence of T cells in the hippocampus during aging. These immune cells are not typically found in the brain during youth, but they increase with age. “… we found that natural aging was associated with significant T cell accumulation in the brain,” the team stated. “Strikingly, we further discovered that this hallmark of brain aging was reversible, with exercise having a strong restorative effect in that it led to a marked reduction in T cell presence within the hippocampus.” It would be interesting, they suggested, “… to examine the extent to which any exercise-induced reductions in T cell presence are a factor of influence in the rejuvenation of microglia or, alternatively, whether T cells contribute to the transcriptional signature of aged hippocampal microglia.”

Summarizing their findings, the team concluded, “Overall, the transcriptional signatures presented here for microglia and other cell types in terms of aging and/or their responsiveness to exercise provide a rich resource for further functional interrogation that should help (re)define how cell states contribute to cognitive decline and/or the reversal thereof.”

Da:

https://www.genengnews.com/topics/translational-medicine/brain-aging-reversed-in-fruit-flies-by-suppressing-f-actin-restoring-autophagy/