Esercizio Fisico e Neuroprotezione
Meccanismi molecolari di protezione neuronale nelle patologie neurodegenerative
Esercizio Fisico e Patologie Neurodegenerative
L'esercizio fisico ha dimostrato negli anni di migliorare le performance fisiche, lo stato mentale, la salute generale e il benessere. È indicato nelle patologie neurodegenerative in quanto migliora la produzione di fattori neurotrofici, neurotrasmettitori ed ormoni.
Promuove la sopravvivenza neuronale e la neuroplasticità, e ottimizza il sistema neuroendocrino e la risposta fisiologica allo stress fisico e psicosociale.
L'esercizio sensibilizza il sistema nervoso parasimpatico, il sistema nervoso autonomo e il sistema nervoso centrale, promuovendo la plasticità neuronale, la neurogenesi, l'angiogenesi e l'autofagia.
Effetti protettivi e preventivi
L’esercizio fisico esercita funzioni protettive e preventive documentate su più fronti:
Memoria:
Miglioramento delle funzioni di memorizzazione e apprendimento
Cognitivo:
Potenziamento delle funzioni esecutive e della velocità di elaborazione
Sonno:
Miglioramento della qualità del sonno e dell'umore
Neuro-infiammazione:
Riduzione dell'infiammazione cronica a livello del SNC
Ansia/Stress:
Riduzione dei comportamenti ansiosi e della risposta allo stress
Insulino-resistenza:
Miglioramento della sensibilità insulinica cerebrale e periferica
Myokine e Neuroprotezione: le Molecole Chiave
I dati su pazienti umani affetti da patologie neurodegenerative hanno dimostrato che l’esercizio fisico migliora le performance cognitive. Con l’avanzamento delle tecniche molecolari, i ricercatori hanno identificato varie molecole indotte dall’esercizio fisico — le myokine — che esercitano effetto rigenerativo a livello neuronale.
Esercizio Fisico e Demenza
Lo stile di vita sedentario aumenta il rischio cardiovascolare, il rischio di ictus, di malattia di Alzheimer (AD) e di Parkinson (PD). Negli anziani, l’esercizio aerobico migliora significativamente la funzione cognitiva.
Una meta-analisi ha mostrato la sicurezza ed efficacia dell’esercizio fisico come terapia aggiuntiva sulla qualità di vita, sulle funzioni cognitive e sulla depressione in sei forme di patologie neurologiche e neurodegenerative: morbo di Huntington, AD, PD, Sclerosi Multipla, depressione unipolare e schizofrenia. Lo studio suggerisce che l’esercizio è superiore rispetto alle terapie tradizionali nel migliorare la qualità di vita, i sintomi depressivi, l’attenzione, la memoria a breve e brevissimo termine e la velocità psicomotoria.
Esercizio Fisico e Funzioni Cognitive
Uno studio condotto tra i bambini in età scolare ha dimostrato una correlazione positiva tra l’attività fisica e le performance accademiche, suggerendo che gli effetti cognitivi dell’esercizio si manifestino già in età evolutiva.
Gli individui che praticano attività aerobica migliorano la propria attenzione, memoria, velocità di elaborazione e funzioni esecutive. I meccanismi benefici includono:
- Aumento del flusso sanguigno ippocampale
- Aumento delle dimensioni volumetriche dell’ippocampo
- Riduzione della neuroinfiammazione cronica
Effetti sulla Struttura Corticale
L’esercizio aerobico regolare è in grado di contrastare la perdita di volume della corteccia cerebrale associata all’età, con effetti documentati in particolare nelle regioni prefrontali e temporali, implicate nelle funzioni esecutive, nella memoria episodica e nel linguaggio.
Regolazioni Neuroendocrine Indotte dall’Esercizio
Ipotalamo → Ipofisi → Surrene (asse HPA) + Sistema simpatico
Maggiore è il volume di esercizio (intensità e/o durata), maggiore è la risposta neuroendocrina. Ormoni coinvolti: vasopressina, cortisolo, beta-endorfine, ormone adrenocorticotropo (ACTH) e catecolamine.
Galanina e Locus Ceruleus
L’effetto protettivo dell’esercizio sul SNC è modulato anche attraverso l’espressione di Galanina nel Locus Ceruleus. La Galanina iperpolarizza i neuroni noradrenergici e inibisce l’attività di scarica del Locus Ceruleus, causando:
- Riduzione del rilascio di Noradrenalina (NA)
- Riduzione dell’attivazione dell’amigdala e della corteccia frontale
- Riduzione dei comportamenti ansiosi
Neurotrasmettitori e Attività Fisica
L’esercizio fisico influenza primariamente i sistemi neurotrasmettitoriali centrali. I livelli extracellulari di DA, NA, 5-HT, GABA e Glutammato (GLU) sono tutti modulati dall’attività fisica.
Miglioramento della Sensibilità Insulinica Cerebrale
Il segnale dell’insulina a livello cerebrale è necessario per la sopravvivenza neuronale, per mantenere le funzioni vitali cerebrali e può sia prevenire che invertire difetti nel trasporto del BDNF. La resistenza insulinica cerebrale è oggi considerata un fattore patogenetico chiave nell’AD, tanto che questa patologia è stata definita da alcuni autori “diabete di tipo 3”.
Durante le condizioni fisiologiche, insulina, BDNF, IGF-1, IGF-2 e VEGF operano in sinergia per mantenere l’integrità morfofunzionale dell’ippocampo. Quando la funzionalità di questo sistema è alterata, aumenta significativamente la probabilità di sviluppare demenza e AD.
BDNF: il Fattore Neurotrofico Centrale
Il Brain-Derived Neurotrophic Factor (BDNF) è una neurotrofina espressa prevalentemente nell’ippocampo, implicata nei processi di apprendimento e memorizzazione. Gioca un ruolo importante nella genesi della depressione — livelli ridotti di BDNF sono correlati alla sua patogenesi.
L’esercizio aumenta i livelli muscolari di BDNF, ma questo non passa nella circolazione sistemica, esercitando solo effetto locale sul muscolo. Tuttavia, durante l’esercizio si documenta un’aumentata espressione de novo di BDNF a livello ippocampale, mediata probabilmente dalla via PGC-1α / FNDC5. L’allenamento cronico aumenta la connessione funzionale neuronale tra ippocampo e amigdala.
Irisina: la Myokina Neuroprotettiva
L’Irisina è una myokina prodotta e secreta dal muscolo scheletrico durante una sessione di esercizio fisico, per clivaggio proteolitico di FNDC5 (Fibronectin Type III Domain-Containing Protein 5). Ha effetti sistemici sulla termogenesi e sull’omeostasi del glucosio.
Contrazione muscolare → PGC-1α → FNDC5 → clivaggio → Irisina (secrezione) → effetti sistemici e cerebrali
Effetti neuroprotettivi dell’Irisina
Studi recenti suggeriscono che l’irisina possa essere parte del meccanismo di attività fisica, motivazione e circuito di ricompensa — meccanismi collegati all’attività dopaminergica che risulta a sua volta aumentata dal BDNF, creando un loop positivo esercizio→irisina→BDNF→DA.
L’irisina sembra ridurre il danno neuronale causato dall’ischemia cerebrale, con effetti osservati su modelli sperimentali di stroke.
L’esercizio fisico riduce il dolore neuropatico. Questo effetto è in parte attribuito al rilascio di irisina: il suo uso sperimentale aumenta la soglia del dolore neuropatico.
L’irisina riduce il rilascio di mediatori infiammatori e riduce l’accumulo di precursori di amiloide a livello cerebrale — meccanismo di particolare rilevanza nella prevenzione dell’AD.
Riferimenti Bibliografici
I riferimenti di seguito includono le fonti primarie corrispondenti agli studi citati nella presentazione e la letteratura di supporto chiave sui temi trattati. I DOI sono linkati alle pubblicazioni originali.
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