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▎A cura del team contenuti di WuXi AppTec  

In questo momento, l'ansiadepressioneÈ diventato un grave problema che affligge la salute mentale di molte persone. Oltre all’uso di farmaci per l’intervento, sempre più prove scientifiche dimostrano che l’esercizio fisico è un metodo efficace non farmacologico per alleviare l’ansia , l'esercizio fisico può aiutare a ripristinare la rete nervosa, producendo al contempo un effetto anti-ansia.

Per quanto riguarda il meccanismo anti-ansia dell’esercizio fisico, attualmente esistono ipotesi come la neurogenesi dell’adulto, i neurotrasmettitori monoaminergici e la neuroinfiammazione. Inoltre, anche l’acido lattico prodotto dall’esercizio attira l’attenzione degli scienziati. Essendo una sostanza prodotta dalla glicolisi in vari tessuti sottoposti a esercizio ad alta intensità, l'acido lattico partecipa a vari processi di regolazione molecolare nel cervello, alcuni studi hanno scoperto che l'acido lattico può esercitare un effetto antidepressivo.Tuttavia, ci sono ancora molti misteri irrisolti sul meccanismo anti-ansia dell'acido lattico, ad esempio se l'acido lattico prodotto dopo l'esercizio fisico può influenzare il cervelloproteinaIl processo di modificazione della lattilazione e di alterazione del comportamento ansioso rimane poco chiaro.

Fonte immagine:123RF

19 agosto 2024, Istituto centrale di ricerca sulla rigenerazione nervosa dell'Università di Jinan Guangdong-Hong Kong-MacaotensioneIl gruppo di ricerca, in "Metabolismo cellulare" (Metabolismo cellulare) rivista pubblicata online dal titolo "L'esercizio fisico media la lattilazione delle proteine ​​sinaptiche corticali per migliorare la resilienza allo stress" documento, risultati della ricercaLe molecole di acido lattico prodotte dopo l’esercizio possono migliorare la struttura e la funzione sinaptica potenziando la modificazione della lattilazione di specifiche proteine ​​sinaptiche nella corteccia, alleviando così i comportamenti ansiosi causati dallo stress.. Il ricercatore Zhang Zhang ha sottolineato che concentrandosi sulla modificazione della lattilazione di una serie di proteine ​​sinaptiche, potrebbe essere possibilemalattia mentaleFornisce assistenza nella diagnosi e nella previsione dell’efficacia.

In questo studio, gli autori hanno utilizzato per la prima volta lo stress cronico da costrizione per costruire una serie di modelli murini che sviluppavano comportamenti simili all’ansia. Gli autori hanno quindi chiesto ai topi di partecipare ad esercizi su tapis roulant per 14 giorni per aumentare i livelli di acido lattico nel sistema circolatorio e nel cervello dei topi. Dopo l’esperimento, gli autori hanno anche ottenuto tessuto cerebrale dai topi e hanno condotto analisi proteomiche quantitative basate sulla modificazione della lattilazione su campioni proteici della corteccia prefrontale.

I risultati mostrano,Un intervento di 14 giorni con esercizi su tapis roulant non solo ha prevenuto comportamenti simili all’ansia nei topi, ma ha anche modificato significativamente i livelli di lattilazione di molteplici proteine ​​​​correlate alle sinapsi., ciò che colpisce è che il livello di lattilazione della lisina della proteina sinaptica SNAP91 nella posizione 885 è significativamente aumentato dopo l'esercizio (Figura 1).

▲Figura 1: L'esercizio aumenta la lattilazione della proteina sinaptica SNAP91 nella corteccia (Fonte immagine: Riferimento [1])

Per confermare ulteriormente il ruolo chiave dell'lattilazione di SNAP91, il gruppo di ricerca ha costruito un gruppo di speciali topi mutanti in cui il sito 885 della proteina SNAP91 (K885) nella corteccia prefrontale mediale (mPFC) era mutato, il che significa che l'allattamento di K885 La capacità di acilazione viene distrutta.

Secondo l'osservazione, la densità delle vescicole presinaptiche in questi topi mutanti è diminuita in modo anomalo (Figura 2), l'espressione delle proteine ​​strutturali sinaptiche era sottoregolata e la formazione della parte densa postsinaptica era anormale, il che indica che la lattilazione della proteina SNAP91 è Quando vengono interrotte, la struttura e la funzione sinaptica vengono compromesse.

▲Figura 2: La lattilazione anomala della proteina SNAP91 porta a cambiamenti ultrastrutturali nelle sinapsi corticali (Fonte dell'immagine: Riferimento [1])

Negli esperimenti successivi, questi topi mutanti sperimentavano ancora stress cronico di costrizione e successivamente partecipavano all'allenamento sul tapis roulant. Questa volta la situazione era diversa. I topi che avevano perso la lattilazione della proteina SNAP91 non sopprimevano comportamenti simili all'ansia dovuti all'esercizio fisico (Figura 3) e anche l'attività della rete neurale di mPFC era significativamente sottoregolata. Queste evidenze indicano che l’esercizio può mantenere l’attività dei neuroni corticali e l’attività della rete neurale influenzando la lattilazione della proteina SNAP91, esercitando così un effetto anti-ansia. Ciò significa anche che lo studio ha trovato un percorso di lattilazione coinvolto nella regolazione delle funzioni emotive del cervello. approccio chimico.

▲Figura 3: L'esercizio fisico esercita effetti ansiolitici attraverso la lattilazione SNAP91 (Fonte immagine: Riferimento [1])

In sintesi, questo studio rivela un percorso chiave "metabolismo-cervello", in cui le molecole di acido lattico prodotte dai tessuti stimolati dall'esercizio possono migliorare la struttura sinaptica dell'mPFC e l'attività neuronale influenzando la modificazione della lattilazione delle proteine ​​sinaptiche come SNAP91, alleviando l'ansia. comportamento simile nei topi (Figura 4). I risultati di cui sopra rivelano un nuovo meccanismo biologico dell’acido lattico, una molecola energetica, nel cervello, e forniscono anche un riferimento per ulteriori ricerche sulle modifiche della lattilazione non istonica nel tessuto neurale.

Per la ricerca futura, il ricercatore Zhang Zhang ha affermato che una questione più importante è chiarire se la trasformazione del modello metabolico in posizioni specifiche nel tessuto neurale (neuroni, cellule gliali, ecc.) è correlata alla modificazione della lattilazione e ai suoi percorsi molecolari a valle, in modo da Stabilire un modello del meccanismo del metabolismo e della funzione cerebrale in due dimensioni: spazio e tempo.

▲Figura 4: Modello anti-ansia da esercizio-lattilazione (fonte immagine: riferimento [1])

Il ricercatore Zhang Zhang è l'autore indipendente corrispondente di questo articolo; Yan Lan, dottorando dell'Università di Jinan, e il dottorando Wang Yajie sono i co-primi autori dell'articolo. Il lavoro di tesi è stato sostenuto dall'Accademico Su Guohui dell'Università di Jinan ed è stato completato dal Laboratorio Chiave di Rigenerazione Nervosa Centrale del Ministero dell'Istruzione dell'Università di Jinan.

Il gruppo di ricerca di Zhang Zhang si concentra sulla questione scientifica del "meccanismo periferico-centrale dell'esercizio che migliora la funzione cerebrale" e ha ottenuto una serie di risultati dal 2019. Il lavoro rappresentativo comprende: (1) Identificazione di fattori periferici che migliorano la funzione cerebrale attraverso l'esercizio, scoperta di S-adenosilmetionina, clusterina e altri fattori dal fegato, grasso e altri tessuti e delucidazione del loro miglioramento nelle emozioni, nella cognizione e in altri comportamenti. Effetto(Progressi della scienza 2023; Rapporti sulle celle 2023; Scienza avanzata 2022, ecc.); (2) Chiarire il meccanismo molecolare attraverso il quale l'esercizio migliora la struttura e la funzione sinaptica, rivelando che l'esercizio stimola fattori periferici attivando la via mTOR e la modificazione della lattilazione delle proteine ​​nel cervello, promuovendo la struttura sinaptica e il rimodellamento funzionale e alleviando emozioni e il meccanismo del deterioramento cognitivo (Metabolismo cellulare 2024; Comunicazioni sulla natura 2024; Progressi della scienza 2019, ecc.); (3) Analizzare il meccanismo del circuito attraverso il quale i fattori periferici migliorano la funzione cerebrale e scoprire il meccanismo attraverso il quale i fattori periferici secreti dal corpo sotto intervento ambientale influenzano i comportamenti emotivi e sociali regolando i circuiti neurali nella corteccia e nell'amigdala. e altre aree del cervello (Rivista scientifica nazionale 2023; Biologia delle comunicazioni 2023; Psichiatria molecolare 2021, ecc.).

Riferimenti: