Akademik Veri Yönetim Sistemi
Güneş E. (Yürütücü)
TÜBİTAK Projesi, 3001 - Başlangıç Ar-Ge Projeleri Destekleme Programı, 2016 - 2018
Önerilen projede, egzersizin beyne etkisi ve bu etkinin hangi sinyalle taşındığının gözlenebilmesi için sedanter ve uzun süreli egzersiz yapan kişiler karşılaştırılacaktır. Bu amaca ulaşmak üzere;
1) Uzun süreli egzersiz yapan ve sedanter kişiler arasındaki bazal BDNF, irisin düzeyleri, kognitif ve motor performans karşılaştırılacaktır.
2) Akut anaerobik egzersiz sonrası grupların BDNF ve irisin yanıtları incelenecektir.
İnsan yaşam süresi beklentisi uzadıkça, beraberinde bilişsel kayıplar görülmekte, bilişsel bozuklukların eşlik ettiği nörodejeneratif hastalıklar gelişmekte, bu kayıplar ise yaşam kalitesini düşürmektedir. Fiziksel aktivitenin, kronik hastalıklar üzerinde önleyici ve tedavi edici etkiye sahip olduğu bilinmektedir. Araştırmalar düzenli fiziksel aktivite olan egzersizin, psikolojik sağlık, psikolojik iyilik hali ve bilişsel performansı etkilediğini; beyinde bir dizi yapısal değişikliğe neden olduğunu göstermiştir.
Hayvan ve insan çalışmaları, artmış aerobik kapasitenin beyin sağlığı ve bilişsel yetenekler için faydalı sonuçlar doğurduğuna işaret etmektedir. Öte yandan çağımız, hareketin azaldığı, yalnız sosyal yaşam değil emek üretim alanlarının da inaktiviteye maruz kaldığı bir dönemi temsil etmektedir. Daha gelişkin zihinsel üretime duyulan ihtiyaç artmakta ancak fiziksel aktivite düzeyi azalmaktadır. Bu çerçevede, egzersiz ile bilişsel yetenekler arasındaki ilişki ve periferden gelen ne tür bir sinyalin bu ilişkinin mekanizmasını sağladığı, anlaşılmayı beklemektedir.
Öğrenme ve bellek için kritik alan olan hipokampüste, egzersiz ile tetiklenen plastisite mekanizmalarına dikkat çekilmektedir. Bu ilişkinin aracılarının, bir dizi büyüme faktörüyle birlikte, periferde bir salgı organı gibi görev yapan kasın salgıladığı miyokinler olabileceği düşünülmektedir.
Beyin Kökenli Nörotrofik Faktör (BDNF) ve irisin, bunlara örnektir. BDNF, nöronal taşınım, modulasyon ve plastisitede rol alan nörotrofik faktör ailesinin bir üyesidir. Sekretuvar ve dimerik bir büyüme faktörüdür. Endoplazmik retikulumda üretilmekte, beyin ve periferde endotelyal ve düz kas hücreleri gibi çok sayıda doku tipinden salgılanabilmekte, trombositlerde depolanabilmektedir.
Yaşlanma, şizofreni, depresyon, epilepsi, Alzheimer hastalığı tablolarında, BDNF düzeylerinin değiştiği görülmüş, bilişsel yetilerin BDNF’yle ilişkisine dikkat çekilmiştir. Nöronal yaşam, yetişkin nörogenez, sinaptogenez ve sinaptik plastisitede potansiyel regülator olduğu belirtilen BDNF’nin, egzersizle dolaşımdaki ve hipokampüsteki düzeyinin arttığı belirtilmekte, ancak egzersizin bu değişimi hangi biyokimyasal yolakla tetiklediği net olarak bilinmemektedir. Henüz 4 yıl önce tanımlanan, iskelet kası ve adipoz dokudan salınan, fibronektin tip III domain-containing (FNDC5) ürünü olan irisinin de, egzersizle indüklenen değişikliklere neden olabileceği tartışılmaktadır.
Çalışmanın ilk bölümünde; fiziksel olarak aktif ve sedanter bireyler arasındaki bazal BDNF ve irisin düzeylerinin bilişsel yetilerle ilişkisi değerlendirilecek, ikinci bölümde ise anaerobik egzersize verilen BDNF ve irisin yanıtları değerlendirmeye alınacaktır. BDNF, diğer nörotrofinlere benzer şekilde, önce öncül protein olarak 32 KDa molekül ağırlığında bir pro-BDNF olarak sentezlenir. Matur formun oluşumu için farklı proteazlar gelişir ve 14 KDa molekül ağırlığında matur BDNF meydana gelir. Farklı formların, farklı bilişsel bozukluklar ve nörodejeneratif hastalıklarla ilgili olduğu belirtilmektedir. Yapılan hayvan çalışmaları, akut ve kronik egzersizin farklı beyin bölgelerinde ve dolaşımda BDNF düzeyini artırdığını göstermiştir. Yine dolaşımdaki BDNF düzeyleri, insanda Alzheimer hastalığı (AD) ve vasküler demans tablosunda, Mini Mental Durum Değerlendirme (MMSE) skoruyla korele bulunmuştur.
Egzersizin tetiklediği ve kastan salınan bir faktörün, hipokampal BDNF gen ekspresyonu yolağının temeli olabileceği düşünülmektedir. Çalışmalar, iskelet kasındaki tip 1 membran proteini FNDC5 ekspresyonunun, peroksizom proliferatör aktif reseptör gama koaktivatör 1 alfa (PGC-1α) bağlı yolla, egzersizle indüklendiğini göstermektedir. PGC-1α bir transkripsiyon ko-aktivatörüdür ve FNDC5 gen ekspresyonu için bir başka transkripsiyon faktörü östrojen bağlı reseptör alfa (ERRα) ile bağlanmalıdır. Egzersiz, önce beyindeki ERRα gen ekspresyonunu indüklemekte, ardından PGC-1α ekspresyonunu uyarmaktadır. FNDC5, proteolitik bölünmeden sonra dolaşıma 115 aminoasitlik polipeptit irisin olarak salınmaktadır. Bu paralellik, FNDC5’in BDNF gen ekspresyonunun regülatörü olabileceği ihtimaline işaret etmiş, aynı şekilde artmış irisin düzeyi de, hipokampal alandaki BDNF gen ekspresyonunu artırmıştır.
Özetle egzersiz, ERRα/PGC-1α kompleksinin aktivitesini artırmış, bu durum beyin sağlığı üzerinde BDNF gen ekspresyonunu artırma yoluyla yararlı etkileri olan, iskelet kası ve hipokampüsteki FNDC5 düzeyini artırmıştır. PGC-1α ve irisin öncülü FNDC5’in, egzersizle birlikte iskelet kasındaki ekspresyonunun indüklendiğinin gösterilmesinden bu yana, dolaşımdaki irisin düzeyinin egzersizle ilişkilenebileceği düşünülmektedir.
Egzersizin beyin üzerinde yarattığı verili ve olası etkileri kavrayabilmek için, aktivite düzeyi-BDNF-irisin-bilişsel kapasite arasındaki ilişkinin karşılaştırmalı bir analizle anlaşılması gerekmektedir. Fiziksel olarak aktif ve sedanter bireyler arasında, bazal nörotrofin ve miyokin düzeyini karşılaştırmak, egzersiz sonrası değişim kapasitesini yorumlama açısından da özgün değerde bir veri sunacaktır.
Bu çalışmada, fiziksel aktivite durum ve egzersiz kapasiteleri Uluslararası Fiziksel Aktivite Anketi (IPAQ) , egzersiz geçmişi testi ve Astrand-Rhyming VO₂max testleriyle ölçülen, fiziksel olarak en az 5 yıldır aktif oldukları belirlenen bireyler ile sedanter bireyler arasında (n=60) karşılaştırmalı bir analiz yapılacaktır. Gruplar arasında; dinlenim durumunda bilişsel yetiler, serum bazal BDNF ve irisin düzeyleri ile, anaerobik egzersiz sonrası serum BDNF ve irisin düzeyleri değerlendirilecektir. Bilişsel yetilerin ölçümünde, frontal yürütücü işlevleri değerlendirmede kullanılan bir test olan Sözel Akıcılık Testi (Verbal Fluency Test), uzaysal bellek testi olan Küp Yerleştirme Testi (Corsi Block Tapping Test) ve motor yetenek testi Parmak Vuru Testi (Finger Tapping Test) kullanılacaktır.
Bilişsel kayıpların pek çok sosyo-ekonomik sonuçları vardır ve neredeyse hiç bir maliyeti olmayan egzersizle bu kayıpların önlenebilmesinin; daha sağlıklı, üretken, verimli bir insan yaşamı için değeri büyüktür. Çalışmanın sonuçları, egzersizin yetişkinlerde bilişsel yetilere olan etkisini açıklamaya yardım edecek, kişileri egzersiz yapmaya motive eden koşulların geliştirilmesi için bilimsel bir zemin sunacaktır.
Anahtar Kelimeler: BDNF, irisin, egzersiz, bilişsel test, anaerobik egzersiz