신경퇴행성 질환의 인지 장애에 대한 신체 운동의 효과: 병태생리학에서 임상 및 재활 측면까지 3부
Feb 29, 2024
2.4. 신체 운동이 호르몬 활동에 미치는 영향
최근에는 호르몬 관점에서 PE가 신경퇴행성 질환의 발병을 늦추는 것도 입증되었습니다.
현대사회에서는 건강의 중요성에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 그 중에서도 신체 건강과 정신 건강이 똑같이 중요합니다. 그리고 PE(신체운동)은 신체 건강을 유지하고 향상시키는 데 매우 효과적인 방법입니다. 메모리의 경우 PE도 좋은 영향을 미칩니다.
연구 결과 PE는 사람들의 심폐 기능과 대사율, 면역력, 뼈 강도 등을 향상시킬 수 있으며 이는 인체 건강에 매우 유익합니다. 그리고 이러한 이점은 3~5년 또는 평생 동안 개인의 신체에 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
PE는 또한 사람들의 정신 상태를 개선할 수 있으며, 이는 사람들의 기억력을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 예를 들어, 운동은 사람들의 스트레스와 긴장을 감소시키고 사람들을 더 편안하게 만들 수 있습니다. 운동은 뇌의 혈액 순환을 촉진하여 사람들의 사고력과 기억력을 향상시킬 수 있습니다. 기억력의 향상은 또한 사람들의 자신감과 열정을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
또한 PE는 사람들의 사회적 기술을 향상시켜 사람들이 다른 사람들과 더 잘 의사소통할 수 있도록 도와줍니다. 이는 사람들의 사회적 기술과 긍정적인 태도를 향상시키고 사람들 간의 의사소통과 상호 지원을 촉진하는 데 도움이 됩니다.
간단히 말해서 PE는 건강을 유지하는 데 매우 중요한 방법입니다. 메모리의 경우 PE도 좋은 영향을 미칠 수 있습니다. 그러므로 우리는 신체적, 정신적 건강을 지속적으로 향상시키기 위해 PE 운동에 많은 관심을 기울여야 합니다. 기억력 향상이 필요하다고 볼 수 있는데, Cistanche Deserticola는 아세틸콜린 수치와 성장인자 수치를 높이는 등 신경전달물질의 균형도 조절할 수 있기 때문에 기억력을 크게 향상시킬 수 있습니다. 이 물질은 기억과 학습에 매우 중요합니다. 또한 Cistanche Deserticola는 혈류를 개선하고 산소 전달을 촉진하여 뇌에 충분한 영양분과 에너지를 공급하여 뇌 활력과 지구력을 향상시킬 수 있습니다.
해마의 주요 기능 중 하나는 스트레스 반응으로서 시상하부-뇌하수체-부신 축(HPA)의 억제 및 적응 제어로 구성됩니다. 생리학적으로 해마에는 미네랄코르티코이드 수용체(MR)와 글루코코르티코이드(GR)로 구분되는 많은 스테로이드 수용체가 포함되어 있습니다.
해마의 다양한 영역에서 스테로이드 수용체 수의 생리학적 감소는 나이가 들수록 발생하며[50] HPA는 상위 센터에 의해 발휘되는 억제 조절에서 벗어나는 경향이 있음이 입증되었습니다.
Holsboeret al. HPA 시스템의 기능을 연구하기 위해 덱사메타손 억제/부신피질 자극 호르몬 방출 호르몬 자극(DEX/CRH 테스트)의 조합을 기반으로 한 고감도 테스트를 개발했습니다.
실험 결과, 건강한 피험자에 비해 AD 환자에서 기초 코르티솔 농도가 유의하게 높았고, 환자가 코르티솔에 반응하는 최소 약물 농도는 AD 환자군에 비해 건강한 피험자에서 유의하게 높았다. 또한 AD 환자는 추가 CRH 자극 후 부신피질자극호르몬(ACTH)과 코티솔을 대조군보다 현저히 적게 방출했습니다.
이러한 결과는 AD에서 HPA 시스템의 조절이 손상되었음을 확인시켜 줍니다. HPA 축의 손상과 이에 따른 바살코르티솔의 증가는 노화와 신경퇴행성 질환의 전형적인 현상인 해마 파괴 과정에 기인할 수 있습니다[51].Lanfranco et al. PE는 또한 HPA 축에서 강력한 생리학적 자극을 나타냄을 입증했습니다[52].
PE에 반응하는 뇌 활성화를 이해하기 위해 90분 동안 트레드밀 달리기를 한 후 쥐를 대상으로 종합적인 분석을 수행했습니다[53]. 그 결과 CRH, 아르기닌-바소프레신 호르몬 및 ACTH의 과잉 분비가 입증되었으며 이는 기저 부신 코르티솔 분비의 증가를 유도합니다. 저항 운동에 대한 HPA 축 반응을 조절하는 두 가지 주요 요인은 강도와 지속 시간입니다[54].
HPA 축에서 코르티솔 반응을 생성하는 데 필요한 최소 운동 강도는 최대 산소 소비량(VO2max)의 60%입니다. 60% VO2max를 초과하는 운동의 경우 혈장코티솔 농도는 운동 강도에 따라 선형적으로 증가합니다[55]. 이 강도 임계값 미만(<60% VO2max), ACTH and cortisol concentrations may increase only if 90 minutes of exercise with at least 40% VO2max is maintained [56].
PE를 수행하면 ACTH 및 코르티솔과 같은 호르몬의 높은 반응이 발생하여 운동 자체를 완료하는 데 신체에 필수적인 엄청난 대사 요구를 완화합니다 [57].
실제로 코티솔은 새로운 단백질의 합성을 억제하고 유비퀴틴 경로를 통해 단백질의 분해를 자극함으로써 근육 섬유를 리모델링합니다. 더욱이 코티솔은 Ca{1}} 채널의 조절과 같은 다양한 신속하고 단기적인 메커니즘을 통해 신경근 기능에 영향을 미칩니다.
또한, Klaperski et al. 지속적이고 강렬한 PE는 신체적으로 활동적이지 않은 대상에 비해 스트레스 반응성이 감소하고 신경심리학적 스트레스로부터의 회복이 향상되는 것으로 나타났습니다[59]. 마지막으로, 운동에 대한 적응은 코르티솔 수치 증가로 인한 심각한 대사 및 면역 결과로부터 신체를 보호해야 하는 GC에 대한 말초 조직 민감도를 감소시켰습니다[60].
결론적으로, 세포 수준에서 전사 및 번역 변화를 확인할 수 있으며, CSN 수준에서 조직의 생물학적 자극을 유도하고 뇌와 관련된 호르몬 축을 조절합니다. 따라서 이는 신경가소성과 신경보호 측면 모두에서 일련의 긍정적인 생물학적 및 대사적 효과를 생성합니다. 이러한 이유로 인해 CSN에 대한 부작용이 없는 실제 약물로 간주될 수 있습니다.
3. 신경변성질환에 대한 신체운동 관련 임상 및 재활 효과
이 시점에서 PE의 신경생물학적 효과가 임상 수준으로 어떻게 변환되는지 이해하는 것이 필수적입니다. 세포에서 신체, 그리고 그 기능에 대한 관점을 특정에서 일반으로 전환하는 것은 인지 장애를 유발하는 가장 중요한 신경퇴행성 질환의 관리에서 치료 및 재활의 기회로서 PE의 효과를 평가하기 위한 필수 전제입니다(그림 1). ).
3.1. 알츠하이머병(AD)에서 신체 운동의 역할
AD는 확실히 가장 널리 퍼져 있고 장애를 일으키는 신경퇴행성 질환입니다. AD는 대뇌피질과 일부 피질하 영역의 신경 및 시냅스 변화를 특징으로 하는 신경퇴행성 질환으로, 인지 및 정신 행동 기능의 저하를 유발합니다[61]. 지난 10년 동안 이용 가능한 역학 데이터는 PE가 신경퇴행성 질환의 진행을 늦출 수 있다는 것을 보여주었습니다[62].
AerobicPE는 심박출량을 증가시키고 결과적으로 뇌혈류를 증가시킵니다. 이 메커니즘은 또한 혈관 신생, 신경 발생, 시냅스 발생 및 신경 전달 물질 합성의 증가와 관련되어 있으며, 이는 결국 기억력과 인지 기능을 향상시킵니다[63].
수년에 걸쳐, AD 환자의 유산소 PE와 인지 기능 개선 사이의 상관관계는 점점 더 많은 증거를 얻었습니다[64,65]. 고등 뇌 기능에 대한 적당한 신체 활동의 효과는 단순 걷기를 정기적으로 수행할 경우 AD 환자의 인지 능력이 어떻게 향상되는지 관찰함으로써 처음으로 강조되었으며, 이 결과는 간이 정신 상태 검사(MMSE)를 사용하여 정량화할 수 있습니다[66].
또한 Norton et al.이 실시한 대규모 샘플 연구에 따르면. [67], 전 세계 AD 사례의 12.7%, 2010년 유럽 AD 사례의 20.3%에 해당하는 비율이 신체 활동 부족에 기인했습니다.
또한 Larson et al.이 발표한 이전 연구 결과도 있습니다. 65세 이상 1,740명의 표본을 대상으로 분석이 수행되었습니다. 모두 2년 동안 진행된 정규 PE 세션(걷기, 자전거 타기, 수영, 에어로빅, 리듬체조, 수중 에어로빅, 근력 훈련, 스트레칭 또는 기타 활동으로 세션당 15분)을 받았습니다.
주 3회 이상 운동하는 사람의 경우 치매 발병률은 13.{1}}/1000인년; 반면, 주 3회 미만 운동을 한 사람들의 경우 같은 발생률은 1000인년당 19.7명으로 증가했습니다. 위에서 보고된 바와 같이 PE는 대뇌 혈관 예비력과 신경 가소성을 향상시킵니다. Larson 등이 발표한 연구에서는 12주 동안 주 4회 40분간의 PE(에르고사이클, 런닝머신, 계단 오르기)를 하면 해마치상회에서 뇌혈류를 증가시켜 신경 발생을 개선할 수 있음이 입증되었습니다. 68] 결과적으로 인지 기능을 더 오랫동안 온전하게 유지할 수 있습니다. 이 모든 증거는 일차 예방 도구로서 PE의 중요성을 확인시켜 줍니다.
또한 PE는 신경퇴행성 질환 예방을 위한 메커니즘으로 작용할 뿐만 아니라 중등도 및 진행성 AD 환자에게도 기여하는 것으로 알려져 있습니다. 실제로 2007년 Rolland et al. 중등도 AD 환자에서 PE의 긍정적인 효과 중 일부가 입증되었습니다. 이 환자들의 2년간의 규칙적인 활동은 걷기 시간 지구력, 우울증 감소, 요실금 최소화, 일상 생활 활동(ADL) 증가 및 더 일반적으로 이 질병의 전형적인 모든 증상의 개선을 결정했습니다[69].
훨씬 더 놀라운 것은 Venturelli et al.이 실시한 연구 결과입니다. 진행성 AD 진단을 받은 65세 이상의 환자 그룹에 간병인의 도움을 받아 하루 최소 30분 동안 24-주간 걷기 프로그램을 실시했습니다. Barthelindex, MMSE, POMA(Performance Oriented Mobility Assessment) 지수, 보행 중 항산소 포화도(SpO2 > 85%) 등의 평가 척도를 통해 단기간이라도 운동 속도가 느려질 수 있음이 확인되었습니다. 인지 장애가 있으며 ADL의 성능을 향상시킬 수 있습니다 [70].
따라서 PE는 이제 AD 환자의 능력을 향상시키기 때문에 재활 기회로 간주될 수 있습니다. AD를 대조하는 특정 약물이 없다는 점을 고려할 때 이러한 환자의 인지에 대한 신체 활동의 용량-반응 효과를 확립하는 것이 매우 중요해 보입니다. , 결과적으로 이 치료 중재의 결과를 최적화하는 데 가장 유용한 PE의 빈도, 강도, 시간 및 유형의 조합을 찾는 것입니다.
이러한 의도를 추구하기는 어렵지만, 최근 메타 분석[71]에 따르면 MMSE를 평가 척도로 사용하여 적당한 강도의 유산소 운동을 일주일에 최소 1시간 이상 장기간 실시하는 경우 가장 효과적인 중재인 것으로 나타났습니다. 범위는 12주에서 24주까지입니다.
또한, 최고의 인지 향상은 적당한 강도와 신체 활동 빈도로 달성되는 것으로 보입니다. 최대 2시간 동안 수행된 중재는 주당 2시간 이상 수행된 중재보다 더 큰 결과를 얻었습니다. 마찬가지로, 주당 3회 미만으로 실시한 중재는 주당 3회 이상 실시한 중재에 비해 AD 환자의 인지 개선에 더 큰 효과를 보였습니다. 그럼에도 불구하고 더 큰 표본과 더 긴 추적 관찰이 필요하기 때문에 기준점은 아직 확정되지 않았습니다[72].
3.2. 파킨슨병(PD)에서 신체 운동의 역할
인지 장애를 일으키는 주요 신경퇴행성 질환을 계속해서 살펴보면서 파킨슨병에도 주의를 기울일 필요가 있다. PD는 진행성 신경퇴행성 질환으로 AD 다음으로 흔한 질환으로 떨림, 강직, 운동완서, 운동완화 등을 특징으로 한다. 자세 불안정. Lewy체나 Lewy 신경돌기에 함유된 α-synuclein을 확인하기 위해 조직병리학적 평가가 필요하더라도 진단은 임상적이다[73]. PD의 원인은 아직 명확하게 밝혀지지 않았지만 유전적 요인과 환경적 요인 모두와 관련이 있는 것으로 보입니다.
PD 뇌의 주요 독특한 형태학적 변화는 뇌간의 횡단면에서 관찰되며, 거의 모든 경우 흑색질(SNpc) 및 청반의 어두운 색소 영역의 손실이 나타납니다. 임상적 관점에서 볼 때 앞서 언급한 병리학적 운동 결손과 함께 PD 환자는 정상적인 인지부터 초기의 경미한 주관적 및 객관적 쇠퇴, 경증, 중등도, 심지어 심각한 PD 치매에 이르기까지 다양한 인지 상태를 나타낼 수 있습니다[74]. 중증 치매는 PD 환자에서 25-30%의 유병률을 가지며 많은 인지 기능, 특히 집행, 주의력, 시공간 영역뿐만 아니라 기억에도 영향을 미칩니다[75].
이러한 맥락에서 PE는 PD의 주요 예방 도구이기도 한 것 같습니다. 200명이 넘는 참가자의 샘플을 기반으로 한 연구에서000 15~39세 사이에 높은 수준의 신체 활동을 한 사람들은 나중에 PD 진단을 받을 가능성이 적었습니다[76]. 또 다른 역학 연구에서 Thacker et al. 약 143명000의 개인 집단을 분석한 결과, 자전거 타기, 에어로빅, 테니스 등 중간 정도에서 격렬한 신체 활동을 한 사람들이 10년의 추적 기간 동안 PD 위험이 가장 낮은 것으로 나타났습니다[77].
보다 구체적으로 PE는 인지 장애 및 PD 발병 위험을 줄이는 것으로 보이며, 이것이 후자에 대한 보호 요인이라는 강력한 증거가 있습니다[78]. 그러나 PE는 무엇보다도 이미 PD로 고통받고 있는 환자에게 치료를 위한 기회입니다. PD 환자를 위한 운동 훈련의 이점에 대한 포괄적이고 최근의 검토에서는 다양한 유형의 운동이 운동 및 인지 기능 장애에 미치는 영향을 강조했습니다. 유산소 훈련, 특히 사이클링은 보행 및 인지 기능을 독립적으로 향상시킬 뿐만 아니라 운동 학습 능력도 향상시킵니다. 이는 보행에 적용되는 운동 기능의 개선으로 해석됩니다[79].
댄스와 같은 훨씬 더 복잡한 신체 활동은 운동 기능을 향상시킬 뿐만 아니라 실행 기능을 구현하는 데에도 효과적인 것으로 입증되었으며, 침대 옆에서 전두엽 평가 배터리 및 정신 회전 작업을 통해 평가할 수 있습니다[80,81]. 또한, 복잡한 순서로 서로 연결된 춤과 같은 동작으로 구성된 태극권은 심리적 웰빙과 인지 기능에 이점을 제공합니다[82].
마찬가지로 호흡과 명상의 자세와 운동을 포함하는 스포츠 수련인 요가는 균형과 정신적, 정서적 건강을 향상시킨다[83]. 또한 PE는 전통적으로 치료 운동의 윤곽을 취한다는 점에서 재활 치료의 기둥이다. 특정 재활 목표를 목표로 하는 프로그램 내에서 체계적인 운동과 일련의 치료 운동을 구성하면 전두엽 수준에서 신경가소성을 자극하여 인지 장애에 대응할 수 있습니다[84].
특히, 목표 기반 운동 기술 학습을 통합한 운동은 인지 참여를 통해 PD의 운동 능력 성능을 향상시킵니다. 치료 운동의 인지적 이점은 PD 환자의 전반적인 자율성 향상으로 해석됩니다. ADL [85] 및 Barthel Index [86]와 같은 척도로 측정한 전반적인 기능이 크게 향상되었습니다. 이는 환자를 재활시키는, 즉 일상 생활의 기본 활동을 수행하는 기술을 되돌려주는 운동의 실제 능력을 입증합니다.
PD로 인한 인지 장애의 감소는 삶의 질 향상으로 이어집니다[87]. 신경 재활의 새로운 영역은 특별히 언급할 가치가 있는 가상 현실입니다. 가상현실은 보다 쉽고 정확한 방법으로 운동 및 인지 기능을 운동하고 모니터링할 수 있는 가상 환경에 전통적인 운동을 삽입할 계획입니다[88].
PD 환자의 경우 이러한 유형의 감각신경 자극은 균형 및 보행 측면에서 운동 기능을 향상시키지만 무엇보다도 실행 기능을 증가시킵니다[89]. 특히 가상 현실은 환자가 여러 인지 과정을 동시에 운동하도록 유도하므로 훈련을 더욱 완벽하게 만듭니다. 움직임과 관련된 목표를 포함하여 특정 목표를 달성하기 위한 순서로 진행됩니다.
보다 구체적으로, 주의 활성화, 정보 획득 및 처리, 움직임 계획 및 감각 통합은 개인의 자율성을 높이기 위해 환자의 일상 활동에 적용되어야 하는 가상 컨텍스트에 상황에 따라 삽입됩니다[90]. 또한 PE는 측면을 제한할 수도 있습니다. 항 PD 치료제에 의해 유발된 운동 약화 및 운동 이상증과 같은 효과는 치료법의 효과를 향상 및 연장시킵니다[91]. 더욱이 신체 활동은 당뇨병, 고혈압, 심혈관 질환과 같은 다른 노인성 질환의 위험을 감소시키며, 이는 또한 기여할 수 있습니다. PD 병인에 [92]. 요약하자면, PE는 이제 PD 약물에 대한 보완 전략으로 간주됩니다.
4. 결론
PE는 인간 두뇌를 위한 놀라운 건강 도구로, 신경퇴행성 질환으로 인한 인지 장애로 고통받는 환자의 치료 및 재활 기회를 나타냅니다. 이 기사에서 설명했듯이 PE가 신경내분비 및 생화학적 수준에서 어떻게 긍정적으로 작용하는지에 대한 증거가 이미 있습니다. 유익한 임상적 의미가 파생됩니다.
그럼에도 불구하고, 새로운 연구가 뇌 수준에서 신체 운동의 기능적 메커니즘을 조사하여 아직 알려지지 않았지만 치료 잠재력을 구현할 수 있는 매혹적인 측면을 밝혀내는 것이 바람직합니다.
저자 기여: 개념화, GF, LC 및 MM; 방법론, PL, GF, MR 및 L.C.; 소프트웨어, GP; 공식 분석, PL 및 GP; 조사, GF, MVR; 자원, MVR, AC,GM; 데이터 수집, GF, GP, MR; 원본 초안 준비, GF, GP, MVR, AC, GM 및 MM 작성 모든 저자는 출판된 원고 버전을 읽고 동의했습니다.
자금 지원: 이 연구는 외부 자금 지원을 받지 않았습니다.
기관 검토 위원회 성명: 해당 사항 없음.
사전 동의서: 해당 사항 없음.
데이터 가용성 설명: 현재 연구 중에 사용 및/또는 분석된 데이터 세트는 교신 저자인 LC에게 합당한 요청이 있을 경우 사용할 수 있습니다.
감사의 말: 기술적인 도움을 주신 Alessandra Zonno에게 감사의 말씀을 전하고 싶습니다.
이해 상충: 저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
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