Der Einfluss von körperlicher Fitness und der Glukosetoleranz auf die hippocampale Struktur und kognitive Leistung

Abstract

Diabetes mellitus II gilt als Risikofaktor demenzieller Erkrankungen [1, 2]. Doch auch nicht-pathologisch erhöhte Nüchternblutzuckerwerte beeinträchtigen zerebrale Struktur und Funktion [3, 4]. Körperliche Aktivität dagegen wirkt neuroprotektiv, indem es Risikofaktoren des neurokognitiven Alterns entgegenwirkt [5, 6]. Außerdem zeigt hohe körperliche Fitness direkt neuromodulatorische und neurotrophe Effekte [6-8]. Die im Rahmen einer Interventionsstudie erhobenen Daten der Eingangsuntersuchung wurden auf Zusammenhänge zwischen körperlicher Fitness und zerebraler Struktur bzw. Funktion – mit Fokus auf den Hippocampus – untersucht. Ferner wurde die Beeinflussbarkeit der Glukoregulation durch körperliche Fitness beurteilt und ihr möglicher Mediatoreffekt in obengenannten Zusammenhängen. Auch ein direkter Effekt der Glukoregulation auf Hirnmorphologie und kognitive Leistung wurde evaluiert. Wir untersuchten 53 gesunde ProbandInnen (65,8 ± 7,2 Jahre, Nüchternblutzucker: 98,9 ± 11,7 mg/dl) hinsichtlich ihrer körperlichen Fitness (relativer VO2peak der Spiroergometrie) und Glukoregulation (Nüchternblutzucker- und Insulinspiegel, HbA1c, HOMA-Index). Die kognitive Leistung wurde durch verschiedene neuropsychologische Tests beurteilt (MMSE, AKT, TMT, VLMT, FWIT, RWT, Lokato). Schließlich erfolgten kranielle T1- und diffusionsgewichtete MRT-Untersuchungen zur volumetrischen und mikrostrukturellen Auswertung. Resümierend resultierte der Zusammenhang zwischen körperlicher Fitness und zerebraler Struktur – selektiv auf mikrostruktureller Ebene und isoliert für den linken Hippocampus –nicht in einer verbesserten kognitiven Leistung. Ebenso äußerten sich die mikrostrukturellen Unterschiede nicht als makroskopische Atrophie. Wenngleich die körperliche Fitness nicht im Zusammenhang mit der Glukoregulation stand, zeigte letztere positive Assoziationen insbesondere mit der Hippocampusmorphologie und Exekutivfunktionen. Untersuchungen gezielt zum Zusammenhang zwischen Hippocampus und korrespondierender deklarativer Gedächtnisleistung lieferten inkonsistente Ergebnisse. Nähere Zusammenhänge und die präventive Bedeutung körperlicher Fitness können erst durch die Interventionsstudie beurteilt werden.

Diabetes mellitus II is a risk factor for Dementia [1, 2]. But already non- pathologic elevated blood glucose levels impair cerebral stucture and functioning [3, 4]. Whereas physical exercise has neuroprotective effects by counteracting risk factors for neurocognitive aging [5, 6]. Furthermore higher cardiorespiratoy fitness shows direct neuromodulatory and neurotrophic impacts [6-8]. As part of an interventional trial we investigated associations between aerobic fitness and neuronal structure or functioning – with focus on hippocampus. Secondly we examined the role of glucoregulation on these aspects, how it is influenced by aerobic fitness and whether it might mediate the aforesaid relations. We examined 53 healthy elderly (age: 65,8 ± 7,2 years; fasting blood glucose: 98,9 ± 11,7 mg/dl) in terms of physical fitness (spiroergometry: relative VO2peak) and glucoregulation (fasting glucose and insulin, HOMA-Index, HbA1c). Additionally we conducted a neuropsychological testing (MMSE, AKT, TMT, VLMT, FWIT, RWT, Lokato) and T1- and diffusion weighted MR-Imaging for volumetric and microstructural analysis. Finally did the association between aerobic fitness and cerebral structure – selective for microstructural changes and only concerning the left Hippocampus – not translate into cognitive function. Thus the microstructural alterations have been compensated functionally and did not result in macroscopic atrophy. Although aerobic fitness is not associated with glucoregulation, the latter affects especially hippocampal morphology and executive function. Analysis especially focusing on Hippocampus and corresponding declarative memory- performance revealed inconsistent results and indicated complexe relations. These and the preventive importance of physical fitness can only be evaluated by the ongoing interventional trial.