Exercise-neuroimmunology – from bench to bedside

Abstract

Increased levels of physical activity are associated with a risk reduction for several neurodegenerative disorders (e.g. Multiple Sclerosis, Parkinson’s disease). Moreover, physical exercise is known to improve the physical capacity and to reduce commonlyobserved symptoms, such as motoric, cognitive and a ective impairments. In addition to the ameliorating e ects on speci c symptoms, rst evidence also suggests that physical exercise interventions may counteract and/or alleviate the progress of these diseases. Considering the side effects of drug therapy, exercise interventions represent a promising non-pharmacological supportive treatment option and are therefore increasinglybeinginvestigated in clinical research on neurological diseases.More knowledge about the underlying biological mechanisms is warranted in order to improve tailored exercise programs. However, the reduced accessibility of the central nervous system in humans and problems in the transferability of rodent models complicates research in this eld. Nevertheless, several peripheral markers indicating distinct biological pathways involved in the pathogenesis and progression of neurodegeneration have been revealed to date. Interestingly, these biomarkers have recently been described to be sensitive to exercise stimuli. In this review, we provide an overview of the interaction between potential mechanisms linked to physical exercise and the alleviation of neurodegenerative processes. More precisely, we focus on di erent aspects of exercise-induced impacts on neuronal growth factors, in ammation, blood-brain barrier permeability and the kynurenine pathway. Erhöhte Level körperlicher Aktivität sind mit einer Risikoreduktion für zahlreiche neurodegenerative Erkrankungen assoziiert (z. B. Multiple Sklerose, Parkinson-Krankheit). Darüber hinaus ist bekannt, dass Bewegungs- und Sportprogramme die physische Kapazität von Betro enen verbessern und häu gen Symptomen, wie motorischen, kognitiven und a ektiven Einschränkungen, entgegenwirken. Zusätzlich zu einer symptomlindernden Wirkung, weist erste Evidenz auch darauf hin, dass Bewegungsinterventionen einem Fortschreiten dieser Erkrankungen entgegenwirken können. In Anbetracht der Nebenwirkungen medikamentöser erapien stellen Trainingsinterventionen eine vielversprechende, nicht-pharmakologische supportive Behandlungsstrategie dar, welche bei klinischer Erforschung von neurologischen Erkrankungen immer häu ger untersucht wird. Um gezielte Bewegungsempfehlungen zu optimieren, muss mehr Wissen über die zugrundeliegenden biologischen Mechanismen generiert werden. Die schlechte Zugänglichkeitdes humanen zentralen Nervensystems und die eingeschränkte Übertragbarkeit aus Tiermodellen stellt die Forschung hier vor eine besondere Herausforderung. Nichtsdestotrotz wurde aktuell eine Reihe peripherer Marker von unterschiedlichen molekularen Signalketten aufgedeckt, welche ihrerseits in die Pathogenese und die Progression von Neurodegeneration involviert sind. Interessanterweise sind diese Marker sensibel für körperliche Belastungsstimuli. In diesem Übersichtsartikel liefern wir einen Überblick zum Zusammenspiel von potentiellen Mechanismen im Kontext von Bewegung/Sport und der Linderung neurodegenerativer Prozesse. Im Detail fokussieren wir uns auf die unterschiedlichen Aspekte belastungsinduzierter Ein üsse auf neuronale Wachstumsfaktoren, In ammation, Blut-Hirn-Schranken Permeabilität und den Kynureninpfad.