Long-term cyclic aerobic training preserves the brain's health in elderly persons (brief review)

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

It was identified on the base of special periodical literature analyze that cyclic muscular work systematically performed during large part of the person's life (former athlete) provides mainly the favorable effect on the brain. Ventricular-arterial coupling improvement ameliorates brain perfusion, and creates function advantages to brain health in old age. At that, the gray and white matter fading hampered, especially in structures that associated with visual control and human body spatial orientation, motor control and memory state, and age-related attenuation of cognitive functions in comparison with sedentary persons of the same age.

References

  1. Дембо А.Г., Земцовский Э.В. Спортивная кардиология: pуководство для врачей. Л.: Медицина, 1989. 464 с.
  2. Roman M.J., Ganau A., Saba P.S., Pini R., Pickering T.G., Devereux, R.B. Impact of arterial stiffening on left ventricular structure // Hypertension. 2000. Vol. 36. P. 489-494.
  3. Gates P.E., Tanaka H., Graves J., Seals D.R. Left ventricular structure and diastolic function with human ageing. Relation to habitual exercise and arterial stiffness // Eur. Heart. J. 2003. Vol. 24. P. 2213-2220.
  4. Kass, D.A. Ventricular arterial stiffening: integrating the pathophysiology // Hypertension. 2005. Vol. 46. P. 185-193.
  5. Lakatta E.G. Arterial and cardiac aging: major shareholders in cardiovascular disease enterprises: Part III: cellular and molecular clues to heart and arterial aging // Circulation. 2003. Vol. 107. P. 490-497.
  6. Lakatta E.G., Levy D. Arterial and cardiac aging: major shareholders in cardiovascular disease enterprises: Part I: aging arteries: a ‘set up’ for vascular disease // Circulation. 2003. Vol. 107. P. 139-146.
  7. Arbab-Zadeh A., Dijk E., Prasad A. et al. Effect of aging and physical activity on left ventricular compliance // Circulation. 2004. Vol. 110. P. 1799-1805.
  8. Tanaka H., Dinenno F.A., Monahan K.D. et al. Aging, habitual exercise, and dynamic arterial compliance // Circulation. 2000. Vol. 102. P. 1270-1275.
  9. Seals D.R. Habitual exercise and the age-associated decline in large artery compliance // Exerc. Sport Sci. Rev. 2003. Vol. 31. P. 68-72.
  10. Shibata S., Hastings J., Prasad A. et al. ‘Dynamic’ Starling mechanism: effects of ageing and physical fitness on ventricular-arterial coupling // J. Physiol. 2008. Vol. 586. P. 1951-1962.
  11. Tarumi T., Gonzales M.M., Fallow B. et al. Central artery stiffness, neuropsychological function, and cerebral perfusion in sedentary and endurance-trained middle-aged adults // J. Hypertens. 2013. Vol. 31, № 12. P. 2400-2409.
  12. Shibata S., Zhang R, Hastings J. et al. Cascade model of ventricular-arterial coupling and arterial-cardiac baroreflex function for cardiovascular variability in humans // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2006. Vol. 291. H. 2142-2151.
  13. Saul J. P., Berger R.D., Chen M.H., Cohen R. J. Transfer function analysis of autonomic regulation. II. Respiratory sinus arrhythmia // Am. J. Physiol. 1989. Vol. 256 (Heart Circ. Physiol. 25). H153-H161.
  14. Saul J.P., Berger R.D., Albrecht P. et al. Transfer function analysis of the circulation: unique insights into cardiovascular regulation // Am. J. Physiol. 1991. Vol. 261 (Heart Circ. Physiol. 30). H1231-H1245.
  15. Радченко А.С., Борисенко Н.С., Калиниченко А.Н. и др. Взаимодействие пред- и постнагрузки сердца и RR интервалов при нормобарическом жестком гипоксическом воздействии у молодых здоровых лиц // Обзоры по клинической фармакологии и лекарственной терапии. 2013. Т. 11, №3. С. 40-49.
  16. Ogoh S., Fisher J.P., Young C.N., Raven P.B., Fadel P.J. Transfer function characteristics of the neural and peripheral arterial baroreflex arcs at rest and during postexercise muscle ischemia in humans // Am. J. Physiol. Heart. Circ. Physiol. 2009. Vol. 296. H. 1416-1424.
  17. Carey, B.J., Eames, P.J., Blake, M.J. et al. Dynamic cerebral autoregulation is unaffected by aging // Stroke. 2000. Vol. 31. P. 2895-2900.
  18. Burkhart C.S., Rossi A., Dell-Kuster S., Gamberini M., Mockli A., Siegemund M. et al. Effect of age on intraoperative cerebrovascular autoregulation and near-infrared spectroscopy-derived cerebral oxygenation // Br. J. Anaesth. 2011. Vol. 107,№5. P. 742-748.
  19. Mattace-Raso F.U., van den Meiracker A.H., Bos W.J. et al. Arterial stiffness, cardiovagal baroreflex sensitivity and postural blood pressure changes in older adults: the Rotterdam Study // J. Hypertens. 2007. Vol. 25. P. 1421-1426.
  20. Wieling W., Krediet C.T., van Dijk N. et al. Initial orthostatic hypotension: review of a forgotten condition // Clin. Sci. (Lond). 2007. Vol. 112. P. 157-165.
  21. Zhang, R., Claassen, J.A., Shibata, S. et al. Arterial-cardiac baroreflex function: insights from repeated squat-stand maneuvers // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2009. Vol. 297. R116-R123.
  22. Lassen N.F. Cerebral blood flow and oxygen consumption in man // Physiol. Rev. 1959. Vol. 39. P. 183-238.
  23. Tarumi T., Ayaz Khan M., Liu J. et al. Cerebral hemodynamics in normal aging: central artery stiffness, wave reflection, and pressure pulsatility // J. Cereb. Blood Flow Metab. 2014. Vol. 34, № 6. P. 971-978.
  24. Tarumi T., Zhang R. The Role of Exercise-Induced Cardiovascular Adaptation in Brain Health // Exercise & Sport Sciences Review. 2015. Vol. 43, № 4. P. 181-189.
  25. Tzeng Y.C., Lucas S.J., Atkinson G., Willie C.K., Ainslie P.N. Fundamental relationships between arterial baroreflex sensitivity and dynamic cerebral autoregulation in humans // J. Appl. Physiol. 2010. Vol. 108, № 5. P. 1162-1168.
  26. Seals D.R., DeSouza C.A., Donato A.J., Tanaka H. Habitual exercise and arterial aging // J. Appl. Physiol. 2008. Vol. 105, №4. P. 1323-1332.
  27. Freund W., Faust S., Birklein F. et al. Substantial and reversible brain gray matter reduction but no acute brain lesions in ultramarathon runners: experience from the Trans Europe-Foot Race Project // BMC Med.2012. Vol. 10. P. 170.
  28. Duncker, D.J., Bache, R.J. Regulation of Coronary Blood Flow During Exercise // Physiol. Rev. 2008. Vol. 88. P. 1009-1086.
  29. Hawley, J.A., Hargreaves, M., Joyner, M.J., Zierath, J.R. Integrative biology of exercise // Cell. 2014. Vol. 159, № 4. P. 738-749.
  30. Sato K., Ogoh S., Hirasawa A., Oue A., Sadamoto T. The distribution of bloodflow in the carotid and vertebral arteries during dynamic exercise in humans // J. Physiol. 2011. Vol. 589(Pt 11). P. 2847-2856.
  31. Aengevaeren V.L.Claassen J.A.H.R., Levine B.D., Zhang R. Cardiac baroreflex function and dynamic cerebral auto-regulation in elderly Masters athletes // J. Applied Physiol. 2013. Vol. 114, №2. P. 195-202.
  32. Panerai R.B., White R.P., Markus H.S., Evans D.H. Grading of cerebral dynamic autoregulation from spontaneous fluctuations in arterial blood pressure // Stroke. 1998. Vol. 29. P. 2341-2346.
  33. van Beek A.H., OldeRikkert M.G., Pasman J.W., Hopman M.T., Claassen J.A. Dynamic cerebral autoregulation in the old using a repeated sit-stand maneuver // Ultrasound Med. Biol. 2010. Vol. 36. P. 192-201.
  34. Monahan K.D. Effect of aging on baroreflex function in humans // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2007. Vol. 293. R3-12.
  35. van Beek A., Claassen J., Rikkert M., Jansen R. Cerebral Autoregulation: An Overview of Current Concepts and Methodology with Special Focus on the Elderly // J. Cereb. Blood Flow Metab. 2008. Vol. 28, №6. P. 1071-1085.
  36. Claassen, J., van den Abeelen A., Simpson, D., Panerai, R. Transfer function analysis of dynamic cerebral autoregulation: A white paper from the International Cerebral Autoregulation Research Network // J. Cereb.Blood Flow Metab. 2016 January 18.
  37. Totzeck M., Hendgen-Cotta U.B., Kelm M., Rassaf T. Crosstalk between Nitrite, Myoglobin and Reactive Oxygen Species to Regulate Vasodilation under Hypoxia // PLoS One (Public Library of Science). 2014. Vol. 9, №8. eCollection 2014.
  38. Hellsten Y., Nyberg M., Mortensen S.P. Contribution of intravascular versus interstitial purines and nitric oxide in the regulation of exercise hyperaemia in humans // J. Physiol. 2012. Vol. 590. P. 5015-5023.
  39. Casserly, I., Topol, E. Convergence of atherosclerosis and Alzheimer’s disease: inflammation, cholesterol, and misfolded proteins // Lancet. 2004. Vol. 363(9415). P. 1139-1146.
  40. Muggeridge D.J., Howe C.C.F., Spendiff O. et al. A Single Dose of Beetroot Juice Enhances Cycling Performance in Simulated Altitude // Med. Sci. Sports Excer. 2014. Vol. 46, №1. P. 143-150.
  41. Bailey S.J., Fulford J., Vanhatalo A. et al. Dietary nitrate supplementation enhances muscle contractile efficiency during knee-extensor exercise in humans //J. Appl. Physiol. 2010. Vol. 109, №1. P. 135-148.
  42. Bailey, J.C., Feelisch, M., Horowitz, J.D. et al. Pharmacology and therapeutic role of inorganic nitrite and nitrate in vasodilatation // Pharmacol. Therapeutics. 2014. Vol. 144, № 3. P. 303-320.
  43. Larsen F.J., Schiffer T.A., Borniquel S. et al. Dietary Inorganic Nitrate Improves Mitochondrial Efficiency in Humans // Cell Metabolism. 2011. Vol. 13. P. 149-159.
  44. Lee C.D., Folsom A.R., Blair, S.N. Physical activity and stroke risk // Stroke. 2003. Vol. 34. P. 2475-2481.
  45. Lee I.M., Paffenbarger R.S. Physical activity and stroke incidence: the Harvard Alumni Health Study // Stroke. 1998. Vol. 29, № 10. P. 2049-2054.
  46. Ayus J.C., Varon J., Arieff A.I. Hyponatremia, cerebral edema, and noncardiogenic pulmonary edema in marathon runners // Ann. Intern. Med. 2000. Vol. 132, № 9. P. 711-714.
  47. Colcombe, S.J., Erickson, K.L., Scalf, P.E. et al. Aerobic exercise training increases brain volume in aging humans // J. Gerontol. A Biol. Sci. Med. Sci. 2006. Vol. 61, №11. P. 1166-1170.
  48. Erickson, K.L., Voss, M.W., Prakash, R.S. et al. Exercise training increases size of hippocampus and improves memory // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011. Vol. 108, № 7. P. 3017-3022.
  49. Tseng B.Y., Uh J., Rossetti H.C. et al. Masters athletes exhibit larger regional brain volume and better cognitive performance than sedentary older adults // J. Magn. Reson. Imaging. 2013. Vol. 38, № 5. P. 1169-1176.
  50. Voss M.W., Heo S., Prakash R.S. et al. The influence of aerobic fitness on cerebral white matter integrity and cognitive function in older adults: results of a one-year exercise intervention // Hum. Brain Mapp. 2013. Vol. 34, №11. P. 2972-2985.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2016 Radchenko A.S., Davydov B.B., Kalinichenko A.N.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».