运动干预对AD老年人认知功能的影响和作用机制研究

Alzheimer's disease (AD) has become an endemic as the aging population increases exponentially globally. Unfortunately, there are yet no effective treatments to prevent, slow down, or cure AD. There are many difficulties in the process of new drugs’ research and development. Exercise intervention is increasingly attracting attention in recent years as a non-drug intervention that is economical, safe and may have an impact on disease progression. Because the majority of AD patients live in the community and to benefit this large group, we plan to combine our previous research and adopt expert-consultation method to develop three kinds of community-based intervention programs, which respectively are aerobics exercise intervention, strength training intervention, and aerobics exercise combining strength-training intervention. Next, we will conduct a relatively large-sample, cluster RCT among older adults with AD to examine the effects of the above three exercise interventions and explore their mechanisms. The objective and subjective outcomes will be collected through scale assessment, blood-biomarker test and MRI. Furthermore, we will apply the Bayesian network model to analyze the relationships among different types and doses of exercise intervention, blood biomarker changes, hippocampus body changes and cognitive function changes, so as to explore whether and how these tested blood biomarkers mediate the effects of aerobics exercise and strength training on cognitive function of AD patients, and explore whether and how the baseline levels of blood biomarkers, different exercises adherences, and some characteristics of AD subjects influence the effects of exercise intervention. Finally, we aim to construct a feasible, practical, and effective community-based exercise intervention program for older adults with AD in China and explore the pathways, the influencing curves of exercise on cognitive function as well as key parameters that affect the curves. The study can provide the basis for further precise exercise intervention among community-dwelling AD patients in our country.

随着人口老龄化，阿尔茨海默病（AD）患者逐年增多。AD目前尚无有效的药物治疗方式，新药研发屡屡受挫。运动干预作为一种经济、安全且可能对疾病进展有影响的非药物干预方式则成为近年研究的热点。由于大部分AD患者生活在社区，因此本研究拟在前期研究基础上，通过专家咨询法，形成具体的社区运动干预方案，包括有氧运动、力量训练单独以及两者结合3种不同运动方案，通过在社区老年人的集群RCT研究评价不同方案对AD患者认知功能和病理过程的影响，采用量表、血生物标记物、核磁等主、客观手段检测其效果；通过贝叶斯网络模型分析运动、血生物标记物、海马、认知功能变化间的关系，分析不同运动干预、运动依从性、血生物标记物水平和患者其他特征等对运动效果的影响。最终形成适合我国社区AD患者的运动干预方案，并初步探索运动对认知功能产生影响的作用路径、影响曲线和影响该曲线的关键性参数，为今后在社区AD老年人的精准运动干预提供依据。

运动，作为一种受欢迎的非药物干预手段，在认知障碍管理领域收获了较多关注，但是其对认知功能的作用效果及潜在机制仍存在争议，不同类型运动对认知功能的作用效果是否存在差别尚不清楚。本研究首先通过整合性综述、社区认知障碍老人体力活动现况调查、专家论证构建了符合社区认知障碍老人特点的运动干预方案，并通过小样本预实验，初步证实了运动干预方案的可行性，有氧运动和抗阻运动依从率均高于90%。基于预实验实施情况，结合新冠疫情形势，研究团队对有氧和抗阻运动方案进行了进一步的调整和优化，形成了一套以线上指导与线下评估相结合的、居家可行的有氧和抗阻运动方案。最后，采用多臂随机对照实验检验了有氧运动、抗阻运动以及无运动对照对认知功能及相关生物标志物的影响。随机对照实验结果进一步证实了居家有氧和抗阻运动方案的可行性及其对认知功能的有效性。二者对整体认知功能显示出了一定的积极效应。相对于对照组，6个月的有氧运动更有助于降低ADAS-Cog得分，改善整体认知功能；相对于有氧运动组，6个月的抗阻运动更有助于降低Stoop测验C与A的时间差，改善执行功能。对于现已测量的部分生物标志物（Aβ42，Aβ40，Ptau181）的分析显示，抗阻运动有助于降低Aβ42/40比值，但效应未达显著水平，可能与较小的血浆样本量有关。本研究也揭示了一些影响运动效应的因素，如年龄、文化程度、身体功能、抑郁和淡漠症状等，这些因素可能在一定程度上影响受试者对干预的接受程度，进而影响干预效果。整体上，本研究形成了一套科学、可行且有效的符合社区认知障碍老人特点的居家有氧和抗阻运动方案，未来将有可能推广到我国社区庞大的认知障碍高危老年群体中；此外，本研究揭示了有氧和抗阻运动对整体认知功能、各维度认知功能与AD相关血浆标志物的作用效果及其潜在影响因素，为后续社区认知障碍老人的精准运动干预提供了依据。