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TÍTULO: 'MOBILIZAÇÃO NEURONAL DE ÁREAS CORTICAIS E SUB-CORTICAIS INDUZIDA PORDIFERENTES TIPOS DE EXERCÍCIOS FÍSICOS EM RATOS IDOSOS'TÍTULO:

CATEGORIA: CONCLUÍDOCATEGORIA:

ÁREA: CIÊNCIAS BIOLÓGICAS E SAÚDEÁREA:

SUBÁREA: FISIOTERAPIASUBÁREA:

INSTITUIÇÃO: UNIVERSIDADE CIDADE DE SÃO PAULOINSTITUIÇÃO:

AUTOR(ES): CATHARINE RANIERI SCARANSIAUTOR(ES):

ORIENTADOR(ES): RAQUEL SIMONI PIRESORIENTADOR(ES):

COLABORADOR(ES): RITA MARA SOARES GUTIERREZCOLABORADOR(ES):

1.Resumo

Com o envelhecimento vem o declínio do controle sensório motor, déficit

cognitivo e perda da funcionalidade. Esse declínio no controle motor fino, na

marcha e equilíbrio, e um aumento da variabilidade e lentidão dos movimentos,

favorece o risco de quedas atenuando a capacidade dos idosos em exercerem

suas atividades de vida diária (AVD’s) e manter a independência. Considerando

que os mecanismos pelos quais as áreas cognitivas e motoras interagem e suas

participações no treinamento de uma nova habilidade motora ainda são pouco

conhecidos nos idosos, o objetivo do estudo foi avaliar a mobilização neuronal

pela expressão de Egr1 (gene de resposta precoce ao crescimento 1) no córtex

pré-frontal, córtex motor e estriado de ratos idosos submetidos a diferentes tipos

de treinamento físico, exercício em esteira e exercício acrobático, por oito

semanas, juntamente com o comportamento motor. O estudo utilizou 15 ratos

machos divididos em três grupos: sedentário (SED, n=5), exercício em esteira

(EE, n=5) e exercício acrobático (AC, n=5). A análise do comportamento motor

foi feita pelo desempenho motor do grupo EE e AC durante o treinamento e pelo

teste da trave elevada. Já a expressão de Egr1 foi analisada pela técnica de

imunoperoxidase. Na análise de desempenho motor do AC foi observado uma

diminuição significativa no tempo de execução do exercício a partir da terceira

semana (p<0,001) persistindo uma diminuição até a oitava semana (p<0,0005).

A melhora do desempenho do EE iniciou na 3ª semana com a presença de ratos

idosos na categoria de corredores acima da media (score 4, ca. 20%), e a partir

da 6ª semana houve um acréscimo de ratos nesse score (ca. 80%) persistindo

até o final da 8ª semana. Em relação à densidade média de células ativadas foi

observado um aumento significativo na expressão do Egr1 no grupo AC

comparado com os grupos SED e EE no córtex motor primário. Nas áreas motora

secundária e do cingulado anterior, o grupo AC induziu maior mobilização neural

comparado aos grupos SED e EE. Já na área do pré-límbico houve um aumento

significativo da expressão do Egr1 do grupo AC comparado ao grupo SED, e na

área do infralímbico não houve diferença significativa entre os grupos estudados.

No estriado dorsomedial, o grupo AC ativou maior número de células, enquanto

o grupo EE mobilizou maior densidade celular na área dorsolateral do estriado

comparado ao grupo SED. Desta forma, nossos dados revelaram que

independentemente do tipo de exercício físico, os ratos idosos apresentaram

uma melhora do desempenho motor após oito semanas de treinamento.

Entretanto, o grupo AC foi capaz de transferir esse ganho motor demonstrado

pela melhora no desempenho de uma outra tarefa motora. Além disso, nossos

dados revelaram que os diferentes tipos de exercícios induziram uma

mobilização neuronal de áreas encefálicas distintas, sugerindo uma resposta

plástica atividade física-dependente.

2. Introdução

Com o envelhecimento vem o declínio do controle sensório motor, déficit

cognitivo e perda da funcionalidade. Esse declínio no controle motor fino, na

marcha e equilíbrio, e um aumento da variabilidade e lentidão dos movimentos,

favorece o risco de quedas atenuando a capacidade dos idosos em exercerem

suas atividades de vida diária (AVD’s) e manter a independência. Sendo que a

causa disto é multifatorial, e vem com o declínio do sistema nervoso central

(Seidler et al., 2010).

Uma importante ferramenta capaz de gerar efeito neuroprotetor, prevenir

e proteger as funções do cérebro principalmente durante o envelhecimento é o

exercício físico (Kramer & Ericson, 2007). Estudos com humanos e animais têm

evidenciado que o exercício tem um impacto positivo sobre aspectos cognitivos,

emocionais e de comportamento (Cotman & Berchtold, 2002; Markham &

Greenough, 2004). Estudo do nosso grupo revelou que animais idosos treinados

por um mês, independentemente do tipo de exercício, apresentaram mudanças

distintas na expressão de proteínas estruturais e sinápticas nas áreas motoras

encefálicas, sendo de maior monta no córtex motor (Borborema, 2013).

Diferentemente dos indivíduos adultos jovens, os idosos submetidos ao

treinamento de tarefas internamente e externamente guiada revelaram um

aumento da atividade cortical inter-hemisférica, juntamente com diminuição do

recrutamento dos núcleos da base, como resultado de uma possível resposta

compensatória a fim de atender a demanda da tarefa considerada internamente

guiada (Taniwaki et al., 2007). Além disso, outras áreas corticais pré-frontais

dorsomediais também participam do planejamento de uma nova habilidade ou

uma tarefa guiada internamente (Rosenberg-Katz et al., 2012).

Em 1997, Beckmann e colaboradores destacaram o aumento da atividade

do Egr1 no córtex cerebral e hipocampo de ratos após a administração de NMDA

e kainato, em compensação, um pré-tratamento com um antagonista do receptor

NMDA (MK- 801) não afetou a expressão dos genes imediatos (incluindo Egr1)

no sistema límbico, sugerindo que a interação de Egr1 com os receptores de

glutamato dependem da região do sistema nervoso central observado. Devido a

essa interação entre Egr1 e os fatores de transcrição desencadeando a

expressão de genes de resposta tardia, deve-se considerar um importante papel

funcional deste gene no contexto da plasticidade e do aprendizado.

Entretanto, os mecanismos pelos quais as áreas cognitivas interagem com

áreas motoras e suas participações no treinamento de diferentes tipos de

exercícios físicos nos ratos idosos ainda são pouco conhecidos.

3. Objetivos

- Avaliar o comportamento motor e a expressão de Egr1 no córtex pré-frontal,

córtex motor e estriado de ratos idosos submetidos a diferentes tipos de

treinamento físico, tais como: exercício em esteira e exercício acrobático durante

oito semanas.

4. Metodologia

Neste estudo utilizamos 15 ratos idosos (18 meses de idade) da linhagem

Wistar fornecidos pelo biotério central do Instituto de Ciências Biomédicas da

USP. O trabalho foi aprovado pelo CEUA do ICB/USP (proc. no. 186/2011).

Os ratos ficaram em uma sala com ciclo claro/escuro artificialmente

controlado de 12/12 h. Foram alimentados com ração padrão e água ad libitum

com temperatura constante de 23oC. Antes do início do treinamento físico os

animais ficaram 15 dias na sala para adaptação de ciclo invertido. Os ratos foram

inicialmente submetidos à adaptação ao exercício na esteira por 15 minutos

durante 2 dias na semana, numa velocidade de 5 m/min com incrementos da

velocidade de 1,7 m/min a cada 5 minutos para selecionarmos somente animais

idosos corredores, sendo excluídos do estudo os que se recusarem a correr. Em

seguida, os ratos foram adaptados à outra tarefa motora passando 2 vezes por

todo o circuito em 2 dias numa semana, e por fim, os animais foram divididos

aleatoriamente em 3 grupos: sedentário (SED, n=5), exercício em esteira (EE,

n=5) e exercício acrobático (AC, n=5).

Os animais submetidos ao EE foram treinados 3 vezes por semana em

dias intercalados, durante 8 semanas, começando numa velocidade de 0,3km/h

no primeiro minuto, passando para 0,4km/h no segundo minuto, e a partir disso

0,5km/h nos 38 minutos restantes (Figura 1).

Figura 1. Imagens digitais da esteira ergométrica adaptada para ratos.

Os animais submetidos ao AC foram treinados 3 vezes por semana em

dias intercalados, durante 8 semanas e consistiu em atravessar um circuito

constituído pelos seguintes obstáculos: gangorra, barreiras verticais, ponte de

cordas paralelas, traves paralelas de madeira roliça, pontes de madeira roliça e

corda (Figura 2). Cada animal passou pelo circuito 5 vezes e quando necessário,

foram dados estímulos táteis nos membros pélvicos do rato para que continue

realizando as tarefas propostas.

Os animais do grupo SED ficaram na caixa própria para ratos na mesma

sala, mas sem realizar atividade física.

Figura 2. Imagens digitais dos obstáculos que compõem o circuito de

treinamento de exercícios acrobáticos.A análise do comportamento motor foi

feita pelo desempenho motor durante o treinamento do EE e do AC e pelo teste

da trave elevada.

O desempenho motor dos animais do grupo EE foi avaliado por uma

escala de 1-5 de acordo com os seguintes parâmetros: 1-Recusa-se a correr; 2-

Corre abaixo da média (corre esporadicamente, para e corre, corre no sentido

contrário); 3-Corredor na média; 4-Corredor acima da média (corre de forma

contínua e ocasionalmente corre na parte de atrás na esteira e 5-Ótimo corredor

(corre sempre na parte da frente na esteira). A avaliação do desempenho dos

animais na esteira foi feita na metade do treino em todos os dias de treinamento,

depois foi calculado a mediana por semana, onde valores próximos de 1 indicam

pior desempenho e próximo de 5 ótimo desempenho.

O desempenho motor dos animais do grupo AC foi avaliado todos os dias

de treinamento, ou seja, o animal foi colocado no começo do circuito e então o

cronômetro foi disparado, registrando o tempo gasto pelo animal para a

realização do circuito. Ao final das 8 semanas de treinamento foi realizado uma

média das 5 passagens de cada animal pelo circuito por dia, e em seguida a

média semanal das passagens de cada animal.

O teste da trave elevada foi realizado em dois momentos: antes do início

do treinamento e no dia anterior ao último treinamento e foi classificado em 3

categorias considerando o tempo e distância (Fig. 3). O pior desempenho foi

considerado quando a distância percorrida foi abaixo de 80 cm e com tempo de

180 segundos, categorizado como ruim. A segunda categoria, chamada de bom,

o animal tinha que percorrer distância acima de 80 cm e com tempo acima de

103 segundos. E o melhor desempenho, chamado de muito bom, foi considerado

quando o animal percorreu distância acima de 80 cm e com tempo abaixo de

103 segundos. O tempo de 103 segundos foi determinado pela média do tempo

de todos os animais idosos que percorreram 100 cm e adentraram na caixa no

momento pré-treinamento.

Figura 3. Imagem do teste da trave elevada.

A expressão de Egr1 foi analisada pela técnica de imunoperoxidase.

5. Resultados

Na 2ª semana de treinamento de exercício acrobático, os animais

apresentaram uma redução do tempo necessário para a execução da tarefa,

entretanto, essa diminuição tornou-se significativa a partir da 3ª semana quando

comparada a 1ª. A partir da 5ª semana os animais idosos do grupo acrobático

apresentaram uma diminuição significativa do tempo em relação a 1ª, 2ª, 3ª e 4ª

semanas e essa redução persistiu até o final da 8ª semana. Entretanto, a partir

da 5ª semana de exercício acrobático o tempo não teve mudanças significativas

nas semanas seguintes, demonstrando que os ratos idosos atingiram um plato

no desempenho da tarefa (Fig. 4).

Figura 4. Desempenho dos ratos no treinamento de exercício acrobático avaliado pela média de tempo gasto para a realização da tarefa.

Nas 3 primeiras semanas de treinamento de exercício em esteira houve

um predomínio de ratos no score 2 (corredores abaixo da media) (Fig. 5). Já na

4ª e 5ª semanas a maioria dos animais apresentaram score 3 (corredores na

média), e início de um grupo de animais no score 4 (corredores acima da media).

A partir da 6ª semana houve um predomínio de animais corredores com score 4

persistindo até o final da 8ª semana.

Figura 5. Desempenho dos ratos no treinamento de exercício em esteira avaliado pela mediana dos parametros de uma escala númerica.

No pré-treinamento, os animais do grupo SED, AC e EE predominaram o

desempenho na categoria ruim. No pós-treinamento, os grupos SED e EE

continuaram apresentando uma grande frequência de animais na categoria ruim

em relação ao grupo AC que apresentou um aumento de animais nas categorias

bom e muito bom após um treinamento em atividades motoras complexas (Fig.

6).

Figura 6. Comportamento dos ratos idosos no pre e no pós-treinamento avaliado pelo teste da trave elevada classificado na categoria de desempenho.

Ao analisar a área motora primária dos ratos idosos do grupo AC

observamos um aumento significativo da densidade média de células Egr1+

comparado aos grupos SED e EE. No entanto, ao analisar a área motora

secundária dos ratos idosos do grupo AC, pode observar um aumento

significativo da densidade média de células Egr1+ comparado aos grupos SED

e EE e do grupo EE em relação ao grupo SED (Fig. 7).

O treinamento AC em ratos idosos induziu um aumento significativo na

densidade média de células Egr1+ no cingulado anterior e no pré-límbico

comparado ao grupo SED e no pré-limbico em relação ao EE. Entretanto, ao

analisar a área do infralímbico dos ratos idosos, observarmos que não houve

diferença significativa na densidade média de células de Egr1+ entre os grupos

estudados (Fig. 8).

Figura 7. Imagens digitais do córtex motor primário e secundário ilustrando as células Egr1+ nos três grupos estudados, juntamente com os gráficos revelando um aumento significativo da densidade média de células Egr1+ no córtex motor primário e secundário dos grupos SED, AC e EE. *** p<0,0001.

Figura 8. Gráfico revelando um aumento significativo da densidade média de células Egr1 no córtex pré frontal, cingulado anterior e pré-límbico e uma semelhança no córtex pré frontal, infralímbico pela técnica de imuno-histoquímica. * p<0,0001.

Ao analisar a área do dorsomedial do estriado de ratos idosos do grupo

AC, pode observar aumento significativo da densidade média de células Egr1+

comparado ao grupo SED, enquanto, o estriado dorsolateral dos ratos idosos do

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grupo EE demonstrou um aumento significativo da densidade média de células

Egr1+ comparado ao grupo SED.

Figura 9. Imagens digitais do estriado dorsomedial e dorsolateral ilustrando as células Egr1+ nos três grupos estudados, juntamente com os gráficos revelando um aumento significativo da densidade média de células Egr1+ no estriado dorsomedial e dorsolateral dos grupos SED, AC e EE. * p<0,05.

6.Considerações Finais

Nossos dados revelaram que independentemente do tipo de exercício

físico, os ratos idosos apresentaram uma melhora do desempenho motor após

oito semanas de treinamento. Entretanto, o grupo AC foi capaz de transferir esse

ganho motor demonstrado pela melhora no desempenho de uma outra tarefa

motora. Além disso, nossos dados revelaram que os diferentes tipos de

exercícios induziram uma mobilização neuronal de áreas encefálicas distintas,

sugerindo uma resposta plástica atividade física-dependente nos ratos idosos.

7.Fontes Consultadas

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