Influência Do Exercício Aeróbico Sobre O Perfil De Expressão De Micrornas E Rnas Mensageiros Na Formação Hipocampal De Ratos Adultos

Influência Do Exercício Aeróbico Sobre O Perfil De Expressão De Micrornas E Rnas Mensageiros Na Formação Hipocampal De Ratos Adultos

Author Fernandes, Jansen Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Arida, Ricardo Mario Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Neurologia - Neurociências
Abstract The scientific literature has extensively documented the beneficial effects of physical exercise on brain function. Physical exercise has the ability to improve the cognitive function, decrease age-related memory loss, delay the onset of neurodegenerative diseases, facilitate recovery after brain injury and improve depressive symptoms. MicroRNAs (miRNAs) are small, non-coding RNAs of approximately 23 nucleotides that act as potent silencers of gene expression by inducing translational repression or degradation of target mRNA. miRNAs regulate the expression of genes involved in several biological processes, such as cell cycle, apoptosis, and cell differentiation. These molecules are abundantly present in the adult brain and have a spatiotemporal expression pattern. The neurobiological role of these molecules in processes such as brain development, aging, injury, cognition and neurological disorders, has received more attention only in recent years. To verify whether physical exercise can modulate the activity of miRNA-mRNA network in the brain, differential expression analysis was performed in the hippocampus of control (CTL) and exercise-trained (Ex) rats euthanized 2 (Ex2) and 26 (Ex26) hours after the last exercise session of 4 weeks exercise program. Using Illumina next-generation sequencing (NGS) for miRNA profile, we identified 4 miRNAs significantly altered in the hippocampus of Ex2 group when compared to CTL animals. Among these miRNAs, the expression of miR-129-1-3p, miR-144-5p and miR10b-5p were significantly upregulated whereas the miR-708-5p was significantly downregulated. Additionally, it was found 54 differentially expressed genes in the hippocampus of Ex2 animals when compared to CTL group. Bioinformatic analysis showed an inverse correlation between 3 miRNAs and 6 target genes. While the miRNAs miR-129-1-3p and miR-144-5p were inversely correlated to the Igfbp5 and Itm2a, respectivelly, the miR-708-5p presented an inverse correlation with Cdkn1a, Per2, Rt1a2. No difference was observed in the Ex26 group. Altogether, these data raise the possibility that physical exercise can affect brain function through modulation of miRNA-mRNA regulatory network.

A literatura científica tem documentado extensivamente os efeitos benéficos da atividade física em vários aspectos da função cerebral. A prática de exercícios físicos melhora a função cognitiva, diminui o declínio da memória relacionado à idade, retarda o surgimento de doenças neurodegenerativas, acelera a recuperação de lesões cerebrais e melhora os sintomas da depressão. Os mecanismos que regem os benefícios atingidos com a prática de exercícios físicos sobre o sistema nervoso central são atribuídos, pelo menos em parte, à neurogênese, angiogênese, sinaptogênese e alterações nos sistemas de neurotransmissão e nos níveis de fatores neurotróficos. Contudo, nos últimos anos um grupo de moléculas pertencentes a uma classe de ácidos ribonucléicos (RNAs) não codificadores de proteínas tem emergido como importantes reguladores pós-transcricionais da expressão gênica e consequentemente, da neuroplasticidade induzida por diferentes estímulos. Os microRNAs (miRNAs) são pequenas moléculas de RNA não codificadores, com aproximadamente 23 nucleotídeos, que atuam como potentes silenciadores da expressão gênica por induzir a repressão da tradução ou a degradação do RNA mensageiro alvo. Os miRNAs regulam a expressão de genes envolvidos em diversos processos biológicos, tais como o ciclo celular, apoptose e diferenciação celular. Estas moléculas estão presentes em abundância no cérebro e apresentam um padrão de expressão espaço-temporal. Recentemente, a função neurobiológica destas moléculas em processos como o desenvolvimento cerebral, envelhecimento, lesões, cognição e doenças neurológicas, tem recebido maior notoriedade. Para verificar se o exercício físico pode modular a atividade da rede regulatória existente entre os miRNAs e RNA mensageiros no cérebro, foi realizado o sequenciamento de alto desempenho para ambos os transcritos no hipocampo de ratos controles (CTL) e de ratos treinados por 4 semanas (Ex) eutanasiados 2h (Ex2) e 26h (Ex26) após a última sessão de exercício. A análise dos dados gerados pelo sequenciamento revelou que 4 miRNAs tiveram sua expressão alterada no hipocampo do grupo Ex2 quando comparado ao grupo CTL. Enquanto a expressão dos miR-129-1-3p, miR-144-5p e miR10b-5p apresentaram-se aumentadas, a expressão do miR-708-5p foi significativamente reduzida. Além disso, observamos que 54 genes foram diferencialmente expressos no hipocampo dos animais do grupo Ex2 quando comparados com o grupo CTL. Ao cruzarmos os dados do sequenciamento de ambos os transcritos, a análise de bioinformática mostrou uma correlação inversa entre 3 miRNAs e 6 genes alvo. Enquanto os miRNAs miR-129-1-3p e miR-144-5p foram inversamente correlacionados ao Igfbp5 e Itm2a, respectivamente, o miR-708-5p apresentou uma correlação inversa com Cdkn1a, Per2 e Rt1a2. Estes dados sugerem que os efeitos do exercício físico sobre a expressão destes transcritos sejam transitórios e que, possivelmente, a ausência de alterações 26 h após a última sessão reflita o funcionamento dos mecanismos de regulação pós- transcricionais exercidos pelos miRNAs sobre os genes diferencialmente expressos. Em conjunto, esses dados levantam a possibilidade de que o exercício físico possa afetar a função cerebral através da modulação da rede de regulação miRNA-mRNA.
Keywords Exercise
Micrornas
Physical Exercise
Memory
Hippocampus
High Output Sequencing
Exercício
Exercício Fisico
Micrornas
Memória
Sequenciamento De Alto Desempenho
Hipocampo
Language Portuguese
Date 2017-11-27
Research area Neurociência Experimental
Knowledge area Neurociência
Publisher Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extent 0p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=5454204
Access rights Closed access
Type Thesis
URI http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/49973

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