Epilepsia E Atividade Física: Estudo Dos Mecanismos Cerebrais Pelos Quais O Exercício Físico Reduz A Susceptibilidade Às Crises Epilépticas

Epilepsia E Atividade Física: Estudo Dos Mecanismos Cerebrais Pelos Quais O Exercício Físico Reduz A Susceptibilidade Às Crises Epilépticas

Author Almeida, Alexandre Aparecido De Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Arida, Ricardo Mario Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Neurologia - Neurociências
Abstract Introduction: Epilepsy is a disease characterized by the recurrence of unprovoked seizures. Cognitive impairment is an important comorbidity observed in chronic epilepsy. Studies in humans and animals have shown that physical exercise induces positive structural and functional changes in the nervous system and reduces the number of epileptic seizures. However, little is known about the mechanisms of how this occur. Objectives: Evaluate the effects of a resistance exercise program on the number of seizures, long-term memory and the expression and activation of intracellular signaling proteins (experiment 1). Evaluate the effects of two models of aerobic physical exercise (forced and voluntary) on the hippocampal levels of BDNF, tropomyosin kinase receptor B (TrkB) and the expression and activation of intracellular signaling protein related to the signaling of this neurotrophin in rats with epilepsy (experiment 2). Materials and Methods: In both experiments, Wistar rats (60 days old) were submitted to the experimental model of epilepsy induced by pilocarpine of (350 mg/kg). The first spontaneous seizure and the number of seizures were quantified by video-monitoring. In the experiment 1, rats were submitted to four weeks of resistance exercise. Long-term memory was assessed by the inhibitory avoidance task. In the experiment 2, rats were submitted to four weeks of voluntary exercise (wheel running) or forced exercise (treadmill). In the experiment 1, IGF-1 and BDNF levels were analyzed by Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA), ERK and CREB expression and activation, by Western blotting, and mTOR expression and activation by multiplex in the hippocampus of rats with epilepsy. In experiment 2, BDNF levels were analyzed by ELISA, expression of TrkB by Western blotting and expression and activation of Akt, ERK, mTOR and CREB by multiplex. The results were compared using non-parametric tests. Results: Experiment 1; Rats with epilepsy submitted to resistance exercise had a decrease in the number of seizures when compared to non-exercised epilepsy rats. Memory impairments observed in rats with epilepsy were attenuated by resistance exercise. Rats with epilepsy showed an increase in IGF-1 levels that returned to the control group levels by resistance exercise. BDNF levels, ERK and mTOR activation decreased in rats with epilepsy, and resistance exercise restored this decrease to control group levels. Experiment 2; Rats with epilepsy showed a decrease in BDNF levels compared to control rats. Voluntary and forced exercise in animals with epilepsy increased BDNF levels when compared to control rats and epilepsy rats. Expression of TrkB was increased in rats with epilepsy, and both models of exercise restored their expression to the control group levels. A decrease in mTOR expression was observed in rats with epilepsy, and voluntary exercise restored mTOR expression to the control group levels. Activation of Akt, mTOR and ERK was reduced in rats with epilepsy. Voluntary exercise restored the activation of Akt, mTOR and ERK in animals with epilepsy to the control rats and increased the activation of mTOR and ERK when compared to epilepsy rats. Forced physical exercise in animals with epilepsy increased the activation of these proteins when compared to control and epilepsy rats. Conclusion: Ours results show that different types of physical exercise decreased the seizure frequency and resistance exercise attenuated memory impairment in epilepsy rats. These effects may be related to the alterations in neurotrophic factor levels and in the activation of proteins related to the signaling of these molecules.

Introdução: A epilepsia é uma doença caracterizada pela recorrência de crises não provocadas. Prejuízo cognitivo é uma comorbidade importante na epilepsia crônica. Estudos em humanos e animais têm mostrado que o exercício físico induz mudanças estruturais e funcionais positivas no sistema nervoso e reduz o número de crises epilépticas. No entanto, pouco é conhecido sobre os mecanismos pelos quais o exercício físico produz efeitos benéficos na epilepsia. Objetivos: Avaliar os efeitos de um programa de exercício resistido no número de crises, memória de longo prazo e na expressão e ativação de proteínas de sinalização intracelular (experimento 1). Avaliar os efeitos de dois modelos de exercício físico aeróbio (forçado e voluntário) nos níveis hipocampais de fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF), receptor tropomiosina quinase B (TrkB) e na expressão e ativação de proteínas de sinalização intracelular relacionadas à sinalização desta neurotrofina em ratos com epilepsia (experimento 2). Material e Métodos: Nos dois experimentos, ratos Wistar de 60 dias de vida foram submetidos ao modelo experimental de epilepsia induzido por pilocarpina (350 mg/kg). A primeira crise espontânea e o número de crises foram quantificados por vídeo-monitoramento. No experimento 1, os ratos foram submetidos a quatro semanas de exercício resistido. A memória de longo prazo foi avaliada pela tarefa de esquiva inibitória. No experimento 2, os ratos foram submetidos a quatro semanas de exercício voluntário (em roda) ou exercício forçado (em esteira). No experimento 1 os níveis de fator de crescimento similar à insulina -1 (IGF-1) e BDNF foram analisados por ensaios de imunoabsorbância (ELISA), a expressão e ativação da ERK, CREB por Western blotting e a expressão e ativação do mTOR por multiplex no hipocampo de ratos com epilepsia. No experimento 2, os níveis de BDNF foram analisados por ELISA, a expressão do TrkB por Western blotting e a expressão e ativação de Akt, ERK, mTOR e CREB por multiplex. A comparação dos resultados foi realizada por meio de testes não-paramétricos. Resultados: Experimento 1; Ratos com epilepsia submetidos ao exercício resistido apresentaram uma diminuição no número de crises quando comparado aos ratos com epilepsia não exercitados. Os prejuízos de memória observados em ratos com epilepsia foram atenuados pelo exercício resistido. Ratos com epilepsia apresentaram um aumento nos níveis de IGF-1 que foram restaurados para os níveis do grupo controle pelo exercício resistido. Os níveis de BDNF, ativação da ERK e mTOR diminuíram nos ratos com epilepsia e o exercício resistido restaurou essa diminuição aos níveis do grupo controle. Experimento 2; Ratos com epilepsia apresentaram uma diminuição nos níveis de BDNF comparado aos ratos controle e os exercícios voluntário e forçado em animais com epilepsia aumentaram os níveis de BDNF quando comparado aos ratos controle e com epilepsia. A expressão do TrkB mostrou-se aumentada nos ratos com epilepsia e ambos modelos de exercício físico restauraram sua expressão aos níveis do grupo controle. Uma diminuição da expressão da mTOR foi observada nos ratos com epilepsia e o exercício voluntário restaurou a expressão da mTOR para os níveis do grupo controle. A ativação da Akt, mTOR e da ERK foram reduzidas em ratos com epilepsia. O exercício voluntário em animais com epilepsia restaurou a ativação da Akt, mTOR e da ERK para os níveis dos ratos controle e aumentou a ativação da mTOR e da ERK quando comparados aos ratos com epilepsia. O exercício físico forçado em animais com epilepsia aumentou a ativação dessas proteínas quando comparado aos ratos controle e com epilepsia. Conclusão: Nossos resultados mostraram que os diferentes tipos de exercício físico reduziram a frequência de crises e o exercício resistido atenuou os prejuízos de memória em ratos com epilepsia. Estes efeitos podem estar relacionados às alterações de níveis de fatores neurotróficos e na ativação de proteínas envolvidas na sinalização dessas moléculas.
Keywords Epilepsy
Exercise
Physical Exercise Models
Pilocarpine
Cellular Mechanisms
Central Nervous System
Epilepsia
Exercicio Fisico
Modelos De Exercício Físico
Pilocarpina
Mecanismos Celulares
Sistema Nervoso Central
Language Portuguese
Date 2017-06-12
Research area Neurociência Experimental
Knowledge area Neurociência
Publisher Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extent 70p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.jsf?popup=true&id_trabalho=5453929
Access rights Closed access
Type Thesis
URI http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/49999

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