Efeitos do exercício físico sobre a via de sinalização de insulina e igf-1 no hipocampo de ratos diabéticos

Abstract

Diabetes mellitus is a chronic disease that has been associated with memory loss, neurological disorders, and Alzheimer?s disease. Some studies show the importance of physical exercise to prevent and minimize various neurological disorders. It is believed that the positive effects of exercise on brain functions are mediated by brain insulin and insulin-like growth factor-1 (IGF-1) signaling. Methods: In this study, we investigate the role of swimming exercise training on hippocampus proteins related to ins ulin/IGF-1 signaling pathway in Type 1 diabetic rats and its effects on spatial memory. Wistar rats were divided into four groups namely sedentary control, trained control, sedentary diabetic (SD), and trained diabetic (TD). Diabetes was induced by Alloxan (ALX) (32 mg/kg b.w.). The training program consisted in swimming 5 days/ week, 1 h/day, per 6 weeks, supporting an overload corresponding to 90% of the anaerobic threshold. We employed ALX-induced diabetic rats to explore memory abilities using Morris water maze test. At the end of the training period, the rats were sacrificed 48 h after their last exercise bout when blood samples were collected for serum glucose, insulin, and IGF-1 determinations. Hippocampus was extracted to determinate protein expression (IR, IGF-1R, and APP) and phosphorylation (AKT-1, AKT-2, Tau, JNK and b-amyloide proteins) by Western Blot analysis. All dependent variables were analyzed by two-way analysis of variance with significance level of 5%. Results: Diabetes resulted in hyperglycemia and hypoinsulinemia in both SD and TD groups (P < 0.05); however, in the training-induced group, there was a reduction in blood glucose in TD. The average frequency in finding the platform decreased in SD rats; however, exercise training improved this parameter in TD rats. Aerobic exercise decreased Tau phosphorylation and APP expression, and increased some proteins related to insulin/IGF -1 pathway in hippocampus of diabetic rats). Conclusion: These molecular adaptations from exercise training might contribute to improved spatial memory in diabetic organisms.

Diabetes Mellitus é uma doença crônica que tem sido associada a perda de memória, distúrbios neurológicos e Doença de Alzheimer. Alguns estudos demostraram a importância do exercício físico na prevenção e minimização de diferentes distúrbios cognitivos. Acredita-se que os efeitos positivos do exercício físico sobre funções cerebrais sejam mediados pela sinalização de insulina e do Fator de Crescimento Semelhante a insulina (IGF-1). Neste estudo foi investigado o efeito do treinamento físico aquático sobre proteínas relacionadas a sinalização de insulina e do IGF-1 no hipocampo de ratos diabéticos tipo 1 e a influência sobre a memória espacial. Metodologia: Os ratos Wistar foram divididos em quatro grupos denominados controle sedentário, controle treinado, diabético sedentário (DS) e diabético treinado (DT ). A indução do Diabetes foi feita pela administração da droga Aloxana (32mg/kg de peso corporal i.v.) dissolvida em tampão citrato 0,01M, pH 4,5. O treinamento consistiu de natação uma hora por dia, 5 dias por semana durante 6 semanas em intensidade equivalente a 90% da transição metabólica. Foi aplicado o Teste de labirinto aquático de Morris para avaliar a memória dos animais. Ao final do experimento os ratos foram eutanasiados 48 horas após a última sessão de treinamento e amostras de sangue foram coletadas para mensurar a glicemia e in sulinemia. O hipocampo foi retirado para mensurar a expressão (IR, IGF-1R, e APP) e fosforilação (AKT-1, AKT-2, Tau, JNK e proteína beta amilóide) de proteínas por Western Blot. Todas as variáveis foram analisadas por análise de variância two-way com nível de significância de 5%.Resultados: O diabetes resultou em hiperglicemia e hipoinsulinemia nos grupos DS e DT (P<0,05), entretanto houve uma redução da glicemia no grupo treinado. A frequência de encontro da plataforma diminuiu no grupo DS, porém o exercício melhorou esse parâmetro no grupo DT. O treinamento aeróbio reduziu a fosforilação da proteína Tau e a expressão da APP, e elevou algumas proteínas da sinalização de insulina e IGF-1 no hipocampo dos animais diabéticos. Conclusão: As adaptações moleculares geradas pelo treinamento físico podem contribuir na melhora da memória espacial em organismos diabéticos.