Efeito do exercício físico sobre marcadores epigenéticos em córtex pré-frontal de ratos wistar durante o processo de envelhecimento

Abstract

Ao longo dos últimos anos observou-se um aumento no número de idosos no mundo, com isso faz-se necessário buscar terapias que amenizem os danos relacionados e também elucidar os mecanismos envolvidos neste processo. O exercício físico tem sido sugerido como uma ferramenta importante, não farmacológica, para atenuar os déficits relacionados à idade. Ainda, estudos recentes sugerem uma relação entre o processo de envelhecimento cerebral e o desequilíbrio de mecanismos epigenéticos, contudo, estes dados ainda não são conclusivos. Sabe-se que o grau de neuroplasticidade varia com a idade e que as estruturas encefálicas podem responder diferentemente à exposição ao exercício. Estudos demonstram que o córtex pré-frontal está envolvido em funções de alta ordem como atenção, tomada de decisão e memória de trabalho. Portanto, o objetivo deste trabalho foi avaliar os efeitos de diferentes protocolos de exercício físico (sessão única e exercício diário moderado) sobre a modulação de marcadores epigenéticos em córtex pré-frontal de ratos Wistar de 3 e 21 meses de idade. Os animais foram submetidos ao protocolo de sessão única (20 minutos) ou o exercício diário moderado (20 minutos durante 14 dias), 1 hora após a última sessão foram eutanasiados. O córtex pré-frontal foi dissecado e a acetilação da H4, o conteúdo da DNA metiltransferase (DNMT1 e DNMT3b), assim como a atividade da histona metiltransferase H3K27 foram analisadas. O protocolo de exercício diário moderado induziu um aumento na acetilação da H4 em córtices de animais envelhecidos, sem efeitos no grupo adulto jovem. Os níveis de DNMT3 em córtex de animais envelhecidos aumentaram após a sessão única de exercício. Os protocolos de exercício e o processo de envelhecimento não induziram modificações significativas no conteúdo de DNMT1 e na atividade de HMT H3K27. Estes resultados indicam que o córtex pré-frontal de animais de 21 meses são mais susceptíveis a alterações epigenéticas induzidas pelo exercício de forma protocolo dependente. Ainda, é possível propor que os protocolos de exercício avaliados impactem diferentemente os parâmetros epigenéticos, no entanto, não podemos associar a benefícios específicos induzidos pelo exercício.

Over the past few years the number of elderly people has increased in the world, therefore it is necessary to search therapies that ameliorate age-related deficits as well as elucidate the mechanisms involved in this process. Physical exercise has been suggested as an important non-pharmacological approach to alleviate the age-related decline. Furthermore, recent studies have suggested a relationship between the process of brain aging and imbalance of epigenetic mechanisms, however, these data are not conclusive. It is well described that prefrontal cortex is involved in higher functions like attention, decision making and working memory. Then, the aim of this study was to investigate the effects of two exercise protocols (single session and daily moderate exercise) on the modulation of epigenetic markers in the prefrontal cortex from Wistar rats of 3- and 21- months-old. Animals were submitted to single session protocol (20 minutes) or the daily moderate exercise (20 minutes for 14 days), and 1hour after the last exercise session animals were euthanized. Prefrontal cortex was dissected out and acetylation of H4, the content of DNA methyl transferase (DNMT1 and DNMT3B), as well as histone methyltransferase H3K27 activity were analyzed. Daily moderate exercise protocol induced an increase in cortical H4 acetylation of aged rats with no effects in the young adult group. However, DNMT3 levels in cortex from aged animals were increased after the single session protocol. In addition, single session and moderate exercise protocol did not affect cortical DNMT1 content and HMT H3K27 enzyme activity levels in both tested age groups. These results indicate that prefrontal cortex of 21-months-old animals are more susceptible to epigenetic changes induced by exercise in a protocol-dependent manner. Moreover, it is possible to suggest that the exercise protocols influence differently epigenetic parameters, however, it is not possible to link with specific benefits induced by exercise.