Efeitos cognitivos e motores do exercício acrobático em ratos submetidos a hipoperfusão encefálica crônica, considerando o papel do dimorfismo sexual

Abstract

A demência vascular causa prejuízos de memória, aprendizagem e motricidade e esta condição pode ser reproduzida experimentalmente pelo modelo de oclusão de dois vasos (2VO). A prática de exercícios físicos beneficia o encéfalo, contribuindo para a neuroproteção por meio de vias celulares e moleculares distintas. A experiência motora complexa proporcionada pelo treinamento acrobático pode influenciar o desempenho funcional, implicando a melhora de cognição e motricidade que é acompanhada pela preservação tecidual. As diferenças entre os sexos são reconhecidas em respostas bioquímicas e comportamentais e também na neuroproteção relacionada às doenças que acometem o encéfalo. Desta forma, a identificação destes mecanismos pode auxiliar a estabelecer potenciais alvos terapêuticos. Esta Tese teve como objetivo investigar os efeitos cognitivos e motores do exercício acrobático no modelo murino de hipoperfusão encefálica crônica, considerando o dimorfismo sexual. No protocolo de treinamento acrobático realizado precocemente, os animais foram submetidos à 2VO após o período de treinamento acrobático. As amostras foram coletadas três e sete dias após a hipoperfusão para a quantificação de proteínas relacionadas à apoptose, mensuração do estresse oxidativo e produção de lâminas imunomarcadas com anti-GFAP, anti-IL-1B, anti-NeuN e anti-caspase 3 clivada. Parte dos animais seguiu para as avaliações no campo aberto, reconhecimento de objetos e labirinto aquático de Morris. Nas fases aguda e subaguda, o treinamento acrobático preveniu a morte neuronal na região CA1 do hipocampo, provavelmente devido à maior ação antioxidante na remoção das EROs, especialmente nas fêmeas. Além disso, o treinamento acrobático precoce preveniu a inflamação local e o remodelamento neurotóxico dos astrócitos após a hipoperfusão, principalmente nos machos, implicando em prevenção do déficit cognitivo de memória e aprendizagem. O protocolo tardio de treinamento iniciou 45 dias após a 2VO e os animais realizaram o teste de reconhecimento de objetos, o labirinto aquático de Morris, o campo aberto, o beam balance test e a escada horizontal. Os hipocampos foram coletados para análise do potencial mitocondrial, conteúdo de DCF e NeuN por citometria de fluxo. O volume do hipocampo, ventrículos, corpo caloso, córtex e estriado foram avaliados pela coloração de H&E e o método de Cavalieri. Além disso, foi realizada a imunomarcação de anti-GFAP e anti-NeuN na região CA1 a fim de analisar a densitometria óptica, contagem de células e a análise pelos círculos de Sholl nos astrócitos. A coloração de cresil de violeta foi aplicada nas lâminas contendo o córtex motor e o estriado, a fim de realizar a contagem das células. Os danos cognitivos foram revertidos pelo treinamento acrobático principalmente nas fêmeas, que apresentaram melhor retenção da memória. Provavelmente pelo aumento do potencial mitocondrial que promoveu a sobrevivência neuronal no hipocampo e pela melhor remodelação dos astrócitos em comparação com os machos. Além disso, foi encontrado um déficit na qualidade do passo das patas anteriores, no entanto o treinamento acrobático protegeu os neurônios do córtex e estriado, principalmente nas fêmeas, levando ao melhor desempenho funcional nos testes motores. Os resultados sugerem que o treinamento acrobático, tanto precoce como tardio, possui efeito neuroprotetor na cognição e motricidade após a 2VO, beneficiando principalmente as fêmeas, por meio de mecanismos distintos: ativação de vias de sobrevivência neuronal e a remodelamento dos astrócitos. Finalmente, esses achados podem contribuir com estudos futuros e auxiliar a identificação de alvos terapêuticos relacionados à reabilitação clínica de pacientes com demência vascular.

Vascular dementia causes memory, learning and motricity impairments and this may be reproduced by the two-vessel occlusion (2VO) model. The physical exercises benefits the brain through distinct cellular and molecular pathways. The complex motor experience provided by acrobatic training influences functional performance, cognition and motricity. Differences between genders are recognized in biochemical and behavioral responses and also in brain diseases, and these mechanisms can establish therapeutic targets. This thesis aimed to investigate the cognitive and motor effects of acrobatic training in the murine model of chronic cerebral hypoperfusion, considering sexual dimorphism. In the acrobatic training protocol performed early, the animals were submitted to 2VO after the acrobatic training period. Samples were collected three and seven days after hypoperfusion for the protein quantification, measurement of oxidative stress and immunostaining with anti-GFAP, anti-IL-1B, anti-NeuN and anti-cleaved caspase 3. Animals performed open field, object recognition and Morris water maze. In the acute and subacute phases, acrobatic training prevented neuronal death in the CA1 area, due to antioxidant defenses, especially in females. In addition, acrobatic training influences inflammation and neurotoxic astrocytes remodeling, mainly in males, preventing deficits in learning. The late training protocol started 45 days after the 2VO and the animals performed the object recognition test, the Morris water maze, the open field, the beam balance test and the horizontal ladder walk. Mitochondrial potential, DCF and NeuN were evaluated by flow cytometry. The volume of the hippocampus, ventricles, corpus callosum, cortex and striatum were evaluated by Cavalieri's method. In addition, immunostaining of anti-GFAP and anti-NeuN was performed in the CA1 area to analyze optical densitometry, cell count and Sholl circles in astrocytes. Cresyl violet staining was used in motor cortex and striatum to cell counts. Cognitive damage was reversed by acrobatic training, mainly in females that showed better memory retention. Probably due to mitochondrial potential promoting neuronal survival in the hippocampus and the better astrocytes remodeling. A quality of the step impairment was found, however the acrobatic training protected the motor cortex and striatum neurons, mainly in females, leading to better functional performance. The results suggest that early or late acrobatic training has a neuroprotective effect on the cognition and motricity after 2VO, and females were more benefited, through different mechanisms: activation of neuronal survival pathways and astrocyte remodeling. Finally, these findings may contribute to future studies and help identify therapeutic targets related to the clinical rehabilitation of patients with vascular dementia.