Sinalização e homeostase do cálcio hipocampal moduladas pelo exercício físico: implicações nos processos de memória e neuroproteção

• Ano de defesa: 2011
• Autor(a) principal: Luciana Estefani Drumond Carvalho
• Orientador(a): Andre Ricardo Massensini
• Banca de defesa: Dawidson Assis Gomes, Danusa Dias Soares, Roger Frigerio Castilho, Ricardo Mário Arida
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Neuroproteção; Cálcio; Exercício; Glutamato; Memória; Mitocôndria
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/ICBD-8QCJP8

O cálcio (Ca2+) é o mais importante e versátil mensageiro intraneuronal, regulando uma variedade de processos, tais como memória e morte celular. Este papel na sinalização é conduzido contra rígidos mecanismos homeostáticos. Neste contexto, existem evidências indicando que o exercício físico regular exerce efeito positivo no cérebro, ativando vias celulares e moleculares, que influenciam positivamente os processos de memória e morte celular, funções altamente influenciadas pela sinalização de cálcio. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar a modulação do exercício físico na sinalização e homeostase do cálcio hipocampal e suas influências nos processos de memória e neuroproteção. Ratos Wistar machos foram divididos em dois grupos: grupo exercício (EXE) e grupo sedentário (SED). O EXE foi submetido à natação 5x/semana, 30 min/dia, durante 4 semanas, suportando 60% da carga máxima tolerada no teste de esforço máximo. O SED foi levado à piscina nos mesmos tempos, porém não realizou a atividade de natação. Testes comportamentais mostraram que a memória espacial avaliada pela tarefa de preferência ao objeto deslocado foi aumentada pelo treinamento de natação, porém não foi observada diferença na tarefa de reconhecimento de novo objeto. Além disso, utilizando a preparação de sinaptossomas hipocampais, observamos efeito do exercício físico aumentando a concentração basal e a entrada de cálcio no terminal pré-sináptico, após despolarização com KCL. Adicionalmente, quando estimulados com KCL, a liberação de glutamato foi maior nos sinaptossomas hipocampais de animais EXE, mesmo na presença de quelante de Ca2+ externo. No entanto, não foram observadas diferenças na liberação de glutamato dos sinaptossomas hipocampais, quando estes foram estimulados com veratridina ou quando despolarizados com KCL, na presença de quelante de Ca2+ interno e bloqueadores de canais para cálcio dependentes de voltagem. O exercício físico foi capaz de induzir neuroproteção em fatias de hipocampo submetidas ao protocolo de privação de oxigênio e glicose, diminuindo o número de células mortas e preservando a viabilidade celular, com diminuição da liberação de glutamato de fatias hipocampais de animais do grupo exercício. Os experimentos in vitro demonstraram que as mitocôndrias dos animais EXE apresentam a mesma capacidade de retenção de cálcio (CRC) que os animais SED. Além disso, as mitocôndrias respondem com a mesma eficiência à ciclosporina-A (CsA), não havendo diferenças na velocidade de liberação do cálcio. Entretanto, o exercício físico exerceu efeito sobre a dinâmica de abertura do poro de permeabilidade transitória (PPT), diminuindo o período de latência. Não houve diferença na expressão da proteína ANT entre os gurpos, contudo, foi observada grande diminuição na expressão de ciclofilina-D (CypD). Portanto, o aumento da entrada de cálcio no terminal pré-sináptico e da liberação do neurotransmissor glutamato podem favorecer os processos de plasticidade sináptica, contribuindo para a melhora na memória espacial. Adicionalmente, durante o processo isquêmico, há uma diminuição da concentração extracelular de glutamato, este mecanismo favorece o controle homeostático do cálcio, diminuindo a ligação do glutamato a seus receptores e reduzindo a entrada de Ca 2+ nos terminais pós-sinápticos. A avaliação funcional mitocondrial não revelou contribuição da capacidade de controle homeostático do Ca2+ por esta organela, nos efeitos benéficos promovidos pelo exercício físico. Entretanto, a alteração da dinâmica de abertura do PPT e a diminuição na expressão de CypD podem indicar retardo da liberação do cálcio e dos fatores apoptóticos mitocôndrias, favorecendo a neuroproteção