Sinalização neurotrófica e bioenergética mitocondrial: substratos de reserva cerebral contra o traumatismo cranioencefálico

• Ano de defesa: 2023
• Autor(a) principal: Carvalho, Afonso Kopczynski de
• Orientador(a): Portela, Luis Valmor Cruz
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Lesões encefálicas traumáticas; Exercício físico; Fator neurotrófico derivado do encéfalo; Reserva cognitiva
• Palavras-chave em Inglês: Volume of exercise; Preconditioning; Exercise-induced brain reserves; CREB; BDNF; Mitochondrial metabolism; Traumatic brain injury; Memory deficits
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/276316

A redução do suporte neurotrófico e o comprometimento da bioenergética mitocondrial são mecanismos centrais que contribuem para a neurodegeneração prolongada e o declínio cognitivo após traumatismo crânio encefálico (TCE). Nossa hipótese é que a pré-condicionamento com diferentes volumes de exercício físico, melhora o eixo cAMP response element-binding protein (CREB) e brain-derived neurotrophic factor (BDNF) e a capacidade bioenergética mitocondrial. Esse aprimoramento poderia potencialmente servir como uma reserva neural contra deficiências cognitivas após um TCE grave. Em nosso estudo, utilizamos um sistema com uma roda de corrida colocada na gaiola para camundongos. Esses camundongos se envolveram em regimes de exercício de menor volume (LV, alternado 48 h roda livre e 48 h roda bloqueada) ou maior volume (HV, acesso livre a roda) por um período de trinta dias. Posteriormente, ambos os grupos LV e HV passaram mais trinta dias em suas gaiolas domésticas com a roda de corrida imobilizada antes de serem sacrificados. Em contraste, o grupo sedentário teve sua roda de corrida consistentemente trancada. Vale ressaltar que, para a mesma duração do exercício, os treinos diários representaram um volume total maior em comparação com o exercício em dias alternados. Para quantificar os diferentes volumes de exercício, usamos a distância total percorrida pelos camundongos durante o exercício voluntário como parâmetro de referência. Em média, o grupo de exercício LV correu aproximadamente 27.522 metros, enquanto o grupo de exercício HV percorreu cerca de 52.076 metros. Nossa investigação principal se concentrou em avaliar se ambos os protocolos de exercício LV e HV poderiam aumentar o suporte neurotrófico e bioenergético no hipocampo, mesmo trinta dias após o término do exercício. Independentemente do volume de exercício, ambos os regimes levaram a melhorias notáveis na sinalização hipocampal envolvendo pCREB Ser133, CREB-proBDNF e BDNF. Além disso, esses regimes de exercício melhoraram a eficiência do acoplamento mitocondrial, a capacidade em excesso e o controle de vazamentos no hipocampo. Essas descobertas estabelecem a base neurobiológica para o conceito de reservas neurais. Para testar ainda mais a resiliência dessas reservas neurais, expusemos os camundongos a um TCE grave, trinta dias após suas rotinas de exercício. A taxa de mortalidade após TCE grave foi significativamente mais baixa nos grupos de exercício LV e HV (aproximadamente 20%) em comparação com o grupo sedentário (40%). Importante, os regimes de exercício, seja LV ou HV, mantiveram aprimorada a sinalização hipocampal e a funcionalidade mitocondrial mesmo diante de um TCE grave. Essas adaptações atenuaram os déficits de aprendizagem espacial e memória induzidos pelo TCE. Em resumo, o pré-condicionamento com regimes de exercício de menor e maior volume leva ao desenvolvimento de reservas neurais como CREB-BDNF e bioenergéticas de longa duração. Essas reservas desempenham um papel crucial na preservação da memória após um TCE grave, e proporcionam substratos neurobiológicos para prevenção de danos ao cérebro.