Insulina e o fator de crescimento semelhante à insulina-1 (IGF-1) afetam positivamente as funções cerebrais. O exercício físico é um mediador de adaptações do SNC, enquanto o envelhecimento pode ser considerado um fator de risco para o desenvolvimento de doenças neurodegenerativas. Neste trabalho investigamos o efeito do exercício físico, dieta hiperpalatável e envelhecimento no sistema insulina/IGF-1 em hipocampo de roedores. No trabalho onde utilizamos uma dieta hiperpalatavel, para mimetizar o estilo de vida ocidental, causou uma diminuição na passagem de IGF-1 pela barreira sangue cérebro devido ao aumento nos níveis de triglicerídeos séricos. Os trabalhos onde utilizamos camundongos/ratos envelhecidos para verificar os efeitos do sistema insulina/IGF-1no SNC mostraram que, apesar de ocorrer uma compensação do cérebro em aumentar o transporte de IGF-1 pela barreira sangue cérebro e aumento dos receptores em hipocampo, ocorreu uma diminuição da sinalização pós-receptor, assim como perda da melhora cognitiva induzida pela insulina em animais jovens que induziu a produção de fatores tróficos. Nossos resultados apontam que exercício físico aumenta a sensibilidade à insulina no hipocampo por aumentar a translocação e ativação do receptor de insulina e ativação nas proteínas intracelulares. Os resultados apontam para um efeito antioxidante da insulina em preparações de sinaptossoma de ratos quando estimulamos a respiração mitocondrial com succinato. Estes resultados demonstram que fatores ambientais afetam profundamente a ação de hormônios responsáveis pela manutenção da homeostasia cerebral. / Insulin and insulin like growth factor-1 (IGF-1) affect the brain function. Physical exercise is proposed as a neurotrophic factor, while aging is considered a key factor to neurodisease. In our work we analyze the effect of physical exercise, high palatable diet and aging in insulin/IGF-1 system in hippocampus of the mice. High palatable diet decreased the transport of IGF-1 in blood brain barrier (BBB) by increased in the serum levels of triglycerides. Aged mice/rats had decrease in insulin/IGF-1 system in brain. Aged mice try to compensate this impair in IGF-1 signaling by increase the transport of hIGF-1 in BBB and increased the levels of IGF-1 receptor in hippocampus, however the intracellular signaling were decreased in aged mice. Aged rats showed resistance to benefits effect of insulin in cognition. Physical exercise increases the insulin sensitivity in hippocampus by increase the translocation and activation of intracellular proteins. Moreover insulin showed an antioxidant effect in synaptossome of the rats. Our results pointing to environmental factors modulated the insulin/IGF-1 system and affect the brain function.

O exercício físico moderado e regular é considerado uma estratégia neuroprotetora promissora. Os mecanismos pelos quais o exercício físico altera a função cerebral não foram completamente esclarecidos. Nossa hipótese de trabalho foi que estas propriedades neuroprotetoras estejam relacionadas com o remodelamento da cromatina, especificamente alterando os níveis de acetilação de histonas através da modulação da atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC). O objetivo do estudo foi investigar o efeito do exercício na atividade da Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) em hipocampo de ratos em diferentes tempos após o treinamento. Ratos Wistar machos adultos foram distribuídos em um grupo não-exercitado (sedentário) e um grupo exercitado em diferentes protocolos: sessão única de exercício (corrida de 20 min) e treinamento crônico de exercício (corrida de 20 min, uma vez por dia, durante duas semanas). Os efeitos do exercício na atividade da Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) foram mensurados imediatamente, 1 h e 18 h após a sessão única ou após a última sessão do treinamento crônico de exercício, utilizando kits ELISA específicos. A sessão única de exercício reduziu a atividade da Histona Desacetilase (HDAC) e aumentou a atividade da Histona Acetiltransferase (HAT), bem como aumentou o balanço HAT/HDAC em hipocampos de ratos, imediatamente e 1 h após o exercício, indicando um estado de hiperacetilação de histonas. O treinamento crônico não alterou a atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC). As atividades das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) foram influenciadas pelo ritmo circadiano, uma vez que o balanço HAT/HDAC foi significativamente menor durante o período da manhã em comparação ao período da tarde. O exercício físico alterou a atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) em hipocampos de ratos Wistar, apresentando efeito de curta duração. / Regular and moderate exercise has been considered a promising neuroprotective strategy. The mechanisms by which physical exercise alters brain function are not completely clear. Our work hypothesis was that these neuroprotective properties could be related to chromatin remodeling, specifically altering the histone acetylation levels through modulation of Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzyme activities. The aim of the work was to investigate the effect of exercise on Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) activities in rat hippocampus at different times after treadmill exercise. Adult male Wistar rats were assigned to a non-exercised (sedentary) group and an exercised group on different protocols: a single session of exercise (running for 20 min) and a chronic treadmill exercise (running once daily for 20 min, for 2 weeks). The effects of exercise on Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) activities were measured immediately, 1 h and 18 h after the single session or the last session of chronic treadmill exercise using specific ELISA kits. The single session of exercise reduced the Histone Desacetylase (HDAC) activity and increased the Histone Acetyltransferase (HAT) activity, as well increased the HAT/HDAC balance in rat hippocampus, immediately and 1 h after exercise, indicative of histone hyperacetylation status. The chronic treadmill did not alter the Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activity. The Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activities were influenced by the circadian rhythm, since the HAT/HDAC ratio was significantly decreased in the early morning when compared to the afternoon. The physical exercise altered the Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activities in Wistar rats hippocampus, presenting short term effects.

O objetivo deste trabalho foi verificar a atividade elétrica dos músculos oblíquo externo, reto femoral e das porções supra-umbilical e infra-umbilical do reto abdominal, durante a execução de determinados exercícios abdominais realizados no meio líquido. A amostra foi composta por 20 (vinte) mulheres adaptadas ao meio líquido, com idade entre 21 e 29 anos. A atividade elétrica foi coletada com eletrodos de superfície, sendo o sistema de coleta de dados previamente adaptado, evitando o contato com a água. O exercício de flexão de tronco até a posição sentada, realizado em seco, foi utilizado como referência, sendo o valor root mean square (RMS), da fase ascendente deste exercício, empregado para a normalização da amplitude do sinal coletado durante os demais exercícios. Flexões de tronco e de quadril foram realizadas no meio líquido, na posição horizontal, com o apoio de um tubo nos membros superiores e em um ritmo padrão, sendo dois destes exercícios também realizados em máxima velocidade. Foi utilizado ANOVA two ways, em cada músculo, pelos fatores exercícios e fase. Para melhor compreender a ativação em cada fase, utilizou-se ANOVA one way no valor da fase ascendente de cada músculo pelo fator exercício, assim como somente nos valores da fase descendente. Para verificar onde estavam as diferenças, utilizou-se o Post Hoc de Tukey. Os dados foram também normalizados no tempo, sendo apresentados gráficos da atividade eletromiográfica dos músculos durante todo o ciclo de cada exercício. Ao analisar os exercícios como um todo, constatou-se que os exercícios aquáticos em ritmo padrão possuem menor atividade que o de referência Ao analisar a fase ascendente dos exercícios aquáticos em ritmo padrão, o músculo reto abdominal em todos os exercícios, e o oblíquo externo nos exercícios sem apoio são tão eficiente quanto o exercício referência, mostrando que a instabilidade da posição horizontalizada e a resistência ao movimento compensam a diminuição do peso hidrostático. Já na fase descendente, além de menor atividade, o padrão da atividade muscular modifica nos exercícios aquáticos, possivelmente, mantendo uma atividade de estabilização, enquanto outro grupo muscular é responsável pelo movimento. A realização do exercício em máxima velocidade apresentou uma grande atividade eletromiográfica dos músculos abdominais no meio líquido e, para o reto femoral, a amplitude de movimento foi muito importante para sua ativação. Dessa forma, a flexão de tronco em máxima velocidade é um exercício de grande atividade abdominal e baixa atividade dos flexores de quadril. As características das forças externas ao corpo, nos exercícios abdominais realizados no meio líquido, proporcionam uma situação única de redução de peso hidrostático, resistência ao movimento, apoio relativo e tendência de rotação para atingir o equilíbrio estável.

Resumo não disponível

Os exercícios físicos têm sido empregados em estudos clínicos experimentais com o propósito de estimular a regeneração nervosa periférica, entretanto estas pesquisas não examinam os efeitos de tipos específicos de exercícios sobre a regeneração das fibras nervosas periféricas. Neste estudo, testamos os possíveis efeitos de um programa de treinamento aeróbico, de resistência muscular e a combinação de ambos os programas (durante 5 semanas) na regeneração do nervo ciático em ratos após lesão nervosa por compressão, utilizando análises funcional e morfométrica. Os resultados obtidos neste estudo indicam que o treinamento aeróbico melhora a recuperação funcional, desde a primeira semana de treino, e a diferenciação morfológica do nervo ciático em regeneração após 5 semanas de treinamento quando comparado com os animais lesionados sedentários. Por outro lado, o treinamento de resistência muscular e a combinação dos treinos aeróbico e de resistência, ou seja, treinamento concorrente, retardam a recuperação funcional, embora não a impeçam. Além disso, 5 semanas de treinamento de resistência muscular e concorrente não melhoram a diferenciação morfológica do nervo ciático em regeneração quando comparado com os animais do treinamento aeróbico. Neste estudo, a diferenciação dos nervos em regeneração dos ratos que realizaram treinamento de resistência muscular e concorrente foi similar à dos animais lesionados sedentários. Estes dados provêm evidências de que o treinamento aeróbico tem um grande potencial para promover a recuperação funcional e melhorar a diferenciação do nervo ciático em regeneração após lesões traumáticas experimentais, e que os treinamentos de resistência muscular e concorrente parecem retardar a recuperação funcional e não interferir na diferenciação das fibras nervosas em regeneração do nervo ciático lesionado.

A obesidade é uma epidemia em todo o mundo, além de ser um fator envolvido em muitas doenças como a resistência à insulina e diabetes tipo II.Verificamos o efeito da dieta hiperlipídica (HF) e exercício físico sobre sinalização em hipocampo e sobre parâmetros periféricos indicadores de resistência à insulina. Camundongos CF-1 foram mantidos por 5 meses nos tratamentos (HF e exercício físico). Analisamos o imunoconteúdo de AKT, pAKT Ser473, , ERK 1/2, pERK 1/2, CREB e pCREB em hipocampo. O triacilglicerol sérico (TAG), o colesterol e o HDLc foram determinados no sangue e o TAG e o glicogênio no fígado. Os tratamentos não alteraram as proteínas totais (AKT, ERK 1/2 e CREB) no hipocampo. HF causou aumento no estado de fosforilação de AKT ser473 (p=0.05). O exercício causou aumento no estado de fosforilação em ERK 1/2 (p=0.03) e em CREB (p=0.05). Além disso, o exercício reverteu o efeito prejudicial da HF, em aumentar a concentração de TAG hepático (p=0.05) e diminuir a concentração de glicogênio (p=0.05), além de impedir o ganho de tecido adiposo na região abdominal. Estes dados fornecem evidências dos efeitos da HF e do exercício físico na sinalização hipocampla e sobre parâmetros periféricos indicadores de resistência à insulina. / Obesity is an epidemic all around the world and is a factor involved in many diseases as insulin resistance and diabetes type II. The present study examined the effect of high fat diet (HF) and physical exercise on peripheral tissue and hippocampus signaling. CF-1 mice were maintained for 5 months in treatments (high fat diet and physical exercise). We analyzed AKT, pAKT Ser473, pAKT thr308, ERK 1/2, pERK 1/2, CREB and pCREB immunocontent in hippocampus. Serum triacylglicerol (TAG), Cholesterol and HDLc wereanalyzed in serum and TAG and glycogen were assayed in liver. Treatments did not alter total proteins (AKT, ERK 1/2 and CREB) in hippocampus. HF caused an increased in phosphorylation status of AKT ser473 (p=0.05), but not in pAKT thr308. Exercise caused an increased in phosphorylation status in ERK 1/2 (p=0.03) and CREB (p=0.05). Furthermore, exercise was able to invert the harmful effect of HF, as the increased fatty liver (p=0.05) and decreased glycogen liver (p=0.05), and impede of gain of weight fat in abdominal region. These data provide evidences for the effects of HF diet and exercise on peripheral tissue and hippocampus signaling.

O exercício físico regular é uma importante maneira de tratar e proteger contra o desenvolvimento de diversas doenças crônicas e seus efeitos no sistema nervoso central (SNC) podem revelar mecanismos importantes no processo saúde-doença. Aqui, mostramos que o exercício promove plasticidade sináptica em um processo que é dependente da adaptação funcional e morfológica das mitocôndrias neuronais. A ausência de UCP2, uma proteína desacopladora do fluxo de prótons, leva a anulação destes efeitos benéficos do exercício. Além dos efeitos do exercício no cérebro, também estudamos como o hipotálamo, uma região importante em diversas funções homeostáticas, regula o balanço energético e outros comportamentos em camundongos. Focamos principalmente na função de uma população de neurônios localizada no núcleo arqueado do hipotálamo, chamada de neurônios NPY/AgRP. Esses neurônios são orexigênicos, isto é, são responsáveis por promover aumento da ingesta de alimentos. Primeiramente, estudamos o papel da proteína Sirt1 nestes neurônios. Sirt1 é uma proteína com atividade deacetilase que está relacionada com adaptações metabólicas em períodos de balanço energético negativo, como restrição calórica e jejum. Portanto, tanto Sirt1 como os neurônios NPY/AgRP estão ativados em situações metabólicas semelhantes. Mostramos que o bloqueio da atividade de Sirt1 nesse grupo de neurônios, utilizando fármacos ou modelos de camundongos transgênicos, leva a uma diminuição da atividade neuronal e também a diminuição do apetite e do peso corporal. Esses efeitos foram dependentes da sinalização através dos receptores de melanocortinas e também da presença de UCP2. Essa função crucial de Sirt1 nos neurônios NPY/AgRP nos levou a estudar os animais deficientes em Sirt1 em modelos de restrição calórica. Animais nocaute para Sirt1 nos neurônios NPY/AgRP não tiveram nenhuma anormalidade metabólica em resposta a tal dieta. Entretanto, estes animais apresentaram resposta comportamental alterada em protocolos que testam atividade exploratória, principalmente em resposta à novidade. Subsequentemente, mostramos que esses neurônios são importantes para a plasticidade sináptica de neurônios dopaminérgicos na zona tegmental ventral. Corroborando o papel desta área na regulação de comportamentos motivacionais, nossos resultados mostram que os neurônios NPY/AgRP são críticos para o desenvolvimento desses neurônios dopaminérgicos e consequentemente para a regulação de uma série de comportamentos motivacionais, como resposta à cocaína e à novidade. Portanto, nossos resultados sugerem que o hipotálamo é importante para o desenvolvimento cerebral, com possível impacto em diversas funções cerebrais não classicamente relacionadas a este. Tais descobertas podem ser relevantes na pesquisa translacional. / Exercise is a behavioral intervention that promotes beneficial effects in many chronic diseases. The effects of exercise in the central nervous system (CNS) can shed light on mechanisms relevant to pathophysiology of diseases. Here, we demonstrate that exercise promotes synaptogenesis in the hippocampus in a process that is dependent on mitochondrial adaptations. In the absence of the mitochondrial uncoupling protein UCP2, the beneficial effects of exercise are abrogated. In addition to study the effects of exercise on the brain, we also investigate the role of the hypothalamus, a brain area important in several homeostatic functions, in the regulation of energy balance and other behaviors. We focused on the role of the NPY/AgRP neurons located in the arcuate nucleus of the hypothalamus, which exert an orexigenic tone in the brain, promoting food intake. We first investigated potential cellular pathways that could be important in the maintenance of neuronal activity. Sirt1 is a deacetylase that senses the metabolic state of the cell and is activated during negative energy balance (for example, fasting and calorie restriction). The similarities between the metabolic states that activate Sirt1 and the AgRP neurons led us to evaluate the role of this protein in NPY/AgRP neuronal function. We found that Sirt1 is important to NPY/AgRP activation and consequent feeding behavior. Animals with decreased Sirt1 activity are leaner and eat less. These results were dependent of melanocortin signaling and the presence of UCP2. The critical role of Sirt1 in the AgRP neurons led us to evaluate the adaptive response of mice knockout for Sirt1 specifically in the AgRP neurons during calorie restriction. We show here that calorie restriction promotes the activity of NPY/AgRP neurons in the brain, and that disrupting Sirt1 in these cells lead to impaired behavioral but not metabolic responses to calorie restriction. These findings highlight the pivotal role of the NPY/AgRP neurons during calorie restriction in regulation of complex behaviors.!Subsequently,! we show that impairment of AgRP neuronal function in mice increases exploratory behavior unrelated to feeding. Behavioral responses to cocaine, were also altered in these animals. As a neurobiological substrate of these altered behaviors, in Agrp-Sirt1 KO mice, ventral tegmental (VTA) dopamine (DA) neurons, which targeted by AgRP efferents, exhibited enhanced spike- timing-dependent long-term potentiation (STDLTP), decreased amplitude of mIPSCs, and increased DA levels in basal forebrain. Early postnatal ablation of AgRP neurons led to a phenotype resembling that of Agrp- Sirt1 KO mice, with enhanced LTP in VTA-DA cells and altered response to novelty. These observations reveal a fundamental regulatory role of AgRP neurons in determining the set point of the DA reward circuitry and associated behaviors during development. Our results are likely important in translational research.

O exercício físico regular e/ou maiores níveis de atividade física tem contribuído para a redução do risco de doenças degenerativas e para melhorar a qualidade de vida. Estes benefícios são mais evidentes quando o corpo humano vai se tornando mais vulnerável, seja pelo processo natural de envelhecimento ou pelo acometimento de doenças. Entretanto, a quantidade adequada de exercícios físicos para a saúde e qualidade de vida ainda é muito discutida. Desta forma, o objetivo desta tese foi verificar o efeito da frequência semanal (1, 3 e 7 dias por semana) da corrida em esteira (20 minutos por sessão, intensidade moderada) em ratos durante a fase adulta e no envelhecimento. No primeiro trabalho foi observado um comportamento ansiogênico associado ao envelhecimento. Entretanto, a frequência de 1 dia por semana foi capaz de reverter esse efeito da idade. Todas as frequências de corrida em esteira causaram um aumento na ansiedade nos ratos adultos. Não encontramos nenhuma relação da ansiedade com o imunoconteúdo hipocampal dos receptores de adenosina A1 e A2A. Entretanto, o treinamento em esteira foi capaz de reverter o aumento no imunoconteúdo do A2A mediada pelo envelhecimento, sendo o efeito da corrida realizada 7 dias/semana mais pronunciado. Este efeito sobre o receptor A2A pode estar associado aos aspectos neuroprotetores do exercício físico. No segundo trabalho, observamos que o exercício físico não afetou a memória de curta e longa duração nas tarefas de reconhecimento de objetos e esquiva inibitória nos ratos adultos. Porém, as memórias de curta e longa duração foram prejudicadas pela idade na tarefa de reconhecimento de objetos, mas a corrida em esteira realizada 1 dia/semana reverteu esse efeito. A idade causou uma redução no desempenho da memória de curta duração na tarefa de esquiva inibitória. A corrida realizada 1 dia/semana prejudicou as memórias de curta e longa duração nesta tarefa nos ratos de meia idade. A idade causou um aumento no imunoconteúdo hipocampal de BDNF com uma concomitante redução de seu receptor, TrkB, o que está relacionado com o prejuízo cognitivo associado à idade. Foi encontrado um aumento no precursor do BDNF, pró-BDNF, com o treinamento realizado 7 dias por semana nos animais de meia idade, mas um ligeiro aumento no TrkB no grupo treinado 1 dia/semana poderia explicar a reversão do prejuízo da memória de reconhecimento associada à idade. Nos ratos adultos foi encontrado um aumento do pró-BDNF e do BDNF no grupo treinado 1 dia/semana e uma redução do TrkB em todos os grupos submetidos à corrida em esteira. Apesar destas alterações decorrentes do exercício físico nos ratos adultos não influenciarem no desempenho das tarefas de aprendizagem e memória, a redução do TrkB poderia ter contribuído para que os animais submetidos ao treinamento físico não apresentassem desempenhos cognitivos superiores ao grupo sedentário. Assim sendo, a frequência da corrida em esteira e a idade afetaram as respostas nas tarefas de memória e na adaptação neurotrófica no hipocampo. O trabalho 3 verificou o efeito de praticar exercício físico apenas um dia/semana até à exaustão versus 3 dias/semana em intensidade moderada em ratos adultos. A corrida em esteira causou um comportamento ansiogênico, independente do protocolo de exercício. A corrida realizada 1 dia/semana até a exaustão causou uma redução no comportamento exploratório e locomotor e um prejuízo na memória de reconhecimento. Desta forma, a prática de exercícios físicos apenas um dia/semana até à exaustão altera o comportamento e prejudica a memória. Em conclusão, esta tese mostra a importância do controle da frequência semanal do exercício físico para um melhor entendimento das respostas comportamentais e neuroquímicas mediadas pelo exercício físico crônico em diferentes idades. / Physical exercise is considered an important alternative in reducing the risk of many diseases and improves the quality of life. These benefits are most evident when the body becomes more vulnerable, either through the natural process of aging or in the onset of neurodegenerative disease. However, the amount of exercise for these benefits is unkwon. Thus, the objective of this study was to investigate the effect of treadmill running frequency (1, 3 and 7 days per week), 20 minutes per session at moderate intensity, in adult and middle-aged adults. In the first study, we observed an age-related anxiety. However, the frequency of 1 day/week reversed the age effect. All treadmill running frequencies caused an increase in anxiety-related behavior in adult rats. However, no correlation between anxiety-related behavior and hippocampal adenosine A1 and A2A receptors densities was found. However, treadmill training reversed the age-related increase in the A2A receptor with the more pronounced effect in the treadmill running 7 days/week rats. This effect on the A2A receptor may be associated with neuroprotective aspects of physical exercise. In the second study, treadmill running was not affected the short and long-term memories in the object recognition and inhibitory avoidance tasks in adult rats. The short and long-term memories were affected by aging in the object recognition task, but treadmill running 1 day/week reversed this effect. Age caused a reduction in the performance of short-term memory in inhibitory avoidance task. In middle-aged rats, treadmill running 1 day/week worsened the short and long-term memories in this task. Age caused an increase in the hippocampal BDNF density with a concomitant reduction of its receptor, TrkB, which is correlated with age-related cognitive impairment. In middle-aged rats, an increase in the precursor of BDNF, pro-BDNF, was found in the treadmill running 7 days/week, but a slight increase in TrkB in the treadmill running 1 day/week could explain the reversal of age-related memory recognition impairment. In adult rat, we found an increase in pro- BDNF and BDNF in the treadmill running 1 day/week and a reduction of TrkB in all groups submitted to treadmill running. Despite these changes promoted by physical exercise in the adult rats does not influence the performance in the learning and memory tasks, reduced TrkB could have contributed to the animals submitted to exercise training did not show higher cognitive performance than the sedentary group. Thus, the treadmill running frequency and age affect responses in the memory tasks and in hippocampal neurotrophic adaptations. The third study investigated the effect of physical exercise just 1 day/week to exhaustion versus 3 days/week at moderate intensity in adult rats. The treadmill running caused anxiety-related behavior, independent of exercise protocol. The running 1 day/week to exhaustion caused a reduction in exploratory and locomotor behavior and impairment in recognition memory. Thus, the practice of exercises 1 day/week until exhaust, as seen in so-called "weekend athletes", changes the behavior and impairs memory. In conclusion, this thesis shows the importance to control exercise frequency for a better understanding of its responses in the CNS and behavior according to the age.

O objetivo deste estudo foi descrever os efeitos do treinamento físico sobre a regeneração nervosa periférica no diabetes experimental. Ratos Wistar machos foram aleatoriamente distribuídos nos grupos não-diabético (ND; n=6), não-diabético treinado (NDT; n=6), não-diabético com lesão isquiática por esmagamento (NDE; n=6), não-diabético com lesão isquiática por esmagamento e treinado (NDET; n=6), diabético (D; n=6), diabético treinado (DT; n=8), diabético com lesão isquiática por esmagamento (DE; n=9) ou diabético com lesão isquiática por esmagamento e treinado (DET; n=7). O diabetes foi induzido pela injeção intravenosa de estreptozotocina (50 mg/kg) e o treinamento na esteira ergométrica (2X ao dia, 5 dias/semana/10 semanas) foi iniciado 4 semanas após o esmagamento cirúrgico do nervo isquiático direito. Semanalmente após o procedimento cirúrgico a recuperação funcional da marcha foi monitorada através do índice de funcionalidade no nervo isquiático (IFI). Testes de esforço máximo foram realizados para cada rato antes (TEM 1), durante (TEM 2) e após o término do protocolo de treinamento físico (TEM 3). A glicemia capilar e o peso corporal foram monitorados desde o início até o final do protocolo experimental. Os animais foram mortos e porções do nervo isquiático (segmento proximal e segmento distal à lesão) e do músculo sóleo foram retiradas, seccionadas transversalmente e usadas para análises histomorfométricas. Adicionalmente também foram realizadas análises ultraestruturais de secções transversais e longitudinais do músculo sóleo. Os TEM 1 dos grupos DE e DET foram menores que os valores do grupo ND (p=0,001) e os grupos NDET e DET mostraram progressivo aumento nos valores de TEM ao longo do período de treinamento (p<0,05). Não houve alterações nos valores de TEM nos grupos sedentários. Os grupos NDE, NDET, DE e DET atingiram valores normais de IFI na 4ª, 4a, 9ª e 7a semana após a lesão nervosa, respectivamente. Após 13 semanas da lesão isquiática por esmagamento, o segmento distal do nervo de todos os grupos lesionados e o segmento proximal do grupo DE apresentaram parâmetros histomorfométricos anormais, como diminuição do diâmetro de fibras nervosas mielínicas (~7,4±0,3μm vs ~4,8±0,2μm), do diâmetro axonal (~5±0,2μm vs ~3,5±0,1μm) e da espessura da bainha de mielina (~1,2±0,07μm vs ~0,65±0,07μm) e um aumento do percentual de área ocupada conjuntamente por endoneuro, tecido de degeneração e fibras amielínicas (~28±3% vs ~60±3%). Em adição, no grupo NDE, o segmento proximal do nervo mostrou uma diminuição do diâmetro das fibras mielinizadas (7,4±0.3μm vs 5,8±0.3μm) e da espessura da bainha de mielina (1,29±0,08μm vs 0,92±0,08μm). As alterações histomorfométricas do segmento proximal dos grupos DE e NDE foram prevenidas/revertidas a valores similares aos atingidos pelo grupo ND pela prática do treinamento físico. Foram observadas maiores densidades e menores áreas de fibras musculares nos grupos DE (468 fibras/mm2; 1647,1 μm2) e DET (385 fibras/mm2; 1839,4 μm2) quando comparados com os outros grupos (p<0,05). No grupo DET a densidade de fibras musculares e o percentual de pequenas fibras musculares foram menores que no grupo DE. O grupo DE mostrou desalinhamento dos sarcômeros das linhas-Z, alterações estruturais nos vasos sanguíneos, sarcolema e na forma do núcleo e de mitocôndrias. No grupo DET as fibras musculares e os vasos sanguíneos apresentaram aspecto muito similar ao normal. Adicionalmente este grupo apresentou polirribossomos, retículo sarcoplasmático rugoso, complexo de Golgi desenvolvido e novas miofibrilas localizadas entre condensações de mitocôndrias localizadas próximas ao sarcolema e ao núcleo. Nossos achados indicam que em ratos com lesão por esmagamento do nervo isquiático, o diabetes causa atraso na regeneração nervosa assim como atrofia e alterações ultraestruturais no músculo sóleo. O treinamento físico pode acelerar a recuperação funcional da marcha em ratos diabéticos lesionados, prevenir/reverter alterações histomorfométricas do segmento proximal do nervo isquiático de ratos não-diabéticos e diabéticos lesionados e reverter parcialmente as alterações morfológicas do músculo sóleo de ratos diabéticos lesionados. / The aim of this study was to describe the effects of physical training in the peripheral nerve regeneration in experimental diabetic. Male Wistar rats were assigned to either a non-diabetic (N; n=6), trained non-diabetic (TN; n=6), non-diabetic with sciatic nerve crush (NC; n=6), trained non-diabetic with sciatic nerve crush (TNC; n=6), diabetic (D; n=6), trained diabetic (TD; n=8), diabetic with sciatic nerve crush (DC; n=9) or trained diabetics with sciatic nerve crush group (TDC; n=7). Diabetes was induced by intravenous injection of streptozotocin (50 mg/kg) and treadmill training (twice a day, 5 days/week/10 weeks) was begun 4 weeks after right sciatic nerve crush, realized surgically. Over the period after surgical procedures, functional recovery was monitored weekly using the sciatic functional index (SFI). Maximal exercise tests were performed for each rat before (MET 1), at the middle (MET 2) and at the end of the training protocol (MET 3). Glycemia and body weight were monitored since began until the end of experimental protocol. Animals were killed and the right proximal and distal sciatic nerve portions (PS and DS, respectively) and soleus muscle portions were cross-sectioned and used in histomorphometrical analysis. In addition, soleus muscle transverse and longitudinal sections were used to ultrastructural analyses. The MET1 of the DC and TDC groups was lower than the values of the N group (p=0.001) and the TNC and TDC groups showed a progressive increase in MET values along the training period (p<0.05).There were no significant alterations in MET values in the sedentary groups over time. The NC, TNC, DC and TDC groups attained normal SFI from the 4th, 4th, 9th to the 7th week after injury, respectively. At post-injury week 13, the distal nerve portion of all injured groups and the proximal nerve portion of the diabetic with sciatic nerve crush group presented altered morphometric parameters, such as decreased myelinated fiber diameter (~7.4±0.3μm vs ~4.8±0.2μm), axonal diameter (~5±0.2μm vs ~3.5±0.1μm) and myelin sheath thickness (~1.2±0.07μm vs ~0.65±0.07μm) and an increase in the percentage of area occupied by endoneurium (~28±3% vs ~60±3%). In addition, in the non-diabetic with sciatic nerve crush group the proximal nerve portion showed a decreased myelinated fiber diameter (7.4±0.3μm vs 5.8±0.3μm) and myelin sheath thickness (1.29±0.08μm vs 0.92±0.08μm). Morphometric alterations in the proximal nerve portion of the diabetic with sciatic nerve crush and non-diabetic with sciatic nerve crush groups were either prevented/reverted to values similar to the non-diabetic group by treadmill training. The soleus muscle showed higher fiber density and a smaller average muscle fiber area in both the DC (468 fiber/mm2; 1647.1 μm2) and TDC (385 fiber/mm2; 1839.4 μm2) groups when compared with the others groups (p<0.05). Furthermore, in the TDC group the muscle fiber density and percentage of small muscle fiber area were lower than in the DC. The DC group showed misalignment of the sarcomeres and Z-lines, and structural alterations in the blood vessels, sarcolemma and in the shape of the nucleus and mitochondria. In the TDC group the myofibers and blood vessels were seen to have a similar, normal aspect. Additionaly, polyribosomes, rough sarcoplasmic reticulum, developed Golgi apparatus and new myofibrils were observed located among condensed mitochondria near of the sarcolemma. We conclude that in rats with sciatic nerve crush nerve, the diabetic condition promoted delay in sciatic nerve regeneration and soleus muscle atrophy and ultrastructural alterations. The physical training could accelerate motor functional recovery of injured diabetic rats, prevent/revert morphometric alterations in proximal nerve portions in non-diabetic and diabetic injured rats and partially revert the morphologic alterations of the soleus muscle in diabetic injured rats.

Diversos estudos têm demonstrado que o sistema serotoninérgico participa ativamente da regulação do circuito nociceptivo e locomotor da medula espinal. A atividade física induz analgesia e é um dos tratamentos efetivos para a melhora da função sensorial e motora de indivíduos com lesão nervosa periférica. Estudos demonstram que o exercício físico ocasiona mudanças em diferentes neurotransmissores. Para melhor compreensão da relação entre exercício físico e alterações no sistema serotoninérgico, o presente estudo demonstra os efeitos do treinamento aeróbico em esteira ergométrica sobre o padrão de imunorreatividade serotonina nos núcleos dorsal e magno da rafe, e na medula espinal lombossacral de ratos submetidos à secção do nervo ciático, mediante emprego de imunoistoquímica e densitometria óptica. Para isto os animais foram divididos em seis grupos: (1) ratos sem qualquer manipulação experimental e sedentários (NS, n = 5); (2) ratos sem qualquer manipulação experimental e treinados (NT, n = 5); (3) ratos com secção do nervo ciático e treinamento aeróbico (SNTT, n = 5); (4) ratos com secção do nervo ciático e sedentários (SNTS, n=5); (5) ratos com nervo ciático isolado, mas não seccionado (sham) e submetidos ao treinamento (ST, n=5); e (6) ratos com nervo ciático isolado, mas não seccionado, e sedentários (SS , n=5). Sete dias após o procedimento cirúrgico, os animais dos grupos com treinamento foram adaptados em esteira ergométrica diariamente por 10 minutos, durante 4 dias, a velocidade de 5 m/min. No quinto dia, esses ratos foram submetidos ao teste de esforço máximo, o qual consistiu em exercício graduado na esteira, com acréscimos da velocidade em 5 m/min a cada 3 min, iniciando com velocidade de 5 m/min e tendo como limite a intensidade máxima de cada animal. O valor máximo alcançado foi utilizado para planejamento do programa de treinamento aeróbico dos ratos. Após uma semana da secção do nervo ciático, os animais iniciaram o programa de treinamento aeróbico em esteira ergométrica, o qual teve duração de quatro semanas. A densitometria óptica revelou aumento da imunorreatividade no citoplasma de neurônios do núcleo magno da rafe (NMR) nos grupos de animais SNTT e SNTS. No núcleo dorsal da rafe (DNR), o acréscimo ocorreu apenas no citoplasma de neurônios de ratos do grupo ST. No corno ventral da medula espinal, apenas o grupo SNTT teve aumento dos valores de densitometria óptica. Apesar de este grupo ter mostrado os maiores valores de densitometria óptica no corno dorsal, este acréscimo não foi estatisticamente significativo. O teste dos filamentos de Von Frey mostrou a presença de analgesia nos grupos de animais com lesão nervosa periférica e treinamento físico. O índice de funcionalidade do nervo ciático indicou recuperação apenas no grupo SNTT. Com base nesses resultados, pode-se sugerir que tanto o treinamento aeróbico em esteira como a lesão nervosa contribuem para o aumento da imunorretividade à serotonina mostrada neste estudo. Todavia, ainda é necessária a realização de estudos mais detalhados relacionando serotonina, exercício físico e lesão de nervo periférico para melhor entendimento das relações funcionais entre estes parâmetros.