Made available in DSpace on 2015-07-22T20:50:42Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-22 / Objetivos: O processo de envelhecimento e a maioria das neoplasias podem ser regulados por alterações epigenéticas, dentre elas a metilação do DNA. Este estudo tem como objetivos: a) analisar a frequência de metilação dos promotores dos genes SIRT1; SIRT3, hTERT, SMARCA5, CDH1, IGFBP3, CAV-1 no envelhecimento e no adenocarcinoma gástrico; b) avaliar a expressão das proteínas codificadas desses genes em tecidos gástricos tumoral e normal; c) associar resultados com dados clinicopatológicos da amostra. Métodos: A frequência de metilação desses genes foi analisada por PCR metilação-específica (MS-PCR) em amostras de linfócitos de jovens e idosos, bem como em adenocarcinoma gástrico e margens normais. A análise da expressão protéica foi realizada por imunoistoquímica. Resultados: Os promotores dos genes SIRT1 e IGFBP-3 apresentaram maior metilação em idosos, quando comparado ao grupo jovem. Além disso, dentre os sete genes estudados, cerca de 85% dos idosos apresentaram quatro ou mais desses genes hipermetilados, enquanto que entre jovens mais de 50% apresentou até três genes metilados (p=0,001). A proteína SIRT1 apresentou uma expressão seis vezes maior em tumores do que em tecido não neoplásico (p=0,0003), já SIRT3 apresentou maior expressão em tecido não neoplásico do que em tumoral (OR=0,313; p=0,005). SIRT3 encontrou-se mais frequentemente hipermetilado quando não havia expressão de sua proteína (p=0,0019). O gene hTERT apresentou-se mais frequentemente hipermetilado em amostras tumorais (p=0,0002) e sua expressão protéica foi observada somente em tumores (p<0,0001). SMARCA5 apresentou maior expressão no tecido neoplásico quando comparado com a margem do tecido gástrico (p<0,001) e a expressão de sua proteína estava associada à ausência de metilação do promotor gênico (p=0,0104). Caveolina-1 também foi mais frequentemente observada em tumores quando comparada ao não neoplásico (p<0,0001), principalmente no tipo intestinal (P=0,0008). A metilação do promotor do gene CAV1 foi associada à ausência de expressão em amostras tumorais (p=0,0001). Para IGFBP-3, foi observado ainda maior expressão em tumores do que em tecido não neoplásico (p<0,0001). CDH1 estava presente em 100% das amostras de tecido não neoplásico, diferindo do tumoral (p<0,0001). Conclusões: No processo do envelhecimento natural, ocorre um aumento da metilação em promotores de genes específicos com a idade, que pode influenciar a expressão gênica. Além disso, no câncer gástrico, as proteínas SIRT1, hTERT, SMARCA5, CDH1, IGFBP-3 e CAV1 apresentaram uma maior expressão, podendo configurar bons biomarcadores e possíveis alvos terapêuticos. SIRT3 foi a única proteína com função protetora contra esse tipo tumoral. A regulação epigenética pela metilação do DNA parece ocorrer em tecido gástrico somente para os genes SIRT3, SMARCA5 e CAV1, porém a análise da metilação dos genes hTERT e CDH1 também pode servir como marcador para a neoplasia estudada. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações

A prática de exercício físico de mulheres nos períodos de preconcepção e gestação causa uma série de efeitos benéficos no desenvolvimento da prole. Pouco se sabe, no entanto, sobre a influência do exercício físico masculino sobre seus descendentes. Como a espermatogênese é um processo contínuo, as experiências de vida dos pais poderiam reprogramar o genoma dos espermatozoides por meio de processos epigenéticos, por exemplo, que poderiam interferir no desenvolvimento da prole. A presente dissertação tem como objetivo estudar essa hipótese. Examinamos os efeitos do exercício físico paterno sobre os seguintes parâmetros de desenvolvimento da prole: maturação corporal, desempenho cognitivo, expressão do BDNF muscular, no hipocampo e córtex frontal; e metilação global do DNA no hipocampo. Para tanto, ratos Wistar machos foram divididos em dois grupos: sedentários e exercitados. O protocolo de exercício físico consistiu de corrida na esteira por um período de 8 semanas. Após, os animais foram expostos às fêmeas em período fértil e não-treinadas. Os filhotes de ambos os grupos de pais foram submetidos a testes para avaliação do ganho de peso e medidas de crescimento, do primeiro dia pós-natal (P1) até o P21 A partir do P46, foram realizadas a medida indireta do consumo máximo de oxigênio e a avaliação da aprendizagem espacial e memória, até o P52. Os animais foram submetidos à eutanásia; os músculos dos membros posteriores, os testículos, as glândulas adrenais e a gordura gonadal foram pesados. Os resultados mostram que a prole de pais treinados e de não-treinados não diferem quanto às medidas físicas, desempenho físico, avaliação cognitiva e expressão do fator trófico. No entanto, houve uma diminuição significativa no peso dos testículos e da gordura gonadal na prole de pais treinados. O nível de metilação do DNA no hipocampo de filhos de pais exercitados apresentou uma diminuição, comparada ao grupo de filhos de pais sedentários. Esse resultado aponta para uma maior expressão gênica no grupo exercitado. Embora no presente estudo os mecanismos pelos quais o exercício paterno influencia o desenvolvimento da prole não tenham sido estabelecidos, reforça-se o papel essencial que a atividade física tem em um estilo de vida saudável e na prevenção de doenças, além de não gerar prejuízos ao desenvolvimento dos descendentes. / The physical exercise of women in the pre-conception and gestation periods causes a series of beneficial effects on offspring development. Little is known, however, about the influence of male physical exercise on their offspring. As spermatogenesis is a continuous process, the life experiences of the fathers could reprogram the sperm genome by means of epigenetic processes, for example, which could interfere in the development of the offspring. The present dissertation aims to study this hypothesis. We examined the effects of paternal physical exercise on the following parameters of offspring development: body maturation, cognitive performance, hippocampus, cortex and muscle BDNF expression, and global DNA methylation in the hippocampus. Thus, male Wistar rats were divided into two groups: sedentary and exercised. The physical exercise protocol consisted of running on the treadmill for a period of 8 weeks. Afterwards, the animals were exposed to females at a fertile and untrained. The pups of both groups of parents were submitted to tests to evaluate the weight gain and growth measures from the first postnatal day (P1) to P21. From P46, the indirect measurement of maximum oxygen consumption and the evaluation of spatial learning and memory were made until P52 The animals were submitted to euthanasia; the muscles of the hindlimbs, the testicles, the adrenal glands and the gonadal fat were weighed. The results showed that the offspring of trained and untrained fathers did not differ in physical measures, physical performance, cognitive evaluation and trophic factor expression. However, there was a significant decrease in testicles weight and gonadal fat in the offspring of trained parents. The level of DNA methylation in the hippocampus of pups of exercised fathers presented a decrease, compared to the group of pups of sedentary fathers. This result points to a greater gene expression in the exercised group. Although in the present study the mechanisms by which paternal exercise influences the development of the offspring have not been established, the essential role that physical activity has in a healthy lifestyle and in the prevention of diseases is reinforced, and it does not cause the offspring development any harm as well.

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:45:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013 / Associação Fundo de Incentivo à Psicofarmacologia (AFIP) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O aumento da expectativa de vida nas ultimas decadas indica que o envelhecimento populacional no Brasil e no mundo seja inevitavel. Neste contexto, existem individuos capazes de alcancar com sucesso idades avancadas, indicando maior adaptacao as alteracoes decorrentes do envelhecimento. Sabe-se que o sono e um processo profundamente afetado pelo envelhecimento, no entanto o papel do sono na manutencao da longevidade em humanos ainda e desconhecido. O presente estudo teve como objetivo caracterizar os aspectos epidemiologicos, fisiologicos e geneticos do sono no envelhecimento bem-sucedido por meio da conducao de tres investigacoes: 1) Estudo da prevalencia e fatores associados a queixas de sono em populacoes de idosos acima de 65 anos em paises em desenvolvimento; 2) Avaliacao do padrao de sono, do perfil bioquimico, hormonal e oxidativo, da expressao genica e de sua regulacao entre individuos Jovens, Idosos e Longevos; e 3) Investigacao de polimorfismos geneticos e variantes raras e associacao com o envelhecimento bem-sucedido. Em relacao ao primeiro estudo, foi possivel descrever que a prevalencia das queixas de sono variou de 9,1 a 37,7% nos paises estudados e os principais fatores associados foram pertencer ao sexo feminino, apresentar residencia urbana, possuir menor nivel educacional, praticar menos atividades fisicas, apresentar pior estado de Saúde e maior numero de comorbidades. O segundo estudo revelou que, em relacao ao padrao de sono, Longevos (acima de 85 anos de idade) nao apresentaram reducao significativa da porcentagem de estagio N3, e da potencia espectral de delta neste estagio de sono, indicando a manutencao do sono de ondas lentas na longevidade. Longevos tambem apresentaram padroes de sono estritamente regulares em relacao aos Idosos (de 60 a 70 anos) ou Jovens (de 20 a 30 anos). Melhor perfil lipidico foi identificado em Longevos quando comparados aos Idosos, sugerindo sua participacao sobre diversos aspectos fisiologicos que favorecem o alcance de idades avancadas. Foram identificados nove genes diferencialmente expressos entre os grupos estudados, com especial atencao ao gene SIRT2 e CCL5, que apresentaram evidencias de regulacao epigenetica com a longevidade. O terceiro estudo contou com a analise de variantes geneticas e detectou a associacao entre os polimorfismos rs10405150, rs10410544 e rs4802998 do gene SIRT2 e a longevidade em uma amostra expandida da populacao. Alem disso, o sequenciamento do genoma completo revelou variantes possivelmente envolvidas no fenotipo da longevidade nos genes diferencialmente expressos. O presente estudo permitiu a caracterizacao detalhada de diversos aspectos relacionados ao envelhecimento bem-sucedido e a longevidade e aponta para a existencia de mecanismos moleculares comuns entre o sono, o metabolismo lipidico e a longevidade em humanos, possivelmente mediados pelo gene SIRT2 e suas vias de regulacao. Assim, a identificacao destes mecanismos pode contribuir para o desenvolvimento de ferramentas clinicas que propiciem a populacao idosa uma melhor qualidade de vida / The increase in life expectancy in the last decades indicates that aging at the population level is unavoidable. In this sense, some individuals are able to successfully reach very old ages, reflecting higher adaptation against the age-related effects. Sleep is one of the processes deeply affected by aging; however the role of sleep in the maintenance of longevity in humans is still unknown. This study aimed to characterize the epidemiological, physiological and genetic aspects of sleep in wellsucceeded aging by three investigations: 1) Study of the prevalene and correlates of sleep complaints in elderly populations over 65 years old in low and middle income countries; 2) Evaluation of sleep patterns, biochemical, hormonal and oxidative profile, as well as gene expression and its regulation among young adults, older adults and oldest old individuals; and 3) Investigation of genetic polymorphism and rare variants and association with well-succeeded aging. Regarding the first study, we described that the prevalence of sleep complaints varied from 9.1% to 37.7% in the studied countries, and female gender, urban residence, low educational level, low physical activity status, poor health and high number of co-morbidities were associated with sleep complaints. The second study revealed that, regarding the sleep patterns, oldest old individuals (over 85 years old) did not show significant reduction in stage N3 or in delta spectral power in this sleep stage, indicating the maintenance of slow wave sleep in the longevity. Oldest old individuals also showed strictly regular sleep wake schedules than young adults (20 to 30 years old) and better lipid profile than older adults (60 to 70 years old), suggesting that these mechanisms might be related to reaching older ages. We identified nine differentially expressed genes among the studied groups, being SIRT2 and CCL5 the most relevant, since their expression has also been related to epigenetic mechanisms. The third study detected that three single nucleotide polymorphisms located on SIRT2 gene (rs10405150, rs10410544, and rs4802998) were associated with longevity in the genetic association study. Moreover, rare variants potentially associated with longevity in the differentially expressed genes were also described as a result of the whole genome sequencing. The present study allowed the detailed characterization of aspects related to well-succeeded aging and longevity, and suggests the existence of common molecular mechanisms integrating sleep, lipid metabolism and longevity in humans, possibly mediated through the expression of SIRT2 gene and its regulatory pathways. The identification of such mechanisms might contribute to the development of clinical tools that provide a better quality of life to the elderly population. / BV UNIFESP: Teses e dissertações

A fosforilação da histona 3 na serina 10 (H3S10) e a acetilação da histona 3 lisina 14 (H3K14) tem sido relacionadas com a formação da memória em paradigmas de medo condicionado. Estudos demonstram que o exercício é capaz de melhorar o desempenho em testes de memória além de modular marcadores epigenéticos. O objetivo desse estudo foi investigar o efeito de um protocolo de corrida em esteira (20min/dia durante 2 semanas) sobre os níveis de acetilação da H3K14 e de fosforilação da H3S10 em hipocampo de ratos expostos ou não expostos a um contexto de aprendizado.Ratos Wistar de 3 meses de idade foram submetidos a um protocolo de exercício crônico (grupo exercitado) ou submetidos a esteira desligada (grupo sedentário) e após parte dos animais foram expostos a um contexto de aprendizado (esquiva inibitória). Os animais foram eutanasiados por decapitação e os níveis da fosforilação da serina 10 e da acetilação da lisina 14 na histona 3 (H3 foram avaliados em hipocampos. A ANOVA de duas vias mostrou um efeito significativo dos fatores “contexto de aprendizado” e “exercício” nos níveis de acetilação da H3K14, assim como uma interação entre esses fatores. Houve uma diminuição nos níveis de acetilação 24h após o treino da esquiva inibitória (30 minutos após o teste) no hipocampo do grupo submetido ao contexto de aprendizado. Além disso, o exercício crônico aumentou os níveis de acetilação no hipocampo dos ratos expostos ao contexto de aprendizado. Os níveis de fosforilação da H3S10 não foram alterados pelo contexto de aprendizado nem pelo exercício. Nossos dados apoiam a hipótese de que a modulação da acetilação na H3K14 em hipocampo de ratos pode estar relacionada,pelo menos em parte, aos efeitos do exercício sobre memória aversiva. / The phosphorylation of histone H3 at serine 10 (H3S106) and acetylation of histone 3 at lysine 14 (H3K14) have been linked to memory processes in fear conditioning paradigms. Some studies demonstrated that exercise was able to improve the performance in memory tasks and modulate epigenetic markers. The aim of this study was to investigate the effect of treadmill exercise protocol (20min/day during 2 weeks) on H3K14 acetylation and H3S10 phosphorylation levels in hippocampi from rats exposed or not exposed to learning context. Wistar rats with 3-months-old were submitted to chronic exercise protocol (exercised group) or left on the treadmill turned off (sedentary group) and after it, some animal were exposed to learning context (inhibitory avoidance). Rats were euthanized by decapitation and the levels of serine 10 phosphorylation and lysine 14 acetylation on histone 3 (H3) were evaluated in hippocampi. Two-way ANOVA showed a significant effect of “learning context” and “exercise factors” on acetylation levels of H3K14, as well as an interaction between these factors. There was a decrease in acetylation levels twenty four hours after inhibitory avoidance training (30 minutes after test), in hippocampus from exposed to learning context groups. Besides, the chronic exercise increased acetylation levels in hippocampi from rats exposed to learning context. The H3S10 phosphorylation levels were not altered by of learning context and exercise. Our data support the hypothesis that the modulation on acetylation levels of H3K14 acetylation in hippocampus might be related, at least partially, to exercise effects on aversive memory.

A epigenética é considerada como a interface entre os componentes genéticos, o ambiente externo e o estilo de vida. Estudos recentes sugerem uma relação entre o processo de envelhecimento cerebral e o desequilíbrio de mecanismos epigenéticos, contudo, estes dados ainda não são conclusivos. Ainda, tem sido demonstrado que o exercício físico parece alterar marcadores epigenéticos em hipocampo de ratos adultos jovens. Sabe-se que o grau de neuroplasticidade varia com a idade e que as estruturas encefálicas podem responder diferentemente à exposição ao exercício. Assim, este trabalho teve como objetivo central investigar o impacto do exercício físico sobre parâmetros epigenéticos em hipocampo e estriado de ratos Wistar em diferentes fases do desenvolvimento. Na primeira etapa, avaliou-se os efeitos do processo de envelhecimento e do exercício físico sobre parâmetros de metilação, conteúdo das enzimas DNA metiltransferase 1 (DNMT1) e DNA metiltransferase 3b (DNMT3b) e níveis de metilação da histona H3-K9 em hipocampos de ratos Wistar adultos jovens (3 meses) e envelhecidos (20 meses). Os animais foram submetidos a diferentes protocolos de exercício físico: sessão única, que constituiu em corrida em esteira durante 20 minutos, ou treinamento crônico, caracterizado pela corrida em esteira por 20 minutos durante duas semanas. Ainda, no intuito de verificar os efeitos agudos e tardios do exercício, os animais foram decapitados 1 ou 18 horas após a sessão única ou o último treino do protocolo crônico. Observou-se um perfil de hipometilação global nos animais envelhecidos, uma vez que este grupo apresentou uma redução no conteúdo hipocampal da enzima DNMT1 e nos níveis de metilação da histona H3-K9. A sessão única de exercício reduziu agudamente o conteúdo hipocampal das enzimas DNMT1 e DNMT3b no grupo adulto jovem, um indicativo de aumento da atividade transcricional e expressão gênica. No entanto, não afetou estes marcadores no grupo envelhecido. Além disto, a sessão única de exercício induziu uma redução nos níveis de metilação da histona H3-K9 no grupo adulto jovem, enquanto que, no grupo envelhecido induziu um aumento neste parâmetro em ambos os tempos testados. Ainda, o protocolo crônico reduziu de forma persistente este parâmetro no grupo adulto jovem, mas não alterou em ratos envelhecidos. Na segunda etapa, analisou-se o efeito destes mesmos protocolos de exercício sobre a atividade global da enzima Histona Desacetilase (HDAC) em estriado de ratos Wistar em diferentes fases do desenvolvimento, adolescentes (25 dias), adultos jovens (3 meses) e envelhecidos (20 meses). A sessão única de exercício induziu efeitos persistentes na atividade da HDAC nos adolescentes, visto que o grupo exercitado apresentou uma diminuição neste parâmetro em ambos os tempos testados, sugerindo um aumento nos níveis de acetilação de histonas e ativação da maquinaria transcricional. No entanto, o exercício não alterou a atividade desta enzima nos demais grupos, ratos adultos jovens e envelhecidos. Estes resultados sugerem que o exercício físico moderado de corrida em esteira é capaz de induzir mudanças epigenéticas em encéfalo de ratos, o que pode alterar a atividade transcricional, e assim, modular a expressão de genes específicos envolvidos com a função cerebral. Além disso, demonstramos que a modulação epigenética em resposta ao exercício ocorre de forma protocolo e idade-dependentes. / Epigenetics is considered as the interface between the genetic components, the external environment and lifestyle. Recent studies suggest a relationship between the brain aging process and the imbalance of epigenetic mechanisms, however, these data are not conclusive. Moreover, it has been shown that exercise seems to alter epigenetic markers in the hippocampus of adult rats. It is known that the neuroplasticity degree varies with age and that the brain structures may respond differently to exercise exposure. Therefore, this work was mainly aimed to investigate the impact of physical exercise on epigenetic parameters in the hippocampus and striatum of rats at different stages of development. In the first moment, we evaluated the effects of the aging and exercise on methylation parameters, DNA methyltransferase 1 (DNMT1) and DNA methyltransferase 3b (DNMT3b) content and histone H3-K9 methylation levels in hippocampi from young adult (3 months) and aged (20 months) Wistar rats. The animals were subjected to different exercise protocols: a single session, which consisted in running on a treadmill for 20 minutes, or chronic training, characterized by running on a treadmill for 20 minutes during two weeks. Moreover, in order to examine the acute and delayed effects of exercise, the animals were decapitated 1 or 18 hours after the single session or the last training session of chronic protocol. It was observed a global hipomethylation profile in the aged animals, since this group showed a reduction on hippocampal DNMT1 enzyme content and on histone H3-K9 methylation levels. The single exercise session acutely reduced hippocampal content of DNMT1 and DNMT3b enzymes in the young adult group, an indicative of increased transcriptional activity and gene expression. However, did not affect these markers in the aged group. Furthermore, the single exercise session induced a reduction on histone H3-K9 methylation levels in the young adult group, while in the aged group, increased this parameter in both tested times. Moreover, the chronic protocol also reduced persistently this parameter in the young adult group, but did not alter in the aged rats. In the second moment, it was analyzed the effect of these same exercise protocols on the global enzyme Histone Deacetylase (HDAC) activity in the striatum of Wistar rats at different stages of development, adolescents (25 days), young adult (3 months) and aged (20 months). The single exercise session induced persistent effects on HDAC activity in the adolescents, given that the exercised group showed a decrease in this parameter in both time points evaluated, suggesting increased levels of histone acetylation and transcriptional machinery activation. However, the exercise did not alter this enzyme activity in the other groups, young adult and aged rats. These results suggest that moderate exercise treadmill running it is able to induce epigenetic changes in rat brain, which might alter the transcriptional activity, and thus might modulate the expression of specific genes involved with the brain function. Furthermore, we demonstrated that epigenetic modulation in response to exercise occurs in a protocol and age-dependent manner.

A prática de exercício físico de mulheres nos períodos de preconcepção e gestação causa uma série de efeitos benéficos no desenvolvimento da prole. Pouco se sabe, no entanto, sobre a influência do exercício físico masculino sobre seus descendentes. Como a espermatogênese é um processo contínuo, as experiências de vida dos pais poderiam reprogramar o genoma dos espermatozoides por meio de processos epigenéticos, por exemplo, que poderiam interferir no desenvolvimento da prole. A presente dissertação tem como objetivo estudar essa hipótese. Examinamos os efeitos do exercício físico paterno sobre os seguintes parâmetros de desenvolvimento da prole: maturação corporal, desempenho cognitivo, expressão do BDNF muscular, no hipocampo e córtex frontal; e metilação global do DNA no hipocampo. Para tanto, ratos Wistar machos foram divididos em dois grupos: sedentários e exercitados. O protocolo de exercício físico consistiu de corrida na esteira por um período de 8 semanas. Após, os animais foram expostos às fêmeas em período fértil e não-treinadas. Os filhotes de ambos os grupos de pais foram submetidos a testes para avaliação do ganho de peso e medidas de crescimento, do primeiro dia pós-natal (P1) até o P21 A partir do P46, foram realizadas a medida indireta do consumo máximo de oxigênio e a avaliação da aprendizagem espacial e memória, até o P52. Os animais foram submetidos à eutanásia; os músculos dos membros posteriores, os testículos, as glândulas adrenais e a gordura gonadal foram pesados. Os resultados mostram que a prole de pais treinados e de não-treinados não diferem quanto às medidas físicas, desempenho físico, avaliação cognitiva e expressão do fator trófico. No entanto, houve uma diminuição significativa no peso dos testículos e da gordura gonadal na prole de pais treinados. O nível de metilação do DNA no hipocampo de filhos de pais exercitados apresentou uma diminuição, comparada ao grupo de filhos de pais sedentários. Esse resultado aponta para uma maior expressão gênica no grupo exercitado. Embora no presente estudo os mecanismos pelos quais o exercício paterno influencia o desenvolvimento da prole não tenham sido estabelecidos, reforça-se o papel essencial que a atividade física tem em um estilo de vida saudável e na prevenção de doenças, além de não gerar prejuízos ao desenvolvimento dos descendentes. / The physical exercise of women in the pre-conception and gestation periods causes a series of beneficial effects on offspring development. Little is known, however, about the influence of male physical exercise on their offspring. As spermatogenesis is a continuous process, the life experiences of the fathers could reprogram the sperm genome by means of epigenetic processes, for example, which could interfere in the development of the offspring. The present dissertation aims to study this hypothesis. We examined the effects of paternal physical exercise on the following parameters of offspring development: body maturation, cognitive performance, hippocampus, cortex and muscle BDNF expression, and global DNA methylation in the hippocampus. Thus, male Wistar rats were divided into two groups: sedentary and exercised. The physical exercise protocol consisted of running on the treadmill for a period of 8 weeks. Afterwards, the animals were exposed to females at a fertile and untrained. The pups of both groups of parents were submitted to tests to evaluate the weight gain and growth measures from the first postnatal day (P1) to P21. From P46, the indirect measurement of maximum oxygen consumption and the evaluation of spatial learning and memory were made until P52 The animals were submitted to euthanasia; the muscles of the hindlimbs, the testicles, the adrenal glands and the gonadal fat were weighed. The results showed that the offspring of trained and untrained fathers did not differ in physical measures, physical performance, cognitive evaluation and trophic factor expression. However, there was a significant decrease in testicles weight and gonadal fat in the offspring of trained parents. The level of DNA methylation in the hippocampus of pups of exercised fathers presented a decrease, compared to the group of pups of sedentary fathers. This result points to a greater gene expression in the exercised group. Although in the present study the mechanisms by which paternal exercise influences the development of the offspring have not been established, the essential role that physical activity has in a healthy lifestyle and in the prevention of diseases is reinforced, and it does not cause the offspring development any harm as well.

A prática de exercício físico de mulheres nos períodos de preconcepção e gestação causa uma série de efeitos benéficos no desenvolvimento da prole. Pouco se sabe, no entanto, sobre a influência do exercício físico masculino sobre seus descendentes. Como a espermatogênese é um processo contínuo, as experiências de vida dos pais poderiam reprogramar o genoma dos espermatozoides por meio de processos epigenéticos, por exemplo, que poderiam interferir no desenvolvimento da prole. A presente dissertação tem como objetivo estudar essa hipótese. Examinamos os efeitos do exercício físico paterno sobre os seguintes parâmetros de desenvolvimento da prole: maturação corporal, desempenho cognitivo, expressão do BDNF muscular, no hipocampo e córtex frontal; e metilação global do DNA no hipocampo. Para tanto, ratos Wistar machos foram divididos em dois grupos: sedentários e exercitados. O protocolo de exercício físico consistiu de corrida na esteira por um período de 8 semanas. Após, os animais foram expostos às fêmeas em período fértil e não-treinadas. Os filhotes de ambos os grupos de pais foram submetidos a testes para avaliação do ganho de peso e medidas de crescimento, do primeiro dia pós-natal (P1) até o P21 A partir do P46, foram realizadas a medida indireta do consumo máximo de oxigênio e a avaliação da aprendizagem espacial e memória, até o P52. Os animais foram submetidos à eutanásia; os músculos dos membros posteriores, os testículos, as glândulas adrenais e a gordura gonadal foram pesados. Os resultados mostram que a prole de pais treinados e de não-treinados não diferem quanto às medidas físicas, desempenho físico, avaliação cognitiva e expressão do fator trófico. No entanto, houve uma diminuição significativa no peso dos testículos e da gordura gonadal na prole de pais treinados. O nível de metilação do DNA no hipocampo de filhos de pais exercitados apresentou uma diminuição, comparada ao grupo de filhos de pais sedentários. Esse resultado aponta para uma maior expressão gênica no grupo exercitado. Embora no presente estudo os mecanismos pelos quais o exercício paterno influencia o desenvolvimento da prole não tenham sido estabelecidos, reforça-se o papel essencial que a atividade física tem em um estilo de vida saudável e na prevenção de doenças, além de não gerar prejuízos ao desenvolvimento dos descendentes. / The physical exercise of women in the pre-conception and gestation periods causes a series of beneficial effects on offspring development. Little is known, however, about the influence of male physical exercise on their offspring. As spermatogenesis is a continuous process, the life experiences of the fathers could reprogram the sperm genome by means of epigenetic processes, for example, which could interfere in the development of the offspring. The present dissertation aims to study this hypothesis. We examined the effects of paternal physical exercise on the following parameters of offspring development: body maturation, cognitive performance, hippocampus, cortex and muscle BDNF expression, and global DNA methylation in the hippocampus. Thus, male Wistar rats were divided into two groups: sedentary and exercised. The physical exercise protocol consisted of running on the treadmill for a period of 8 weeks. Afterwards, the animals were exposed to females at a fertile and untrained. The pups of both groups of parents were submitted to tests to evaluate the weight gain and growth measures from the first postnatal day (P1) to P21. From P46, the indirect measurement of maximum oxygen consumption and the evaluation of spatial learning and memory were made until P52 The animals were submitted to euthanasia; the muscles of the hindlimbs, the testicles, the adrenal glands and the gonadal fat were weighed. The results showed that the offspring of trained and untrained fathers did not differ in physical measures, physical performance, cognitive evaluation and trophic factor expression. However, there was a significant decrease in testicles weight and gonadal fat in the offspring of trained parents. The level of DNA methylation in the hippocampus of pups of exercised fathers presented a decrease, compared to the group of pups of sedentary fathers. This result points to a greater gene expression in the exercised group. Although in the present study the mechanisms by which paternal exercise influences the development of the offspring have not been established, the essential role that physical activity has in a healthy lifestyle and in the prevention of diseases is reinforced, and it does not cause the offspring development any harm as well.

A fosforilação da histona 3 na serina 10 (H3S10) e a acetilação da histona 3 lisina 14 (H3K14) tem sido relacionadas com a formação da memória em paradigmas de medo condicionado. Estudos demonstram que o exercício é capaz de melhorar o desempenho em testes de memória além de modular marcadores epigenéticos. O objetivo desse estudo foi investigar o efeito de um protocolo de corrida em esteira (20min/dia durante 2 semanas) sobre os níveis de acetilação da H3K14 e de fosforilação da H3S10 em hipocampo de ratos expostos ou não expostos a um contexto de aprendizado.Ratos Wistar de 3 meses de idade foram submetidos a um protocolo de exercício crônico (grupo exercitado) ou submetidos a esteira desligada (grupo sedentário) e após parte dos animais foram expostos a um contexto de aprendizado (esquiva inibitória). Os animais foram eutanasiados por decapitação e os níveis da fosforilação da serina 10 e da acetilação da lisina 14 na histona 3 (H3 foram avaliados em hipocampos. A ANOVA de duas vias mostrou um efeito significativo dos fatores “contexto de aprendizado” e “exercício” nos níveis de acetilação da H3K14, assim como uma interação entre esses fatores. Houve uma diminuição nos níveis de acetilação 24h após o treino da esquiva inibitória (30 minutos após o teste) no hipocampo do grupo submetido ao contexto de aprendizado. Além disso, o exercício crônico aumentou os níveis de acetilação no hipocampo dos ratos expostos ao contexto de aprendizado. Os níveis de fosforilação da H3S10 não foram alterados pelo contexto de aprendizado nem pelo exercício. Nossos dados apoiam a hipótese de que a modulação da acetilação na H3K14 em hipocampo de ratos pode estar relacionada,pelo menos em parte, aos efeitos do exercício sobre memória aversiva. / The phosphorylation of histone H3 at serine 10 (H3S106) and acetylation of histone 3 at lysine 14 (H3K14) have been linked to memory processes in fear conditioning paradigms. Some studies demonstrated that exercise was able to improve the performance in memory tasks and modulate epigenetic markers. The aim of this study was to investigate the effect of treadmill exercise protocol (20min/day during 2 weeks) on H3K14 acetylation and H3S10 phosphorylation levels in hippocampi from rats exposed or not exposed to learning context. Wistar rats with 3-months-old were submitted to chronic exercise protocol (exercised group) or left on the treadmill turned off (sedentary group) and after it, some animal were exposed to learning context (inhibitory avoidance). Rats were euthanized by decapitation and the levels of serine 10 phosphorylation and lysine 14 acetylation on histone 3 (H3) were evaluated in hippocampi. Two-way ANOVA showed a significant effect of “learning context” and “exercise factors” on acetylation levels of H3K14, as well as an interaction between these factors. There was a decrease in acetylation levels twenty four hours after inhibitory avoidance training (30 minutes after test), in hippocampus from exposed to learning context groups. Besides, the chronic exercise increased acetylation levels in hippocampi from rats exposed to learning context. The H3S10 phosphorylation levels were not altered by of learning context and exercise. Our data support the hypothesis that the modulation on acetylation levels of H3K14 acetylation in hippocampus might be related, at least partially, to exercise effects on aversive memory.

A epigenética é considerada como a interface entre os componentes genéticos, o ambiente externo e o estilo de vida. Estudos recentes sugerem uma relação entre o processo de envelhecimento cerebral e o desequilíbrio de mecanismos epigenéticos, contudo, estes dados ainda não são conclusivos. Ainda, tem sido demonstrado que o exercício físico parece alterar marcadores epigenéticos em hipocampo de ratos adultos jovens. Sabe-se que o grau de neuroplasticidade varia com a idade e que as estruturas encefálicas podem responder diferentemente à exposição ao exercício. Assim, este trabalho teve como objetivo central investigar o impacto do exercício físico sobre parâmetros epigenéticos em hipocampo e estriado de ratos Wistar em diferentes fases do desenvolvimento. Na primeira etapa, avaliou-se os efeitos do processo de envelhecimento e do exercício físico sobre parâmetros de metilação, conteúdo das enzimas DNA metiltransferase 1 (DNMT1) e DNA metiltransferase 3b (DNMT3b) e níveis de metilação da histona H3-K9 em hipocampos de ratos Wistar adultos jovens (3 meses) e envelhecidos (20 meses). Os animais foram submetidos a diferentes protocolos de exercício físico: sessão única, que constituiu em corrida em esteira durante 20 minutos, ou treinamento crônico, caracterizado pela corrida em esteira por 20 minutos durante duas semanas. Ainda, no intuito de verificar os efeitos agudos e tardios do exercício, os animais foram decapitados 1 ou 18 horas após a sessão única ou o último treino do protocolo crônico. Observou-se um perfil de hipometilação global nos animais envelhecidos, uma vez que este grupo apresentou uma redução no conteúdo hipocampal da enzima DNMT1 e nos níveis de metilação da histona H3-K9. A sessão única de exercício reduziu agudamente o conteúdo hipocampal das enzimas DNMT1 e DNMT3b no grupo adulto jovem, um indicativo de aumento da atividade transcricional e expressão gênica. No entanto, não afetou estes marcadores no grupo envelhecido. Além disto, a sessão única de exercício induziu uma redução nos níveis de metilação da histona H3-K9 no grupo adulto jovem, enquanto que, no grupo envelhecido induziu um aumento neste parâmetro em ambos os tempos testados. Ainda, o protocolo crônico reduziu de forma persistente este parâmetro no grupo adulto jovem, mas não alterou em ratos envelhecidos. Na segunda etapa, analisou-se o efeito destes mesmos protocolos de exercício sobre a atividade global da enzima Histona Desacetilase (HDAC) em estriado de ratos Wistar em diferentes fases do desenvolvimento, adolescentes (25 dias), adultos jovens (3 meses) e envelhecidos (20 meses). A sessão única de exercício induziu efeitos persistentes na atividade da HDAC nos adolescentes, visto que o grupo exercitado apresentou uma diminuição neste parâmetro em ambos os tempos testados, sugerindo um aumento nos níveis de acetilação de histonas e ativação da maquinaria transcricional. No entanto, o exercício não alterou a atividade desta enzima nos demais grupos, ratos adultos jovens e envelhecidos. Estes resultados sugerem que o exercício físico moderado de corrida em esteira é capaz de induzir mudanças epigenéticas em encéfalo de ratos, o que pode alterar a atividade transcricional, e assim, modular a expressão de genes específicos envolvidos com a função cerebral. Além disso, demonstramos que a modulação epigenética em resposta ao exercício ocorre de forma protocolo e idade-dependentes. / Epigenetics is considered as the interface between the genetic components, the external environment and lifestyle. Recent studies suggest a relationship between the brain aging process and the imbalance of epigenetic mechanisms, however, these data are not conclusive. Moreover, it has been shown that exercise seems to alter epigenetic markers in the hippocampus of adult rats. It is known that the neuroplasticity degree varies with age and that the brain structures may respond differently to exercise exposure. Therefore, this work was mainly aimed to investigate the impact of physical exercise on epigenetic parameters in the hippocampus and striatum of rats at different stages of development. In the first moment, we evaluated the effects of the aging and exercise on methylation parameters, DNA methyltransferase 1 (DNMT1) and DNA methyltransferase 3b (DNMT3b) content and histone H3-K9 methylation levels in hippocampi from young adult (3 months) and aged (20 months) Wistar rats. The animals were subjected to different exercise protocols: a single session, which consisted in running on a treadmill for 20 minutes, or chronic training, characterized by running on a treadmill for 20 minutes during two weeks. Moreover, in order to examine the acute and delayed effects of exercise, the animals were decapitated 1 or 18 hours after the single session or the last training session of chronic protocol. It was observed a global hipomethylation profile in the aged animals, since this group showed a reduction on hippocampal DNMT1 enzyme content and on histone H3-K9 methylation levels. The single exercise session acutely reduced hippocampal content of DNMT1 and DNMT3b enzymes in the young adult group, an indicative of increased transcriptional activity and gene expression. However, did not affect these markers in the aged group. Furthermore, the single exercise session induced a reduction on histone H3-K9 methylation levels in the young adult group, while in the aged group, increased this parameter in both tested times. Moreover, the chronic protocol also reduced persistently this parameter in the young adult group, but did not alter in the aged rats. In the second moment, it was analyzed the effect of these same exercise protocols on the global enzyme Histone Deacetylase (HDAC) activity in the striatum of Wistar rats at different stages of development, adolescents (25 days), young adult (3 months) and aged (20 months). The single exercise session induced persistent effects on HDAC activity in the adolescents, given that the exercised group showed a decrease in this parameter in both time points evaluated, suggesting increased levels of histone acetylation and transcriptional machinery activation. However, the exercise did not alter this enzyme activity in the other groups, young adult and aged rats. These results suggest that moderate exercise treadmill running it is able to induce epigenetic changes in rat brain, which might alter the transcriptional activity, and thus might modulate the expression of specific genes involved with the brain function. Furthermore, we demonstrated that epigenetic modulation in response to exercise occurs in a protocol and age-dependent manner.

A fosforilação da histona 3 na serina 10 (H3S10) e a acetilação da histona 3 lisina 14 (H3K14) tem sido relacionadas com a formação da memória em paradigmas de medo condicionado. Estudos demonstram que o exercício é capaz de melhorar o desempenho em testes de memória além de modular marcadores epigenéticos. O objetivo desse estudo foi investigar o efeito de um protocolo de corrida em esteira (20min/dia durante 2 semanas) sobre os níveis de acetilação da H3K14 e de fosforilação da H3S10 em hipocampo de ratos expostos ou não expostos a um contexto de aprendizado.Ratos Wistar de 3 meses de idade foram submetidos a um protocolo de exercício crônico (grupo exercitado) ou submetidos a esteira desligada (grupo sedentário) e após parte dos animais foram expostos a um contexto de aprendizado (esquiva inibitória). Os animais foram eutanasiados por decapitação e os níveis da fosforilação da serina 10 e da acetilação da lisina 14 na histona 3 (H3 foram avaliados em hipocampos. A ANOVA de duas vias mostrou um efeito significativo dos fatores “contexto de aprendizado” e “exercício” nos níveis de acetilação da H3K14, assim como uma interação entre esses fatores. Houve uma diminuição nos níveis de acetilação 24h após o treino da esquiva inibitória (30 minutos após o teste) no hipocampo do grupo submetido ao contexto de aprendizado. Além disso, o exercício crônico aumentou os níveis de acetilação no hipocampo dos ratos expostos ao contexto de aprendizado. Os níveis de fosforilação da H3S10 não foram alterados pelo contexto de aprendizado nem pelo exercício. Nossos dados apoiam a hipótese de que a modulação da acetilação na H3K14 em hipocampo de ratos pode estar relacionada,pelo menos em parte, aos efeitos do exercício sobre memória aversiva. / The phosphorylation of histone H3 at serine 10 (H3S106) and acetylation of histone 3 at lysine 14 (H3K14) have been linked to memory processes in fear conditioning paradigms. Some studies demonstrated that exercise was able to improve the performance in memory tasks and modulate epigenetic markers. The aim of this study was to investigate the effect of treadmill exercise protocol (20min/day during 2 weeks) on H3K14 acetylation and H3S10 phosphorylation levels in hippocampi from rats exposed or not exposed to learning context. Wistar rats with 3-months-old were submitted to chronic exercise protocol (exercised group) or left on the treadmill turned off (sedentary group) and after it, some animal were exposed to learning context (inhibitory avoidance). Rats were euthanized by decapitation and the levels of serine 10 phosphorylation and lysine 14 acetylation on histone 3 (H3) were evaluated in hippocampi. Two-way ANOVA showed a significant effect of “learning context” and “exercise factors” on acetylation levels of H3K14, as well as an interaction between these factors. There was a decrease in acetylation levels twenty four hours after inhibitory avoidance training (30 minutes after test), in hippocampus from exposed to learning context groups. Besides, the chronic exercise increased acetylation levels in hippocampi from rats exposed to learning context. The H3S10 phosphorylation levels were not altered by of learning context and exercise. Our data support the hypothesis that the modulation on acetylation levels of H3K14 acetylation in hippocampus might be related, at least partially, to exercise effects on aversive memory.