Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Traumatic brain injury (TBI) is a major cause of morbidity and mortality in industrialized countries leading to the motor and cognitive deficits. Evidence demonstrated that exercise is neuroprotective in traumatic brain injury. However, the effects of exercise before of the TBI at the cognitive function are unknown. Role of excitotoxicity and oxidative damage in secondary damage of TBI, however, until this moment, were not demonstrated if exists a relationship between early phase of damage and the late cognitive deficit. In the current study, we proposed that improvement cognitive response induced by exercise prior in rats after a TBI can be associated with the neuroprotection of early phase after injury. To demonstrate this hypotheses, adult rats practice swimming exercise during 6 weeks followed for TBI operation. We assessed the motor alterations of early phase, the glutamate uptake and antioxidant defense in twenty four hours (24 h) and 15 days after TBI. Acquisition of memory was assessed by recognition object task on days 15 post TBI. Moreover, we evaluated the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) to assessement the synaptic plastic. In the present study, we showed that TBI induced by fluid percussion injury (FPI) in adult male Wistar rats induced early motor impairment 24 h, followed by learning retention deficit (2 weeks after neuronal injury). Previous swimming training improved the memory in object recognition task per se and protected against FPI-related disabilities. Although the FPI did not alter hippocampal expression of glutamate transporters (EAAT1 / EAAT2) and brain-derived neurotrophic factor (BDNF), the alterations in the redox status, herein characterized by DCFH-DA oxidation and SOD activity inhibition, led to marked impairment of protein functionally (Na+, K+-ATPase activity inhibition) and glutamate uptake inhibition 24 h after neuronal injury in sedentary injured rats. Indeed, the early increase of nuclear factor erythroid 2-related factor (pNRF2/NRF2 ratio) followed by a repair mechanism (protein HSP70 expression), 24 h and 2 weeks after neuronal injury, suggests that FPI-induced signal transduction may exert compensatory effect on pathophysiological processes. In this report we showed that previous physical exercise induced the increase of immune content of glutamate transporters (EAAT1/ EAAT2), pNrf2/Nrf2 ratio, SOD enzyme and HSP70 per se besides preventing against FPI-induced Na+, K+ - ATPase activity, glutamate uptake inhibition DCFH-DA oxidation 24 h after neuronal injury. The enhancement of hippocampal pNrf2/Nrf2 and HSP70 immune content in trained injured when compared with sedentary rats suggest that protein expression modulation associated to antioxidant defense elicited by previous physical exercise prevent against toxicity induced by TBI. The significant increase of BDNF levels in trained injured rats 24 h and 2 weeks strongly reinforce the idea that physical activity alters neuronal functions and thus delays or prevents secondary cascades that leave the neurobehavioral disability after TBI. / O traumatismo cranioencefálico (TCE) é uma das maiores causas de morte e morbidade nos países industrializados podendo levar ao comprometimento motor e déficits cognitivos. Evidências demonstram que o exercício físico é neuroprotetor na recuperação após o TCE. Porém, os efeitos do exercício físico antes do TCE na função cognitiva não são totalmente conhecidos. Sabe-se da participação da excitotoxicidade e do estresse oxidativo na cascata do dano secundário após o TCE, entretanto até o momento não foi demonstrado qual a relação da fase inicial após o TCE com os déficits cognitivos tardios. Portanto, no presente estudo, nós propomos que a melhora cognitiva tardia induzida pelo exercício prévio em ratos após o TCE pode estar associada com a neuroproteção da fase inicial após o dano. Para demonstrar esta hipótese, ratos adultos praticaram treinamento de natação durante 6 semanas e posteriormente foram submetidos a cirurgia para o TCE. Nós avaliamos as alterações motoras iniciais, a captação de glutamato e a defesa antioxidante em 24 horas (24 h) e 15 dias após o TCE. Aquisição da memória foi avaliada pela tarefa de reconhecimento de objetos em 15 dias após o TCE. Além disso, nós avaliamos o fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF) para avaliar a plasticidade sináptica.
No presente estudo, nós mostramos que o TCE induzido pela lesão de percussão de fluido (LPF) em ratos Wistar machos adultos induziu déficit motor inicial 24 h, seguido por déficit de aprendizagem (15 dias após o dano neuronal). O treinamento de natação prévio melhorou a memória na tarefa de reconhecimento de objeto per se e protegeu contra desabilidades relacionadas ao LPF. Embora o LPF não tenha alterado a expressão dos transportadores de glutamato (EAAT1/EAAT2) e de BDNF, causou uma alteração no estado redox, caracterizado pela oxidação de DCFH-DA e inibição da atividade da SOD. O LPF também causou prejuízo acentuado da funcionalidade de proteínas (inibição da atividade da enzima Na+, K+-ATPase) e inibição da captação de glutamato 24 h após o dano neuronal em ratos sedentários lesionados. De fato, o aumento inicial do fator de transcrição Nrf2 (relação pNrf2/Nrf2), 24 h após o TCE, seguido por um mecanismo de reparo (expressão da proteína Hsp70), 24 h e 15 dias após o dano neuronal, sugerem que a transdução de sinal induzida pelo LPF pode exercer um efeito compensatório em processos patofisiológicos. Neste trabalho, nós mostramos que o exercício físico prévio induziu o aumento do imunoconteúdo dos transportadores de glutamato (EAAT1/EAAT2), relação pNrf2/Nrf2, enzima SOD e a proteína Hsp70 per se, além de prevenir contra inibição da atividade da Na+, K+-ATPase, inibição da captação de glutamato e oxidação de DCFH-DA induzida pelo LPF, 24 h após o dano neuronal. O aumento do imunoconteúdo hipocampal de pNrf2/Nrf2 e Hsp70 em ratos treinados e lesionados quando comparado com ratos sedentários, sugerem que a modulação da expressão das proteínas associadas às defesas antioxidantes induzidas pelo exercício físico prévio preveniu contra a excitotoxicidade induzida pelo TCE. O significante aumento nos níveis de BDNF em ratos treinados e lesionados 24 h e 15 dias, reforçam fortemente a ideia que a atividade física altera a função neuronal e assim retarda ou previne as cascatas do dano secundário que levam a desabilidade neuronal após o TCE.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufsm.br:1/11230 |
| Date | 23 August 2014 |
| Creators | Fiorin, Fernando da Silva |
| Contributors | Royes, Luiz Fernando Freire, Schetinger, Maria Rosa Chitolina, Ferreira, Ana Paula de Oliveira |
| Publisher | Universidade Federal de Santa Maria, Programa de Pós-Graduação em Ciências Biológicas: Bioquímica Toxicológica, UFSM, BR, Bioquímica |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Format | application/pdf |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSM, instname:Universidade Federal de Santa Maria, instacron:UFSM |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | 200800000002, 400, 500, 300, 500, 300, c83ec235-e54e-44ae-bea7-573d588ca183, b0dd4bca-c78c-4cef-aa26-6978e8ce3588, cba4a833-b1c5-4608-8453-7a46f671faf1, ae436338-31ec-43ba-82c4-fe0a44c1166c |
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