Perfil comportamental e metabolômico hipocampal de ratos idosos submetidos ao exercício físico resistido

Abstract

The increase in life expectancy has been an increasingly noticed reality in the world population. However, the progress of longevity has not reduced or delayed the emergence of debilitating diseases typical of aging, such as dementias. So, people are aging with significant limitations on their independence and autonomy. To improve this reality, practice of physical exercise has been used as a non-drug therapeutic intervention capable of minimizing the harmful physical and cognitive impacts of aging. However, the metabolic effects that the practice of resistance physical exercise causes on the brain at advanced ages are still poorly explored. Thinking about that, this study evaluated the cognitive behaviour and concentration of 45 metabolites in the hippocampal formation of a group of elderly rats that did not exercise and a group of elderly rats that practiced resistance physical exercise. Resistance training consisted of 12 weeks of vertical ladder climbing, five times a week. Cognitive behaviour was assessed in open field, Barnes maze, elevated plus maze and inhibitory avoidance. Metabolomic profile was identified by nuclear magnetic resonance spectrometry. Our results showed that exercised animals had better indices of learning and spatial memory in Barnes maze and short and long- term aversive memories in inhibitory avoidance. As for the hippocampal metabolomic profile, elderly exercised animals presented an increased concentration of 4-aminobutyrate, acetate, aspartate, butyrate, choline, fumarate, glycerol, glycine, histidine, hypoxanthine, isoleucine, leucine, lysine, niacinamide, phenylalanine, succinate, tyrosine and valine and a reduction of adenosine and ascorbate in relation to animals that did not exercise. Results of the Barnes maze test had a positive correlation with the adenosine component and a negative correlation with histidine and tyrosine. No correlation was observed between the inhibitory avoidance assessment and the assessed metabolomic profile. These results show that the practice of resistance physical exercise improves the memory of elderly rats, and that this behavioural benefit is accompanied by changes in the hippocampal metabolomic profile.

O aumento da expectativa de vida tem sido uma realidade cada vez mais notada na população mundial. No entanto, o progresso da longevidade não reduziu ou postergou o surgimento de doenças debilitantes típicas do envelhecimento, como as demências. Portanto, as pessoas estão envelhecendo com limitações significantes para a sua independência e autonomia. Diante disso, a prática de exercício físico tem sido utilizada como uma intervenção terapêutica não medicamentosa capaz de minimizar os impactos deletérios físicos e cognitivos do envelhecimento. Entretanto, os efeitos metabólicos que a prática de exercício físico resistido causa no cérebro em idades avançadas ainda são pouco explorados. Pensando nisso, este estudo avaliou o comportamento cognitivo e a concentração de 45 metabólitos na formação hipocampal de um grupo de ratos idosos que não se exercitaram e um grupo de ratos idosos que praticaram exercício físico resistido. O treinamento resistido foi constituído de 12 semanas de escalada em escada vertical, cinco vezes por semana. O comportamento cognitivo foi avaliado em campo aberto, labirinto de Barnes, labirinto em cruz elevado e esquiva inibitória. O perfil metabolômico foi identificado por espectrometria de ressonância magnética nuclear. Nossos resultados mostraram que os animais exercitados tiveram melhores índices de aprendizagem e memória espacial em labirinto de Barnes e de memórias aversivas de curta e longa duração em esquiva inibitória. Quanto ao perfil metabolômico hipocampal, os animais idosos exercitados apresentaram uma quantidade maior dos metabólitos 4-aminobutirato, acetato, aspartato, butirato, colina, fumarato, glicerol, glicina, histidina, hipoxantina, isoleucina, leucina, lisina, niacinamida, fenilalanina, succinato, tirosina e valina e uma redução da adenosina e ascorbato e em relação aos animais que não se exercitaram. Os resultados do teste labirinto de Barnes tiveram correlação positiva com o componente adenosina e uma correlação negativa com a histidina e tirosina. Nenhuma correlação foi observada entre a avaliação de esquiva inibitória e o perfil metabolômico avaliado. Esses resultados mostram que a prática de exercício físico resistido melhora a memória de ratos idosos, e que este benefício comportamental é acompanhado por mudanças no perfil metabolômico hipocampal.