The neuroregenerative influence to treadmil exercise in striata from mice intoxicated with methamphetamine

Abstract

A Metanfetamina (METH) é uma droga estimulante muito viciante que produz toxicidade nos terminais dopaminérgicos (DAérgicos) dos Núcleos da Base, representando deste modo um grave problema de saúde. Têm sido referidas as propriedades neuroprotetoras/reparadoras do exercício físico. Este tem sido particularmente proposto como forma de tratamento para a dependência de drogas. Neste estudo procurou-se demonstrar a hipótese do exercício (tapete rolante) poder reparar as lesões dos terminais DAérgicos estriatais nos murganhos expostos a METH. 24 murganhos C57BL/6 (de 12 semanas de idade; 23-26g) foram divididos em quatro grupos: dois grupos de exercício foram submetidos a sete semanas de exercício em tapete rolante após uma administração intraperitoneal (METH 30mg/kg ou NaCl 0.9%; vol. 0.1 ml/10g); os dois grupos sedentários foram também administrados intraperitonealmente e expostos ao ambiente do tapete rolante mas sem serem submetidos ao protocolo do exercício. Os animais foram sacrificados 48 horas após o protocolo do exercício. Os níveis estriatais de dopamina (DA) e dos seus metabolitos, DOPAC e HVA, (HPLC-ECD), bem como os níveis da tirosina hidroxilase (TH; Western Blotting) foram determinados como marcadores dos terminais DAérgicos. Os níveis da proteína glial fibrilar ácida (GFAP; Western Blotting) também foram avaliados como marcadores de astrogliose induzida por lesão. Todos os valores foram expressos como média ± SEM. A análise da significância estatística para comparações múltiplas foi calculada através de two-way ANOVA e Bonferroni post-tests (tratamento x exercício); o unpaired Student's t-test foi utilizado para comparar dois grupos independentes (tratamento ou exercício), (GraphPad Prism 5.00.288). As diferenças foram consideradas significativas para P <0.05. A METH provocou uma diminuição significativa na DA e seus metabolitos e na TH no grupo Sedentário (P <0,05). No entanto, o grupo do Exercício submetido a METH tem os valores dos marcadores DAérgicos normais. Este estudo sugere que o exercício é provido The neuroregenerative influence of treadmill exercise in striata from mice intoxicated with methamphetamine - xxii - Resumo de propriedades regenerativas para os terminais DAérgicos estriatais. Contudo, o mecanismo responsável por este efeito positivo permanece desconhecido. A METH não alterou os níveis de GFAP no grupo Sedentário. Também o Exercício não produziu modificações nos níveis de GFAP. No entanto, os níveis estriatais de GFAP no grupo Exercício-METH foram significativamente mais baixos em comparação com os grupos Sedentário-METH e Exercício-Salino (P <0,05). A relevância fisiológica deste resultado requer mais estudo. Apesar destes resultados promissores necessitarem de replicação, podemos sugerir que o exercício em tapete rolante tem potencial terapêutico para produzir reparação neuronal em situações de abuso de METH.

Methamphetamine (METH) is an extremely addictive stimulant drug that produces longterm decreases in dopaminergic (DAergic) markers in the Basal Ganglia (BG), thus remaining an extremely serious health problem. Physical activity has been documented to have beneficial influence on brain function including neuroprotective/neurorepair properties. More importantly, exercise has been proposed as a treatment for drug addiction. In this study, we sought to test the hypothesis that treadmill exercise repairs the injured DAergic terminals in the striata from METH-exposed mice. A total of 24 C57BL/6 mice (12-week-old; 23-26 g) were divided into four groups: two exercised groups were submitted to a seven-week treadmill exercise regimen postintraperitoneal injection (METH 30mg/kg or NaCl 0.9%; vol. 0.1 ml/10g); the two sedentary groups were also exposed post-intraperitoneal injection to the treadmill but without exercise. The animals were sacrificed 48 hours following the exercise protocol. The striatal dopamine (DA) and its metabolites, DOPAC and HVA, (HPLC-ECD) as well as tyrosine hydroxylase (TH; Western Blotting) were determined as monoaminergic terminal markers. Glial fibrillary acidic protein (GFAP; Western Blotting) density was also measured as a marker of injury-induced astrogliosis. All values were expressed as means ± SEM and statistical significance for multiple comparisons was evaluated by two-way ANOVA and Bonferroni post-tests (treatment x exercise), and the unpaired Student's t-test was used to compare two independent groups (treatment or exercise) (GraphPad Prism 5.00.288). Differences were considered significant at P < 0.05. METH imposed a significant decrease in DA and its metabolites and in TH in the Sedentary group (P <0.05) but not in the Exercised group. This study is suggestive that exercise is provided with regenerative properties to DAergic striatal terminals. However, the mechanism responsible for this positive effect warrants further scrutiny. METH did not change GFAP levels in the Sedentary group. Moreover exercise did not impact GFAP The neuroregenerative influence of treadmill exercise in striata from mice intoxicated with methamphetamine - xx - Abstract levels either. However, GFAP levels in the Exercised-METH (EM) group were significantly lower compared to the Sedentary-METH (SM) and Exercised-Saline (ES) groups (P <0.05). The physiological relevance of this finding warrants investigation. Although these promising results call for further confirmation, one might suggest that treadmill exercise has therapeutic potential on neuronal repair in METH abuse situations.