Exercício físico agudo e permeabilidade da barreira-hematoencefálica

Abstract

INTRODUÇÃO: Exercício físico de grande intensidade é comum em diversos desportos. Hoje em dia, mais do que nunca, a atividade física é reconhecida e aceite como uma estratégia comportamental para melhorar os parâmetros de saúde. Embora o exercício extenuante cause stress oxidativo no músculo e noutros tecidos, não se encontram na literatura certezas sobre se este pode ou não gerar stress oxidativo nas células cerebrais. Por outro lado, substâncias dopantes ganharam grande popularidade em desportos de competição, apesar do facto de poderem ser tóxicas para vários órgãos, incluindo o cérebro. Algumas substâncias, como as anfetaminas, podem facilmente atingir o cérebro atravessando a barreira hemato-encefálica (BHE), e podem também ter um efeito direto na função da BHE. Sabe-se que esta barreira protege o cérebro contra moléculas nocivas e organismos patológicos, e é também responsável por manter a homeostase. A sua disfunção pode ter consequências graves, tais como o dano irreversível de células cerebrais, o que por sua vez pode originar alterações neurológicas e psiquiátricas. Os principais responsáveis pela integridade desta barreira, são as junções intercelulares oclusivas e as junções aderentes, que controlam a via paracelular através da BHE. As junções aderentes são constituídas por proteínas transmembranares, como a claudina e a ocludina, e por proteínas intracelulares, como zonula occludens. A claudina-5, a proteína de menor peso molecular (24 kDa), é a principal e primeira responsável pela integridade da BHE, e a ocludina (64 kDa) é responsável por um suporte adicional. Tendo em conta que não há nenhuma informação sólida sobre a relação entre o exercício físico e estas proteínas, o presente trabalho teve como objetivo estudar as alterações destas proteínas durante um episódio de exercício físico agudo MÉTODOS: Neste estudo foram utilizados ratos Wistar, machos e jovens adultos com 8 semanas de idade. Metade dos animais foram submetidos a um programa agudo de exercício físico (corrida forçada num tapete rolante durante 35 min, com 20 cm / s de velocidade e com 15º de inclinação - grupo de exercício), e a outra metade não foi submetida ao protocolo de exercício (grupo controlo). Os ratos do grupo experimental foram sacrificados imediatamente após o exercício, e os ratos do grupo controlo foram sacrificados no minuto anterior. Em seguida, as possíveis alterações nos níveis proteicos da ocludina e claudina-5 no córtex frontal, estriado e hipocampo foram analisados pela técnica de western blot. RESULTADOS: Em relação à claudina-5 não se verificaram diferenças significativas entre os grupos controlo e exercício nas três regiões cerebrais estudadas. Nos níveis de ocludina também não existiram diferenças significativas, quer no córtex frontal quer no hipocampo. No entanto, houve uma diminuição significativa dos níveis de ocludina no estriado, no grupo de exercício quando comparado com o grupo controlo. DISCUSSÃO: Os nossos resultados sugerem que pode haver um aumento da permeabilidade da BHE durante o exercício físico agudo. Isto pode levar à entrada no cérebro de substâncias nocivas, e consequentemente prejudicar a sua função normal, nomeadamente a nível do sistema dopaminérgico estriatal.

Introduction: Sports with intensive physical activity are performed around the world. Nowadays, more than ever, physical activity is widely accepted as a behavioral strategy to enhance health. Although exhaustive exercise causes oxidative stress in muscle and other tissues, references are conflicting whether or not strenuous exercise could generate oxidative stress in the brain. On the other hand, doping substances have gained a great popularity in competition sports, despite the fact that they can be toxic to the brain. Some drugs, like amphetamines, can easily reach the brain by crossing the blood-brain barrier (BBB) but can also have a direct effect in BBB function. It is known that this barrier protects the brain against hazardous molecules and pathological organisms, and is also responsible for maintaining the homeostasis. Its dysfunction can lead to several and harmful consequences, such as irreversible damage of brain cells, that may originate neurological and psychiatric abnormalities. The intercellular junctions, tight (TJs) and adherens junctions (AJs), are the main responsible for the barrier integrity since they control the paracellular pathway across BBB. TJs are constituted by transmembrane proteins, like claudin and occludin, and by intracellular proteins, like zonula occludens (ZO) proteins. Claudin-5, the smallest protein (24 kDa), is responsible for the primary seal of the BBB, and occludin (64 kDa) is responsible for additional support. Taking into account that there is no solid information regarding exercise and these TJs proteins, the present work aims to study alterations of these proteins during an acute physical exercise. Methods: Young adult male Wistar rats (8 weeks old) were used. Half of them were subjected to an acute exercise program (forced running in a treadmill for 35 min, with a 20 cm/s speed and a 15º of inclination - exercise group), and the other half was not subjected to exercise (control group). The rats of the experimental group were sacrificed just after the exercise, being the rats of the control group sacrificed the minute before. Then, the possible alterations in the protein levels of occludin and claudin-5 in frontal cortex, striatum and hippocampus were analysed by western blot. Results: We concluded that regarding claudin-5 there were no significant differences between exercise and control groups in the three cerebral regions studied. In addition, there were no significant changes of occludin protein levels in the frontal cortex and hippocampus. However, there was a significant decrease of occludin protein levels in the striatum in the exercise group when compared with the control. Discussion: Our results may suggest an increase of the BBB permeability during the acute physical exercise, which may lead to the entry of harmful substances into the brain and consequently impair the normal brain function, in particular the striatal dopaminergic system.