Impacto do Exercício Físico Aeróbio nos Teores Circulantes do Fator Neurotrófico Derivado do Cérebro (BDNF)

Abstract

Intoduction: The benefits from physical exercise appear to be associated with the synthesis and release of neurotrophic substances. These substances constitute a family of dimeric growth factor proteins that are essential in the differentiation, growth, and survival of dopaminergic, cholinergic, and noradrenergic neurons of the central nervous system, and of sympathetic and sensory neurons of the peripheral nervous system. According to the extensive network of discovered and referenced neurotrophins, brain-derived neurotrophic factor (BDNF) seems to play an important role in the relationship between the brain and skeletal muscle; however, there is a lack of evidence concerning the relationship between the benefits of regular physical activity and the kinetics, quantification and distribution of the aforementioned substance - BDNF - between compartments (e.g. blood, muscle and brain). Therefore, the purpose is to study the impact of a long-term aerobic protocol (four weeks), in Wistar rats, on the peripheral and central levels of BDNF. We aim, in particular, to investigate the concentration of BDNF in the brain tissue (hippocampus and cerebral cortex) and skeletal muscle (soleus and gastrocnémios), as well as in the cerebral (jugular) and systemic (tain vein) circulation.Methods: 10 Wistar rats were randomly divided into two groups: an exercise group (n=5), subjected to a four-week progressive aerobic exercise protocol, and a second control group (n=5). Plasma samples were collected before (T0), during (T1, at week two), after the protocol (T2, at week four) and 24-hours following T2 (T3), from both the exercise and the control group. Homogeneized tissues from the muscle and brain were also analyzed following the sacrifice of animals, by ELISA.Results: Regarding brain levels, there was a significant decrease of BDNF both in the cortex and in the hippocampus of the animals belonging to the exercise group; concerning the tissue content of BDNF in the muscle, there was a significant increase in both the gastrocnémios and the soleus of the animals from the exercise group. With regard to the plasmatic values, exercise appears to have increased BDNF concentration levels in T1, compared to the control values. Circulating BDNF values returned to baseline concentration levels at T2, remaining unchanged at T3 (24 hours after the end of the physical exercise protocol).Conclusions: Aerobic exercise increased the levels of BDNF in the skeletal muscle, however it decreased the concentration levels of this neurotrophin in the two studied regions of the brain. Howbeit, the circulating values of this neurotrophic factor do not seem to reflect its tissue values following the exercise protocol, at T3. Merely analyzing BDNF plasma levels, in the context of physical exercise, seems to be insufficient to characterize the dynamics of its synthesis and consequent release.

Introdução: O benefício do exercício físico aparenta estar associado à síntese e libertação de substâncias neurotróficas. Estas substâncias constituem uma família de proteínas diméricas de fatores de crescimento, essenciais na diferenciação, crescimento e sobrevivência dos neurónios dopaminérgicos, colinérgicos e noradrenérgicos do sistema nervoso central, e dos neurónios simpáticos e sensoriais do sistema nervoso periférico. De acordo com a ampla rede de neurotrofinas descobertas e referenciadas, o fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) desempenha um importante papel na relação entre o cérebro e o músculo. Contudo, existe uma ausência de evidências no que se refere à relação entre os benefícios da prática regular de atividade física e a cinética, quantificação e distribuição de BDNF -, entre compartimentos (e.g. sangue, músculo e cérebro). Neste sentido, pretendemos estudar o impacto de um protocolo aeróbio de longa-duração (quatro semanas), em ratos Wistar, nos teores periféricos e centrais de BDNF. Pretende-se, em particular, saber qual a concentração de BDNF no tecido cerebral (hipocampo e córtex cerebral) e no músculo esquelético (solear e gastrocnémios), bem como na circulação cerebral (jugular) e sistémica (veia da cauda). Métodos: Foram utilizados 10 ratos, de estirpe Wistar, subdivididos, de forma aleatória, em dois grupos: um primeiro grupo de exercício (n=5), sujeito à prática de um protocolo progressivo de exercício aeróbio, de quatro semanas, e um segundo grupo de controlo (n=5). As colheitas plasmáticas foram recolhidas antes (T=0), durante (T=1, à segunda semana), pós-realização do protocolo (T=2, à quarta semana) e 24 horas após o T2 (T3), tanto para o grupo de exercício, como para o grupo de controlo. Os conteúdos plasmáticos, musculares e cerebrais foram analisados utilizando a técnica ELISA. Resultados: Relativamente aos teores cerebrais, ocorreu uma diminuição significativa de BDNF tanto no córtex, como no hipocampo dos animais pertencentes ao grupo de exercício; em relação ao conteúdo tecidular do BDNF no músculo, verificou-se um aumento significativo tanto no gastrocnémios, como no solear dos animais referentes ao grupo de exercício. No que concerne aos valores plasmáticos, o exercício físico aparenta ter aumentado os valores de BDNF em TI relativamente aos valores controlo. Os valores circulantes de BDNF regressaram, posteriormente, aos valores basais em T2, mantendo-se inalterados em T3 (24 horas após o fim do protocolo de exercício físico). Conclusões: O exercício aeróbio aumentou os teores de BDNF no músculo esquelético, contudo diminuiu os teores desta neurotrofina nas duas regiões analisadas do cérebro. No entanto, os valores circulantes desta neurotrofina não parecem refletir os seus teores tecidulares, após o protocolo de exercício, no T3. Recorrendo apenas à análise dos níveis plasmáticos de BDNF, no contexto do exercício físico, parece ser insuficiente para se caracterizar a sua dinâmica de síntese e consequente libertação.