Efeito do exercício físico na resposta antinociceptiva induzida por estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) em ratos submetidos a um modelo de dor neuropática

Abstract

Introdução: Dor neuropática crônica origina-se por lesão ou doença no sistema nervoso somatossensorial, e é frequentemente acompanhada por comorbidades como ansiedade, depressão, déficits cognitivos, redução na qualidade de vida, dentre outros. Além do aspecto multidimensional, a refratariedade ao tratamento farmacológico faz com que o manejo desta doença se torne um desafio. Logo, a busca por terapêuticas complementares que contribuam no tratamento da dor crônica e suas comorbidades devem ser encorajados. Objetivos: Investigar os efeitos da associação entre a estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) e exercício sobre parâmetros comportamentais e bioquímicos em ratos submetidos a um modelo de dor neuropática. Materiais e métodos: Ratos Wistar (~ 60 dias) foram inicialmente divididos em 3 grupos: controle; sham-dor e dor. A dor neuropática foi induzida pela constrição crônica do nervo isquiático esquerdo (CCI) sob anestesia com isoflurano. No 14º dia, os animais foram subdivididos em 13 grupos: controle; sham-dor; sham-dor+sham/ETCC; sham-dor+exercício; sham-dor+ETCC; sham-dor+sham/ETCC+exercício; sham-dor+ETCC+exercício; dor; dor+sham/ETCC; dor+exercício; dor+ETCC; dor+sham/ETCC+exercício; dor+ETCC+exercício. Hiperalgesia mecânica e térmica foram avaliadas pelos testes do von Frey e placa quente nos tempos: basal; 7º e 14º dias após a CCI, e imediatamente, 24h e 7 dias após os tratamentos. O comportamento do tipo ansioso foi avaliado por meio do labirinto em cruz elevado (elevated plus maze-EPM) 24h e 7 dias após a última sessão de tratamento. Do 15º ao 22º dia, os ratos receberam ETCC bimodal (0.5mA), exercício (70% VO2máx) ou a combinação de ambos uma vez ao dia por 20 minutos. Em 48h ou 7 dias após o final dos tratamentos, os ratos foram eutanasiados, e o córtex cerebral, hipocampo, tronco encefálico, medula espinhal e nervo isquiático foram coletados para dosagens de citocinas e fatores neurotróficos pela técnica de ELISA. Dados comportamentais foram analisados pela equação de estimativas generalizadas (GEE) ou ANOVA de 3 vias seguida de Bonferroni; e os resultados bioquímicos foram analisados por ANOVA de 3 ou 4 vias seguida de Bonferroni. Todos os procedimentos experimentais foram aprovados pela CEUA/HCPA: #20170061; #20180034. Resultados: Em nosso estudo observamos que a ETCC e/ou exercício físico reverteram completamente a hiperalgesia térmica em todos os períodos de tempo analisados, enquanto que a hiperalgesia mecânica foi parcialmente revertida e promoveu um efeito sinérgico em 7 dias após o término do tratamento. Em relação ao comportamento do tipo ansioso, foi observado que a ETCC combinado ao exercício aumentou o número de entradas nos braços abertos (EOA) e reduziu o tempo de permanência nos braços fechados (TCA). Do ponto de vista bioquímico, observamos que a associação entre ETCC e exercício, aumentou os níveis de BDNF (7 dias) e reduziu a IL-4 no córtex cerebral. No hipocampo, a combinação entre tratamentos desencadeou efeitos opostos ao longo do tempo, em 48h após o final dos tratamentos houve um aumento no conteúdo de BDNF, enquanto que no 7º dia, foi observado uma redução nos níveis desta neurotrofina e de TNF-α. Em relação ao tronco encefálico e medula espinhal (7 dias), a ETCC combinada ao exercício aumentou os níveis de IL-4, enquanto que no nervo isquiático houve um aumento no BDNF (48 h) e IL-10 (7 dias) promovidos pelas técnicas combinadas. Conclusão: Em resumo, nossos achados demonstram que a combinação de técnicas neuromoduladoras é eficaz em promover efeitos antinociceptivos e ansiolíticos por meio da modulação de parâmetros bioquímicos e moleculares em estruturas do sistema nervoso periférico e central. Portanto, estas terapêuticas não farmacológicas são promissoras adjuvantes no tratamento da dor crônica e suas comorbidades. Adicionalmente, é possível observar que estas técnicas promovem a modulação de parâmetros neuroquímicos de forma tecido, estado ou tempo-dependente.

Background: Neuropathic pain arises from an injury or disease in the peripheral or central nervous system, being accompanied by comorbidities such as anxiety, depression, cognitive impairments, reduction of quality of life, among others. In addition to the multidimensional aspect, the refractoriness to the pharmacological treatment makes the management of this disease a challenge. Therefore, the search for complementary therapies that add to the chronic pain treatment and its comorbidities should be encouraged. Aim: To investigate the effects of transcranial direct current stimulation (tDCS) combined with exercise on behavioral and biochemical parameters in rats subjected to a neuropathic pain model. Material and methods: Male Wistar rats (~ 60 days) were divided into 3 groups: control; sham-pain e pain. Neuropathic pain was induced by chronic constriction injury of the left sciatic nerve (CCI) under isoflurane anesthesia. On 14º day, rats were subdivided into 13 groups: control; sham-pain; sham-pain+sham/tDCS; sham-pain+exercise; sham-pain+tDCS; sham-pain+sham/tDCS+exercise; sham-pain+tDCS+exercise; pain; pain+sham/tDCS; pain+exercise; pain+tDCS; pain+sham/tDCS+exercise; pain+tDCS+exercise. Mechanical and thermal hyperalgesia were assessed by von Frey e hot plate tests at: baseline; 7º e 14º days after CCI, and immediately, 24h e 7 days after the end of treatments. Anxiety-like behavior was assessed in the elevated plus maze (EPM) at 24h e 7 days after the last treatment session. From 15th up to 22nd day, rats received bimodal tDCS (0.5mA), exercise (70% VO2max) or the combination of both once a day for 20 minutes. At 48h or 7 days after the end of treatments, rats were killed, and the cerebral cortex, hippocampi, brainstem, spinal cord and sciatic nerve were harvested for cytokines and growth factors quantification by ELISA. Behavioral data were analyzed by generalized estimate equations (GEE) or 3-way ANOVA followed by Bonferroni; whilst biochemical data were analyzed by 3 or 4-way ANOVA/Bonferroni. All experimental procedures were approved by CEUA/HCPA #20170061; #20180034. Results: In our study, it was observed that tDCS and/or physical exercise fully reverted thermal hyperalgesia in all time point assessed, while mechanical hyperalgesia was partially reverted and promoted a synergistic effect on the nociceptive threshold at 7 days after the end of treatment. Regarding anxiety-like behavior, it was noted that tDCS combined with exercise increased the number of entries in the open arms (EOA), and decreased the time spent in the closed arms (TCA). Of a biochemistry point-of-view, it was observed that the combination of tDCS and exercise, increased BDNF levels (7 days) and decreased IL-4 levels in the cerebral cortex. In the hippocampi, the combination of treatments triggered opposite effects throughout time; at 48h after the end of treatments, there was an increased BDNF levels, whilst at 7º day, it was observed a decreased BDNF and TNF-α levels. Regarding brainstem and spinal cord (7 days), the combination of both therapies increased the IL-4 levels, whilst in the sciatic nerve, there was an increased BDNF (48h) e IL-10 (7 days) levels promoted by both. Conclusion: In sum, our findings demonstrate that the combination of neuromodulatory techniques promote antinociceptive and anxiolytic-like effects. Therefore, such non-pharmacological approaches are promising adjuvants in the chronic pain management and its comorbidities. Additionally, it is possible to observe that these techniques promote the modulation of neurochemical parameters in a tissue, state or time-dependent fashion.