Efeito do exercício físico sobre parâmetros epileptogênicos, inflamatórios e de estresse oxidativo em modelo animal de crises epilépticas

Abstract

A epilepsia é uma condição neurológica crônica caracterizada por crises epilépticas recorrentes e espontâneas. Entre as diferentes bases etiológicas da epilepsia e das crises epilépticas estão a inflamação e o estresse oxidativo, componentes que estão presentes como causa e/ou consequência do quadro. Estudos anteriores demonstraram efeitos protetores do tratamento com fármacos anti-inflamatórios em modelos animais de crises epilépticas induzidas quimicamente, corroborando com a teoria de que a modulação da atividade imunológica pode ser benéfica para os pacientes. Por outro lado, uma vez que a refratariedade às terapias farmacológicas é alta e, muitas vezes, os pacientes sequer têm acesso aos medicamentos, novas abordagens não farmacológicas podem ser de grande auxílio. Nesse sentido, o exercício físico, cuja prática promove a diminuição de quadros inflamatórios crônicos e a mobilização de defesas antioxidantes, foi avaliado no modelo animal crônico de crises epilépticas induzidas pelo pentilenotetrazol (kindling), utilizando ratos Wistar machos de 2 meses de idade, provenientes do biotério central da Universidade (CREAL-UFRGS). As modalidadesde exercícios aeróbico, de resistência e mista foram executadas, durante 14 dias, concomitantemente à realização do protocolo de kindling. Durante esses 14 dias, os animais realizaram descanso nos dias 5 e 10 do protocolo, sem a realização de exercícios nesses momentos. Além disso, avaliou-se o possível efeito sinérgico da administração de prednisolona (1mg/kg) nos grupos exercitados. Em cada modalidade, os animais foram divididos em quatro grupos experimentais: um grupo sedentário (controle negativo e que recebeu soro fisiológico), um grupo de animais que recebeu diazepam (2mg/kg, controle positivo), um grupo de animais que apenas realizou o exercício físico e um grupo de animais que realizou o exercício físico e recebeu a prednisolona (n=8-12 por grupo). Além dos desfechos comportamentais, também foram avaliados marcadores inflamatórios e de estresse oxidativo no hipocampo e córtex dos animais. O exercício aeróbico, em intensidade moderada (60% da VO2 máxima), realizado em esteira ergométrica adaptada para roedores, durante 30 minutos por dia, à exceção dos dias de descanso, promoveu uma atenuação importante da severidade das crises epilépticas, bem como diminuição da expressão de citocinas pró-inflamatórias em nível de sistema nervoso central (SNC), demonstrando seu possível emprego no tratamento da condição. Tais resultados ocorreram tanto no grupo com tratamento concomitante com prednisolona quanto no grupo apenas exercitado, não apresentando efeito sinérgico dessa combinação. No entanto, o exercício resistido, para o qual foi utilizado aparato de escalada construído para os roedores, no qual o animal subiu com peso acoplado à sua cauda, de acordo com o próprio peso corporal (de 50% a 70% do peso corporal de cada animal), subindo de seis a oito vezes por treino, não demonstrou resultados relevantes, nem em nível de crises epilépticas nem sob o prima molecular. Já o exercício misto, que consistiu no revezamento entre exercício aeróbico e exercício de resistência, com os mesmos protocolos citados anteriormente, não foi capaz de melhorar aspectos referentes às crises epilépticas, mas promoveu a diminuição tanto de citocinas pró-inflamatórias quanto de marcadores oxidativos no SNC. Desta forma, o exercício aeróbico foi efetivo em diminuir as manifestações clínicas das crises epilépticas, enquanto as demais modalidades se demonstraram seguras clinicamente. Além disso, foram observados efeios protetores, a nível molecular, das modalidades de exercício misto e do exercício aeróbico. A administração de prednisolona não alterou os desfechos clínicos, não apresentando, portanto, efeito sinérgico aparente. Desta forma, o exercício físico, adaptado às condições clínicas do paciente e sendo acompanhado por devido profissional habilitado, pode ser um adjuvante importante no controle de crises epilépticas e na melhora da qualidade de vida dos indivíduos acometidos.

Epilepsy is a chronic neurological condition characterized by recurrent and spontaneous epileptic seizures. Among the different etiological bases of epilepsy and epileptic seizures are inflammation and oxidative stress, components that are present as a cause and/or consequence of the condition. Previous studies have demonstrated protective effects of treatment with anti-inflammatory drugs in animal models of chemically induced epileptic seizures, corroborating the theory that modulation of immunological activity can be beneficial for patients. On the other hand, since refractoriness to pharmacological therapies is high and patients often do not even have access to medications, new non-pharmacological approaches can be of great help. In this sense, the practice of physical exercise, which promotes the reduction of chronic inflammatoty conditions and mobilization of antioxidant defenses, was evaluated in the chronic animal model of epileptic seizures induced by pentylenetetrazole (kindling), using 2-month-old male Wistar rats, from the University's central vivarium (CREAL-UFRGS). Aerobic, resistance and mixed exercise modalities were performed for 14 days, simultaneously with the kindling protocol. During these 14 days, the animals rested on days 5 and 10 of the protocol, without performing exercises at these times. In addition, the possible synergistic effect of administrating prednisolone (1mg/kg) in the exercised groups was evaluated. In each modality, the animals were divided into four experimental groups: a sedentary group (negative control and receiving saline solution), a group of animals that received diazepam (2mg/kg, positive control), a group of animals that only performed physical exercise, and a group of animals that performed physical exercise and received prednisolone (n=8-12 per group). In addition to the behavioral outcomes, inflammatory and oxidative stress markers were also evaluated in the hippocampus and cortex of the animals. Aerobic exercise at moderate intensity (60% of VO2 max), performed on a treadmill adapted for rodents, for 30 minutes per day, except on rest days, significantly reduced the severity of epileptic seizures, as well as decreased the expression of pro-inflammatory cytokines in the central nervous system (CNS), demonstrating its potential use in the treatment of the condition. These results occurred both in the group with concomitant treatment with prednisolone and in the group that was just exercised, with no synergistic effect of this combination. Howeve, resistance exercise, for which a climbing apparatus designed for rodents was used, in which the animal climbed with a weight attached to its tail, according to its own body weight (from 50% to 70% of each animal's body weight), climbing six to eight times per training session, did not demonstrate relevant results, neither in terms of epileptic seizures nor from a molecular perspective. Mixed exercise, which consisted of alternating between aerobic and resistence exercise, with the same protocols mentioned above, was not able to improve aspects related to epileptic seizures, but promoted the reduction of both pro-inflammatory cytokines and oxidative markers in the CNS. Thus, aerobic exercise was effective in reducing in the clinical manifestations of epileptic seizures, while the other modalities proved to be clinically safe. In addition, protective effects were observed, at the molecular level, of mixed exercise modalities and aerobic exercise. The administration of prednisolone did not alter the clinical outcomes, therefore, showing no apparent synergistic effect. Thus, physical exercise, adapted to the patient's clinical conditions and monitored by a qualified professional, can be an important adjuvant in controlling epileptic seizures and improving the quality of life of affected individuals.