Exercício físico e estimulação ambiental como estratégias terapêuticas após a hipoperfusão cerebral crônica em ratos Wistar : aspectos neurais, gliais e comportamentais

Abstract

O objetivo geral deste estudo foi verificar os efeitos terapêuticos do enriquecimento ambiental e do exercício físico forçado sobre as conseqüências funcionais e cognitivas da Hipoperfusão Encefálica Crônica (HEC) em ratos Wistar. Além disso, padronizamos protocolo alternativo de HEC, a fim de aumentar a taxa de sobrevivência característica deste modelo, juntamente com a análise comportamental e imunohistoquímica do sétimo ao sexto mês após a cirugia, analisando o comportamento de neurônios e astrócitos no hipocampo. Os resultados mostraram que o protocolo modificado, ou seja, com a oclusão das carótidas realizadas com uma semana de intervalo, apresentam resultados comportamentais e morfológicos similares aos do protocolo padrão; todavia, a taxa de sobrevida dos animais no protocolo modificado é significativamente maior quando comparados ao padrão. Além disso, em ambos os protocolos, os animais hipoperfundidos apresentam um déficit cognitivo no Teste Water Maze três meses após a cirurgia, mas os grupos isquêmicos não apresentaram diferenças morfológicas quando comparados ao seus controles em relação a volume total Hipocampal e área Estriatal. Ao analisar o tempo pós- lesão do déficit cognitivo, verificamos que a HEC causa danos comportamentais a longo prazo, chegando a seis meses após o evento isquêmico. Enquanto a cognição é afetada na fase crônica, as células neuronais e astrogliais são acometidas nas fases mais agudas deste modelo, começando a aparecer morte neuronal (através da quantificação de NeuN) e astrogliose reativa (através da quantificação do imunoconteúdo de GFAP) já nos primeiros dias, permanecendo até aproximadamente 3 meses após a lesão. Após o dano estabelecido, testamos estratégias terapêuticas com o objetivo de amenizar principalmente o dano cognitivo apresentado pelos animais a partir dos três meses após cirurgia. Inicialmente foi analisado o efeito pré e pós - isquemia do exercício físico forçado através de uma esteira para ratos na memória espacial e de trabalho, através do Water Maze e bioquimicamente no estado oxidativo cerebral. Posteriormente, os mesmos parâmetros foram testados, só que com a intervenção do enriquecimnto ambiental tanto pré quanto pós-isquemia também. O modelo de hipoperfusão cerebral crônica causa como citado anteriormente, um déficit bastante importante na memória e no apredizado. Somado a isso, em relação ao estresse oxidativo, a quantidade de radicais livres e o estado de lipoperoxidação celular encontra-se bastante aumentados no hipocampo de animais submetidos a isquemia, assim como as enzimas antioxidantes. O protocolo de atividade física regular forçada (3 vezes por semana, durante 20 minutos num período de 3 meses), sobretudo nos grupos pré e pré+pós-isquemia, preveniu os efeitos cognitivos e bioquímicos da HEC. Tal reversão também ocorreu com o uso do enriquecimento ambiental realizado 3 vezes por semana, 1 hora durante 3 meses em todos os grupos estimulados.

The aim of this study was to verify the experimental therapeutic effects of environmental enrichment and forced physical exercise on the consequences of cognitive and functional chronic cerebral hypoperfusion (CCH) in Wistar rats. To do that, a CCH alternative protocol was standardized, in order to increase the survival rate of this model, together with the behavioral and immunohistochemistry analysis done up to the sixth month after the surgery, analyzing hippocampus neurons and astrocytes. Results showed that the modified protocol, with occlusion of both carotid arteries performed with a one-week interval, presents morphological and behavioral results similar to the standard protocol; however, the rate of survival after the modified protocol was significantly greater when compared to the standard one. In addition, both protocols produced ischemic animals with cognitive deficits in the Water Maze Task, three months after the surgery, however with no gross morphological lesion, as assessed by hippocampal volume and estriatal area. The cognitive deficit in CCH rats is long lasting, reaching six months after the ischemic event. While the cognition is affected in the chronic phase of hypoperfusion, the neuronal and astrogliais cells are affected in acute phases of this model; neuronal death (through quantification of NeuN) and reactive astrogliosis (through quantification of imunocontent of GFAP) are already present in the first days and remain until approximately 3 months after the lesion. We tested therapeutic strategies with the aim of alleviating mainly the cognitive damage presented by animals, as from three months after surgery. Initially, the effects of preand post-ischemia forced physical exercise in spatial and working memory, through the Water Maze Tak and oxidative stress parameters were analyzed. Subsequently, we tested the effects of environmental enrichment, both pre- and post-ischemia. The model of chronic cerebral hypoperfusion as previously mentioned, causes an important deficit in spatial learning and memory; the free radicals content and cellullar lipid peroxidation is also substantially increased in the hippocampus of animals submitted to hypoperfusion, as well as the antioxidant enzymes. Forced regular physical activity protocol (20-min, 3 times per week during 12 weeks – moderate), especially in groups pre and pre+post-ischemia, warned cognitive and biochemical preventive effects in CCH rats; the same occurred with the use of enrichment environmental performed 1- hr, 3 times per week during 12 weeks in all groups stimulated.