O Poder do Exercício Físico: FNDC5, treinamento HIIT e a luta contra o Alzheimer

De Welton Godinho

Neste livro, explore como o FNDC5 e o HIIT podem ser aliados poderosos na prevenção do Alzheimer. Descubra o segredo para uma mente saudável.

Boa Leitura!

• Idioma: Português
• Editora: Editora Dialética
• Data de lançamento: 16 de nov. de 2023
• ISBN: 9786527004929

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capaExpedienteRostoCréditos

Dedico este trabalho a Deus, a quem credito sempre o próximo passo sem temor algum, minha família maravilhosa e em especial a memória de meu pai Wellington Pereira Godinho Filho.

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente a Deus de Quem me considero um filho privilegiado, Guia dos meus caminhos e refúgio nos momentos difíceis.

À minha mãe Maria Herbênia Nogueira Godinho por toda luta para criar bem os filhos dentro de princípios de honestidade e justiça, por ensinar a meus irmãos e a mim a importância da educação.

À minha irmã Alana Nogueira Godinho, sem dúvida maior incentivadora e facilitadora no início desta caminhada ainda no mestrado após 10 anos sem contato com o mundo acadêmico.

À minha esposa Emanuele Freitas da Fontoura pelo apoio e admiração, sobretudo paciência e compreensão da ausência e momentos de presença ausente em virtude do envolvimento com o projeto.

À minha orientadora Dra. Paula Matias Soares por sua paciência e orientação em todos os momentos dessa jornada, me acompanhando na graduação, especial, ações e mestrado estando sempre disponível para ajudar na execução desse trabalho.

Ao meu amigo Dr. Francisco Sergio Lopes Vasconcelos Filho, que me permitiu acompanhar seus experimentos ainda no mestrado, abrindo as portas do LABIEX.

Aos ensinamentos da professora Dra. Vânia Marilande Ceccatto, pela orientação para entrada no doutorado, todo suporte no laboratório; em alguns momentos disponibilizando recursos próprios para que as pesquisas não fossem interrompidas, além das instruções na qualificação do trabalho.

Ao professor Dr. Rômmulo Celly Lima Siqueira, amigo de longa data que contribuiu brilhantemente na qualificação e tem minha admiração como pessoa e profissional.

Ao professor Dr. André Accioly Nogueira Machado, um ser humano sem igual que motiva e direciona de forma ímpar, que contribuiu para minha especialização, mestrado e doutorado.

À professora Dra. Stela Mirla da Silva Felipe, cujo desenvolvimento acadêmico pude acompanhar de perto no LABIEX e que além de profissional de extrema competência, estimula a todos com seu entusiasmo pela pesquisa e amor pela família.

A todo o Instituto Superior de Ciências Biomédicas e seus componentes, em um momento onde a ciência Brasileira é sistematicamente atacada por governo e mingua em busca de recursos, o Instituto coopera com cuidado às produções de cada laboratório.

Aos professores: Dr. Ariclécio Cunha de Oliveira, pelas sugestões, expertise e entusiasmo ao ceder laboratório, aparelhos e materiais para o projeto, a Dra. Claudia Ferreira Santos pela enorme humildade e disposição em ajudar com seu conhecimento sobre metodologias utilizadas na pesquisa e muitas vezes com seu laboratório e materiais, estendo os agradecimentos aos integrantes do laboratório LAFICAR e LEF pelas contribuições.

Aos integrantes do Laboratório NEMPI das Ciências Morfológicas da UFC, que tão gentilmente cederam espaço e expertise nas análises de imunohistoquímica.

Ao amigo e pesquisador Cícero Matheus Lima Amaral do Laboratório de Biotecnologia e Biologia Molecular da UECE, pela ajuda nas análises de Western Blotting.

À Dra. Juliana Osório pelas análises de expressão genética da pesquisa, disponibilizando um tempo bem restrito para colaborar com os projetos do laboratório.

In Memorian do professor Dr. Alex Ferraz, um entusiasta da temática pesquisada nesse trabalho, que ajudava nas análises, protocolos e discursões relacionadas ao exercício físico, disponibilizando horas semanais no laboratório, sem dúvida uma perda enorme em todos que tiveram o privilégio de acompanhar sua jornada em vida e cujo legado reflete nesse trabalho aqui apresentado.

A minha maravilhosa equipe de execução e iniciação cientifica, pela colaboração e disposição em ajudar em todos os momentos, em especial ao Guilherme Nizan, Isabele Dutra e Jonatas Alves que me acompanharam no início da pesquisa durante o início da pandemia de COVID 19, não deixando o projeto parar naquele momento mesmo com tantas incertezas.

A todos os demais integrantes do Laboratório de Bioquímica e Expressão Gênica (LABIEX), saindo um pouco da formalidade, esta equipe é sensacional, sempre disposta a ajudar e ensinar.

À Universidade Publica Brasileira, em especial à UECE, onde tive toda minha formação e que mesmo com o descaso político de anos ainda figura entre as melhores da América latina.

Por último, agradeço a CAPES e CNPq pelo incentivo a pesquisa, embora não tenha desenvolvido o projeto como bolsista reconheço a luta das entidades pela pesquisa e benefícios que englobam todos os projetos desenvolvidos no País.

Seja humilde para admitir seus erros, inteligente para aprender com eles e maduro para corrigi-los.

(Autor Desconhecido)

LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS

SUMÁRIO

Capa

Folha de Rosto

Créditos

1 INTRODUÇÃO

2 JUSTIFICATIVA

3 REVISÃO DE LITERATURA

3.1 A DOENÇA DE ALZHEIMER

3.2 BASES MOLECULARES DA DOENÇA DE ALZHEIMER

3.3 OS PEPTÍDEOS Β-AMILOIDE

3.4 EXERCÍCIO E DOENÇA DE ALZHEIMER

3.4.1 TREINAMENTO INTERVALADO DE ALTA INTENSIDADE

3.4.2 EFEITOS DIRETOS DOS EXERCÍCIOS – LIBERAÇÃO DE MIOCINAS

3.5 IRISINA - PROPOSTA DO MECANISMO COM IDENTIFICAÇÃO DAS MOLÉCULAS PARTICIPANTES

3.6 O FNDC5/IRISINA - EFEITOS NO SISTEMA NERVOSO E PATOLOGIA NEURODEGENERATIVAS

3.6.1 CARACTERÍSTICAS DO FNDC5/ IRISINA

3.6.2 O ALVO PARA RECEPTOR DE IRISINA

3.7 FNDC5/IRISINA – EFEITOS NO SISTEMA NERVOSO E PATOLOGIAS NEURODEGENERATIVAS

3.8 A IRISINA, EXERCÍCIOS FÍSICOS E PATOLOGIAS NEURODEGENERATIVAS

4 OBJETIVOS

4.1 GERAL

4.2 ESPECÍFICOS

5 MATERIAIS E MÉTODOS

5.1 ANIMAIS

5.2 DELINEAMENTO EXPERIMENTAL

5.3 INDUÇÃO EXPERIMENTAL DO MODELO

5.4 TESTES COMPORTAMENTAIS

5.4.1 LABIRINTO AQUÁTICO DE MORRIS

5.5 TESTE DE ESFORÇO MÁXIMO, DETERMINAÇÃO DO LIMIAR

5.5.1 PROTOCOLO DE TREINAMENTO

5.6 EXTRAÇÃO E QUANTIFICAÇÃO DO RNA

5.6.1 HOMOGENEIZAÇÃO, EXTRAÇÃO DA PORÇÃO PROTEICA E QUANTIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS

5.7 ANÁLISE HISTOLÓGICA

5.8 IMUNOHISTOQUÍMICA PARA DETECÇÃO DE FNDC5

5.9 RECURSOS COMPUTACIONAIS

5.9.1 PDB – PROTEIN DATA BANK

5.9.2 PROTEIN BLAST

5.9.3 ADT – AUTODOCKTOOLS

5.9.4 ADV – AUTODOCKVINA

5.10 ANÁLISE DE EXPRESSÃO PROTEICA

5.10.1 WESTERN BLOTTING / APP

5.11 ANÁLISE ESTATÍSTICA

6 RESULTADOS E DISCURSÃO

6.1 DOCKING MOLECULAR

6.2 COMPORTAMENTO (LABIRINTO DE MORRIS)

6.3 PROTOCOLO DE TREINAMENTO

6.3.1 ACRESCIMENTO DE CARGA (V) E CAPACIDADE FÍSICA (KM/H) COM O TREINAMENTO INTERVALADO INTENSO

6.3.2 EFEITOS HISTOLÓGICOS NO MUSCULO ESQUELÉTICO

6.3.3 ANÁLISE IMUNOHISTOQUÍMICA DO FNDC5 NO MUSCULO ESQUELÉTICO

6.3.4 ANÁLISE HIPOCAMPAL DOS EFEITOS DO TREINAMENTO E INFUSÃO DE Β-AMILOIDE NOS ANIMAIS

6.4 EXPRESSÃO GÊNICA

6.3.1 QUANTIFICAÇÃO RELATIVA DE MRNAS ITGB5

6.3.2 QUANTIFICAÇÃO RELATIVA DE MRNAS PPARGC1A (CONTINUA)

6.3.4 QUANTIFICAÇÃO RELATIVA DE MRNAS APP

6.5 ANÁLISE PROTEICA – WESTERN BLOT DE APP

6.6 ANÁLISE PROTEICA - IMUNOHISTOQUÍMICA DO FNDC5

7 CONCLUSÃO

REFERÊNCIAS

APÊNDICE A – ENERGIA DE CLUSTER DE IRINA E AVB5

APÊNDICE B– ENERGIA DE CLUSTER DE Β-AMILOIDE 1-42E ΑVΒ5

APÊNDICE C - PERÍMETROS DO MENOR DIÂMETRO DE 25 FIBRAS DE 5 ANIMAIS DE CADA GRUPO EXPERIMENTAL (N =120) (MM)

ANEXO A – PARECER COMITÊ DE ÉTICA ANIMAL UECE – CEUA

Landmarks

Capa

Folha de Rosto

Página de Créditos

Sumário

Bibliografia

1 INTRODUÇÃO

O status cognitivo pode sofrer alterações conforme interferência de variáveis como idade, fatores genéticos, nível educacional, hábitos de saúde, ocupação profissional, influência de eventos externos ou fatores celulares internos como inflamação e stress oxidativo (ZHOU et al., 2014).

Outrossim transtornos neurocognitivos leves ou severos manifestam-se com consequências bioquímicas, fisiológicas e estruturais (VASQUES; FONSECA, 2018; BELARBI et al., 2011; JOHNSON et al., 2016).

As consequências destas alterações podem caracterizar um estado de demência onde a doença de Alzheimer (DA) é a mais prevalente (cerca de 60-80% dos casos), seguida da demência vascular (20-30%) e da demência fronto temporal (10%) (FROTA et al., 2011).

A DA é caracterizada pelo acúmulo anormal de proteína β-amiloide (Aβ), que desencadeia quebra homeostática em vários sistemas fisiológicos. Trata-se de uma idiopatia de natureza genética em cerca de 5% dos casos e múltiplos fatores que originam diversas teorias nos 95% restantes (VASCONCELOS-FILHO et al., 2021a).

Várias hipóteses a respeito das bases bioquímicas da DA foram apresentadas, propondo os mecanismos celulares envolvidos na patogênese como a agregação e deposição de β-amiloide, hiperfosforilação da proteína tau, disfunção neurovascular, processos inflamatórios, estresse oxidativo, e/ou disfunção mitocondrial (FERREIRA; MASSANO, 2013).

As causas da DA são desconhecidas e sua etiologia é multifatorial, envolvendo fatores genéticos, epigenéticos e ambientais (BERTRAM; LILL; TANZI, 2010; CHOULIARAS et al., 2010). São características da doença um desequilíbrio entre a produção e a depuração do peptídeo Aβ sendo esta a hipótese amiloide, um processo chave na complexa cascata patológica da doença (VASQUES; FONSECA, 2018).

A patologia apresenta algumas características bioquímicas como hiperfosforilação da proteína tau, presença de aglomerados de proteína β amiloide insolúvel, excitoxicidade glutamatérgica, comprometimento e morte neuronal. Os sinais fisiológicos são lapsos de memória, perda da capacidade cognitiva, dificuldade de concentração, alteração da personalidade e, em casos mais graves, o comprometimento de funções fisiológicas involuntárias como a respiração por degradação neural do tronco encefálico, o que pode conduzir ao óbito (DALMAGRO; CAZARIN; ZENAIDE, 2020).

Estudos têm mostrado que o exercício físico (EF) tem efeitos positivos sistêmicos na DA por meio da indução de angiogênese e efeitos anti-inflamatórios e antioxidantes (COTMAN; BERCHTOLD, 2002; KOBILO et al., 2011), minimizando os efeitos conhecidos da doença de Alzheimer.

Outras pesquisas mostram que o exercício físico interfere bioquimicamente promovendo a neurogênese, bem como reduzindo a hiperfosforilação da proteína tau e o excesso de produção de β-amiloide (LOURENCO et al., 2019).

O exercício crônico se mostra efetivo também na redução do aglomerado no tecido cerebral de animais com características da doença, devido a mudanças no processamento e formação de β-amiloide, aumentando a via não amilodogênica e diminuindo a via amiloidogênica (VASCONCELOS-FILHO et al., 2021a).

Adicionalmente, na recente percepção que, durante o exercício, o músculo esquelético atua como sinalizador endócrino, constatou-se que a injeção de Irisina (derivado protético do FNDC5), um peptídeo que tem sua circulação plasmática aumentada neste, afeta a plasticidade sináptica dependente da atividade no giro dentado no hipocampo de ratos Wistar (MOHAMMADI et al., 2019).

Os estudos anteriormente citados foram realizados com modelos animais, que embora adequados para verificar alterações morfológicas e quantitativas em determinados sistemas podem ter algumas aplicações limitadas em relação às observadas em seres humanos.

Estudos epidemiológicos estimaram que a redução da atividade física (classificada pelo número total de atividades, horas por mês e intensidade percentual) foi associada a um aumento de 250% no risco de desenvolver DA (FRIEDLAND et al., 2001), enquanto indivíduos que praticam atividade física têm um risco significativamente reduzido de desenvolver a doença (LAURIN et al., 2001).

Em estudos clínicos percebe-se a associação positiva entre aptidão cardiorrespiratória e integridade da massa cerebral em idosos (PEREA et al., 2016). Não obstante, foi observado que idosos com disfunção cognitiva leve que praticavam exercícios físicos exibiram melhora no escore de memória que se associou à redução