Envolvimento da via de sinalização intracelular mediada pela mTOR no efeito tipo-antidepressivo do exercício físico em camundongos

Abstract

A depressão é um dos transtornos psiquiátricos mais prevalentes na sociedade, causando incapacidade funcional dos indivíduos acometidos, sendo considerada um problema de saúde pública. Os efeitos benéficos promovidos pelo exercício físico sobre o sistema nervoso central (SNC) são bem reportados, sendo uma estratégia de baixo custo e fácil acesso na prevenção e no tratamento adjuvante da depressão. Contudo, não estão bem estabelecidos os mecanismos responsáveis pelo efeito antidepressivo do exercício físico, principalmente no que concerne às vias de sinalização intracelular que são ativadas pelo mesmo. Portanto, o objetivo deste estudo foi investigar se 4 semanas de exercício físico de endurance realizado 5 vezes por semana com duração de 45 minutos cada sessão produz efeito tipo-antidepressivo e se este efeito depende da ativação da via de sinalização intracelular mediada pela proteína alvo mecanístico da rapamicina em mamíferos (mTOR). Foram utilizados camundongos Swiss fêmeas, as quais foram divididos em 4 grupos experimentais: a) grupo não exercitado no qual foi administrado veículo; b) grupo exercitado no qual foi administrado veículo; c) grupo não exercitado no qual foi administrado o inibidor seletivo da mTOR (rapamicina, 0,2 nmol/sítio, i.c.v.); d) grupo exercitado no qual foi administrado rapamicina. Após 14 minutos da administração da rapamicina e do veículo, os camundongos foram submetidos ao teste do campo aberto (TCA) para avaliar possíveis alterações na atividade locomotora. Decorridos 4 minutos do TCA, os animais foram submetidos ao teste do nado forçado (TNF), teste preditivo de atividade antidepressiva. Em seguida, foi retirado o córtex pré-frontal para detecção do imunoconteúdo das formas total e fosforilada de mTOR, bem como da proteína cinase dowstream à mTOR, a p70S6K por Western Blotting. Não foram identificadas alterações nas atividades locomotoras nos grupos experimentais. Os animais submetidos ao exercício físico apresentaram uma redução do tempo de imobilidade em relação ao grupo não exercitado no TNF, o que caracteriza um comportamento tipo-antidepressivo, o qual foi prevenido pela administração da rapamicina. Os resultados sugerem que o efeito tipo-antidepressivo neste protocolo de exercício físico está relacionado com a ativação da via de sinalização da mTOR, entretanto as análises bioquímicas por Western Blotting não detectaram alterações significativas na fosforilação de mTOR e p70S6K. Apesar da ausência de alterações bioquímicas nas condições experimentais utilizadas, os resultados comportamentais desse trabalho indicam que o efeito tipo-antidepressivo do exercício físico de endurance pode envolver a ativação da via de sinalização intracelular mediada pela mTOR.

Depression is one of the most prevalent psychiatric disorders in society, causing functional impairment in the affected individuals, being considered a public health problem. The beneficial effects promoted by physical exercise on the central nervous system (CNS) are well reported, being a low cost and easy access strategy for the prevention and adjuvant treatment of depression. However, the mechanisms responsible for the antidepressant effect of physical exercise are not well established, especially regarding the intracellular signaling pathways that are activated by it. Therefore, the purpose of this study was to investigate whether 4 weeks of endurance physical exercise performed 5 times a week with a duration of 45 minutes each session produces antidepressant-like effect and whether this effect depends on the activation of the intracellular signaling pathway mediated by the mechanistic target protein of mammalian rapamycin (mTOR). Female Swiss mice were used, which were divided into 4 experimental groups: a) non-exercised group administered with vehicle; b) exercised group administered with vehicle; c) non-exercised group administered with the selective mTOR inhibitor (rapamycin, 0.2 nmol/site, i.c.v); d) exercised group administered with rapamycin. After 14 minutes of the administration of the rapamycin or vehicle, mice were submitted to the open-field test (OFT) to evaluate possible locomotor alterations. After 4 minutes, animals were submitted to the forced swimming test (FST), a predictive test of antidepressant activity. The prefrontal cortex was immediately removed for detection of total and phosphorylated mTOR, as well its dowstream protein kinase p70S6K by Western Blotting. No locomotor alterations were identified in the experimental groups. The animals submitted to physical exercise exhibited a reduction in the immobility time in relation to the non-exercised group in the FST, which characterizes an antidepressant-like behavior, which was prevented by the administration of rapamycin. Although we did not find any significant changes in the phosphorylation of mTOR and p70S6K in these experimental conditions, the behavioral results suggest that the antidepressant-like effect elicited by this exercise protocol is related to the activation of the mTOR signaling pathway.