O exercício físico reduz as discinesias induzidas por L-DOPA: investigação da neuroproteção e das modificações na metaplasticidade estriatal

Abstract

A doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa que afeta aproximadamente 1% da população acima de 65 anos. A doença tem caráter progressivo associada inicialmente a sintomas não motores seguidos de sintomas motores. Desde a descrição da doença existe uma crescente busca de terapias farmacológicas e não farmacológicas visando minimizar os seus sinais e sintomas. O tratamento com L-DOPA, iniciado na década de 1960, continua sendo o principal fármaco usado para o alívio dos sintomas motores da DP. Entretanto, após o tratamento crônico durante 3-5 anos, é observada uma perda da eficácia clínica da L-DOPA e o aparecimento de efeitos colaterais, destacando-se as discinesias induzidas por L-DOPA (LIDs). As LIDs representam um grande desafio para a comunidade médica e acadêmica, que procuram uma maior compreensão de seus mecanismos e a busca por agentes antidiscinéticos. Nas últimas duas décadas, um número crescente de trabalhos clínicos e experimentais em modelos animais tem sugerido o potencial do exercício físico como um agente paliativo ou adjuvante na DP. A principal contribuição científica dos resultados desta tese é demonstrar que o exercício físico em esteira pode reduzir as LIDs em camundongos. Entretanto, este efeito é dependente da dose de 6-hidroxidopamina (6-OHDA) utilizada para a indução do modelo de DP, linhagem de camundongos, tipo e intensidade do exercício. No primeiro bloco experimental foi realizada uma curva dose-resposta de L-DOPA em camundongos Swiss albinos, e foi determinada que a dose de 50 mg/kg seria suficiente para induzir um alto escore de LIDs. No segundo bloco experimental, o protocolo de quatro semanas de exercício físico em esteira em camundongos Swiss albinos injetados unilateralmente com 6-OHDA (10 µg) no estriado dorsolateral foi capaz de diminuir o escore de LIDs e melhorar o comportamento motor, avaliado nos testes do cilindro, de exaustão e no rotarod. Através da técnica de Western blot, foi observado nesses animais um aumento no imunoconteúdo estriatal dos marcadores dopaminérgicos tirosina hidroxilase (TH) e transportador de dopamina (DAT) e do fator neurotrófico derivado da glia (GDNF). No terceiro bloco experimental, o protocolo de quatro semanas de exercício físico em esteira em camundongos C57BL/6 injetados unilateralmente com 6-OHDA (12 µg) no estriado dorsolateral reduziu o escore de discinesias e atenuou os prejuízos motores dos animais no teste do cilindro. No entanto, o exercício físico não reverteu as alterações de plasticidade cortico-estriatal observadas em animais discinéticos, bem como não alterou a redução do imnunoconteúdo de TH no estriado lesionado com 6-OHDA. Por fim, os resultados de experimentos de eletrofisiologia cortico-estriatal em fatias de animais naive mostraram que a dopamina na concentração de 50 µM modificou o padrão de plasticidade para LTP, semelhante aos animais tratados cronicamente com L-DOPA. Em conjunto, os resultados desta tese indicam o potencial do exercício físico como um agente modificador das LIDs em animais hemiparkinsonianos, além de diminuir os comprometimentos motores. No entanto, estudos adicionais são necessários para confirmar o envolvimento de mecanismos neuroprotetores e modificações na plasticidade cortico-estriatal nos efeitos antidiscinéticos do exercício físico.

Abstract: Parkinson's disease (PD) is a neurodegenerative disease that affects approximately 1% of the population over 65 years. The progression of PD is initially associated with non-motor symptoms followed by motor symptoms. Since the first description of the disease there is an increasing interest for pharmacological and non-pharmacological agents to counteract PD signs and symptoms. L-DOPA treatment, which began in the 1960s, is still the main drug used in the treatment of PD. However, after the chronic treatment with L-DOPA during 3-5 years, there is a decrease of L-DOPA efficacy and the appearance of relevant side effects including the L-DOPA-induced dyskinesia (LIDs). Over the last two decades, a growing number of clinical and experimental studies have suggested the potential of physical exercise as a palliative or adjunctive agent in PD. The results of this thesis demonstrate that physical exercise on treadmill can reduce LIDs. However, the antidiskinetic effects of exercise are dependent of the 6-OHDA dose, mouse strain and type and intensity of exercise. We first performed a dose-response curve of L-DOPA in Swiss albino mice, and it was determined that the dose of 50 mg/kg would be sufficient to induce a high LID score. In the second experimental block, the protocol of four weeks in treadmill exercise in Swiss albino hemiparkinsonian mice (6-OHDA, 10 µg), was able to decrease the LID score and improved motor behavior in the cylinder, maximal load and rotarod tests. Western blot analysis also revealed increased TH, DAT and GDNF density in the striatum of exercised mice. In a third experimental block, in C57BL/6 hemiparkinsonian mice (6-OHDA, 12 µg) the treadmill exercise protocol was able to decrease the dyskinesia score, improve motor behavior in cylinder test, but did not reverse the corticostriatal plasticity alterations observed in dyskinetic animals. Immunohistochemistry analysis revealed that, differently from the first model, exercise failed to protect against the reduction of striatal TH imunnocontent. Interestingly, corticostriatal electrophysiology experiments on slices of naive animals showed that dopamine, at 50 µM, modified the plasticity pattern for LTP, similar to animals treated chronically with L-DOPA. These results reinforce the potential of physical exercise as a modifying agent in PD, attenuating LIDs and motor impairments in hemiparkinsonian mice. However, further studies are necessary to confirm the role of neuroprotective and corticostriatal plasticity mechanisms in the antidiskinetic effects of exercise.