Please use this identifier to cite or link to this item: https://hdl.handle.net/10216/121619
Author(s): Telma Sofia Correia Bernardo
Title: Physical exercise as a preventive and therapeutic strategy against behavioral dysfunction in Alzheimer's disease.
Issue Date: 2019-07-22
Abstract: Physical exercise has been associated with neuronal protection against age-related alterations and is recommended as a preventive and therapeutic non-pharmacological strategy in the management of patients with neurodegenerative disorders, including Alzheimer's disease (AD). Due to their central role in several biological cell mechanisms and their role as key players against several pathological constrains, it is known that mitochondria may have an important association with the cross-tolerance phenomena between exercise and AD, particularly. In order to contribute to establish the state of the art and increase the scientific knowledge in this issue, the present dissertation comprises one literature review and one animal-based experimental study that were developed using an already established sporadic model of AD, the most prevalent and representative form of the disease, in opposition to the so called familiar. Herein, we intended to analyze the effects of chronic exercise, used as both preventive (before disease induction) and therapeutic (throughout and after the presence of the disease) strategies on brain cortex and hippocampus mitochondrial structural and functional alterations in a sporadic AD-like model. We also intended to evaluate, whether a chronic-endurance training program combined with an active lifestyle (mimicked here by the free access to wheel running) could delay or even prevent AD behavioral phenotyping progression. Therefore, we used in vitro mitochondrial oxygen consumption endpoints, histophotometric analysis from electron microscopy, and behavioral analysis to address our question. Our data suggest that chronic exercise improved spatial learning and memory deficits and mitigated deleterious morphological alterations characterizing AD, including diminished synapse number, severe damage scores, and injured mitochondria. Positive alterations were observed in mitochondrial oxygen consumption endpoints, including state 3, state 4, and respiratory control ratio (either using complex I or II-driven substrates) in synaptosomal and non-synaptosomal mitochondria. Moreover, our data also suggest that voluntary physical activity per se was not able to counteract the deleterious AD effects, although when accompanied by chronic endurance treadmill running (either lifelong or later-life) may be able to prevent or reverse cognitive and phenotypic impairments associated with AD. Ultimately, these findings will contribute to better understand the effects of different exercise types and timings throughout life span in the progression of the disease in this specific model, reinforcing the key role of mitochondrial adaptations in this process.
Description: O exercício físico tem sido associado à proteção neuronal contra alterações relacionadas com o envelhecimento, sendo recomendado como estratégia preventiva e terapêutica não farmacológica a pacientes com doenças neurodegenerativas, incluindo a doença de Alzheimer (AD). Dada a sua importância crucial em inúmeros mecanismos da biologia celular e o reconhecimento do seu papel enquanto organelos mediadores da proteção celular induzida pelo exercício físico face a inúmeras patologias, é expectável que as mitocôndrias possam ter um envolvimento importante nos fenómenos de tolerância cruzada entre exercício e AD. Na perspetiva de estabelecer o "estado da arte" e acrescentar conhecimento em torno desta problemática, a presente dissertação compreende uma revisão de literatura e um estudo experimental, realizado com animais, que foi desenvolvido utilizando um modelo esporádico já estabelecido da AD, a forma mais representativa na população, em oposição à designada familiar. Aqui, pretendemos analisar os efeitos do exercício físico crónico, utilizado tanto como estratégia preventiva (antes da indução da doença), como terapêutica (durante e após a doença) nas alterações estruturais e funcionais a nível mitocondrial no córtex cerebral e no hipocampo de um modelo de AD esporádico. Também pretendemos avaliar se, um programa crónico de treino de endurance combinado com um estilo de vida ativo (mimetizado aqui pelo acesso à roda-livre), poderia retardar ou mesmo impedir a disfunção comportamental intrínseca à AD. Nos nossos trabalhos, foram utilizados parâmetros determinados in vitro em mitocôndrias isoladas, associados ao consumo de oxigênio mitocondrial, análise histofotométrica decorrente de microscopia eletrónica e análise comportamental. Os resultados sugerem que o exercício físico melhorou a orientação espacial e os défices de memória e mitigou as alterações morfológicas ultra-estruturais deletérias que caracterizam a AD, incluindo a diminuição do número de sinapses e elevado dano mitocondrial. Foram observadas adaptações benéficas nos parâmetros de consumo de oxigênio mitocondrial, incluindo no estado 3, estado 4 e no índice de controlo respiratório, utilizando substratos para os complexos I e II, em mitocôndrias de sinaptossomas e extra-sinaptossomais. Adicionalmente, os nossos resultados também sugerem que a atividade física voluntária, isoladamente, não foi capaz de neutralizar os efeitos deletérios da AD, embora quando acompanhada pela realização crónica de corrida de endurance em tapete rolante (ao longo da vida ou numa fase mais tardia) pode ser capaz de prevenir ou reverter défices cognitivos e fenotípicos associados à doença. Em suma, estas observações contribuirão com conhecimento adicional para melhor compreender os efeitos de diferentes tipos e timings de exercício ao longo da vida na progressão da doença neste modelo específico, reforçando o papel fundamental das adaptações mitocondriais nesse processo. PALAVRAS-CHAVE: DEMÊNCIA, FITNESS MITOCONDRIAL, TREINO ENDURANCE, MELHORIA DA APRENDIZAGEM, MODELO ANIMAL
Subject: Ciências da saúde
Health sciences
Scientific areas: Ciências médicas e da saúde::Ciências da saúde
Medical and Health sciences::Health sciences
URI: https://hdl.handle.net/10216/121619
Document Type: Tese
Rights: openAccess
Appears in Collections:FADEUP - Tese

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
344549.pdfPhysical exercise as a preventive and therapeutic strategy against behavioral dysfunction in Alzheimer's disease.1.9 MBAdobe PDFThumbnail
View/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.