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Type: Tese de Doutorado
Title: Interação entre os polimorfismos dos genes das citocinas TNF-, IL6, IL10 e BDNF e os efeitos do exercício físico em idosas
Authors: Daniele Sirineu Pereira
First Advisor: Leani Souza Maximo Pereira
First Co-advisor: Antonio Lucio Teixeira Junior
metadata.dc.contributor.advisor-co2: Danielle Aparecida Gomes Pereira
First Referee: Moises Evandro Bauer
Second Referee: Ricardo Oliveira Guerra
Third Referee: Paula Luciana Scalzo
metadata.dc.contributor.referee4: Raquel Rodrigues Britto
Abstract: O envelhecimento está relacionado a uma ativação crônica sublimiar do processo inflamatório, com aumento da produção de mediadores inflamatórios. Níveis elevados desses marcadores biológicos são preditores do declínio da função muscular e capacidade funcional na população idosa. A atividade física pode atenuar o processo inflamatório crônico decorrente do envelhecimento, no entanto, não há consenso sobre qual a modalidade e parâmetros de exercício que seriam os mais adequados para influenciar os mediadores inflamatórios. Com o aumento da idade ocorre também uma diminuição dos níveis de fatores neurotróficos os quais podem contribuir para o risco de depressão em idosos. Estudos relataram uma redução significativa dos níveis do fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) em idosos deprimidos. O exercício físico apresenta efeitos benéficos sobre a depressão e induz um aumento dos níveis de BDNF. Entretanto, pouco é conhecido sobre o padrão de produção do BDNF em resposta ao exercício no idoso. Variações genéticas funcionais, denominadas de polimorfismos de nucleotídeo único (SNPs) podem determinar diferenças na síntese e produção de mediadores inflamatórios. O objetivo geral desta tese foi comparar o efeito de dois programas de exercícios físicos, fortalecimento muscular e aeróbico, sobre os níveis plasmáticos de BDNF, receptores solúveis do fator de necrose tumoral alfa (TNF- ), interleucina-6 (IL-6), interleucina -10 (IL-10) e capacidade funcional; e, investigar se há interação entre os polimorfismos rs1800629 do gene TNF- , rs1800795 do gene da IL6 e rs1800896 do gene da IL10 com o efeito do exercício físico em mulheres idosas. Foi realizado um ensaio clínico, registrado no Registro Brasileiro de Ensaios Clínicos (ReBEC) sob identificador RBR9v9cwf, no qual participaram 451 idosas residentes na comunidade (71,03 ± 4,8 anos). As dosagens de BDNF e dos mediadores inflamatórios foram mensuradas pelo método de ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay); a genotipagem dos SNPs foi realizada pelo método TaqMan (Applied Biosystems, Foster City, CA); a capacidade funcional foi pelos testes Timed Up and Go (TUG), sentar e levantar da cadeira (TSL) e velocidade da marcha de 10 metros (VM10M). A Escala de Depressão Geriátrica foi usada para rastreamento de transtornos depressivos. A capacidade aeróbica foi avaliada pelo Teste de Caminhada de 6 minutos (TC6M) e a força muscular de membros inferiores (FMI) por meio do dinamômetro isocinético (Biodex Medical Systems Inc, USA). Foram realizados dois programas de exercícios físicos: fortalecimento muscular (GF) e aeróbico (GA), ambos com duração de dez semanas, totalizando trinta sessões, realizadas três vezes por semana. Os resultados foram apresentados em quatro estudos. No primeiro estudo foi investigado o impacto dos programas de exercício fortalecimento muscular e aeróbico sobre os níveis de BDNF e sintomas depressivos. Houve um aumento dos níveis de BDNF apenas no GF (F= 17,63, p = 0,001) e uma diminuição dos sintomas depressivos em ambos os grupos (p = 0,001). As dosagens de BDNF não se correlacionaram com a redução dos sintomas depressivos em resposta ao treinamento. No segundo estudo foi avaliado o efeito dos exercícios de fortalecimento muscular e aeróbico sobre os níveis plasmáticos dos mediadores inflamatórios sTNFR1, sTNFR2, IL-6 e IL-10, desempenho no TC6M e FMI. O programa de fortalecimento muscular diminuiu significativamente os níveis de sTNFR1 e sTNFR2 (F = 4,58, p = 0,033), mas não das citocinas IL-6 6 (F = 0,96, p = 0,326) ou IL-10 (F = 1,87, p = 0,172). Não foram observadas mudanças significativas nos níveis dos mediadores inflamatórios em resposta ao treinamento aeróbico (p>0,05). Houve aumento significativo da FM no GF (p=0,001) e aumento da distância percorrida no TC6M no GA (p=0,001). No terceiro estudo foi analisado o efeito dos níveis plasmáticos dos receptores solúveis de TNF- , IL-6 e IL-10 sobre as mudanças na funcionalidade após a intervenção. Ambos os programas de exercício promoveram aumento significativo do desempenho TUG (F = 149,8, p = 0,001); TSL (F = 151,7, p = 0,001); e VM10 (F = 63,7, p = 0,001). Os níveis plasmáticos dos mediadores inflamatórios no baseline não influenciaram os ganhos observados na CF, independentemente do tipo de exercício realizado (p>0,05). Apesar da redução dos níveis de sTNFR1 e sTNFR2 no GF, essa alteração não influenciou o desempenho das idosas nos testes funcionais. No quarto estudo a interação entre os SNPs das citocinas TNF- , IL-6 e IL-10 e o efeito do exercício foi investigada. Houve uma interaçã o significativa do SNP -308 do gene do TNF- e o efeito do exercício sobre a mobilidade das idosas, avaliada pelo TUG (F = 10,5; p = 0,001). Igualmente, foi observada interação significativa entre os genótipos dos três polimorfismos e a melhora no desempenho do TUG em resposta ao exercício (F = 13,9; p = 0,001). Idosas com a combinação dos genótipos GG do TNF- , CC+CG do IL6 -174 e GG do IL10 -1082 (baixa produção de TNF- e IL-6 e alta produção de IL-10) apresentaram uma melhora maior no desempenho do TUG quando comparado aos outros genótipos. No entanto, os SNPs analisados não influenciaram o efeito do exercício sobre os parâmetros inflamatórios. Os resultados dos estudos demonstraram que os programas de exercício de fortalecimento muscular e aeróbico constituíram intervenções efetivas para a melhora de sintomas depressivos e da CF em idosas da comunidade. No entanto, apenas o programa de fortalecimento muscular promoveu aumento dos níveis de BDNF e diminuição dos parâmetros inflamatórios em idosas da comunidade. Idosas com uma combinação de genótipos relacionada a um perfil antiinflamatório apresentaram maior percentual de melhora na mobilidade funcional, independente da modalidade de exercício realizada. Esses achados dão suporte à influência interativa de fatores genéticos e ambientais, como a prática de exercício físico, contribuindo para a melhora da CF em idosas.
Abstract: Aging is associated with a chronic low-grade inflammatory process with an elevation of the production of inflammatory mediators. High levels of these biological markers are predictors for muscle function and physical performance deterioration in the elderly. Even though physical activity can mitigate the chronic inflammatory process related to aging, there is no consensus neither on the exercise modality nor on the parameters that would be the most appropriate to influence these mediators. Aging is also related to a reduction on neutrotrophic levels that could increase the risk for depression in the elderly. Studies report a significant reduction on levels of the brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in depressed elderly. Physical activity has positive effects on depression and induces an elevation on BDNF levels. However, little is known about its pattern of production in response to exercise in the elderly. Functional genetic variations, named single nucleotide polymorphism, may lead to differences in the synthesis and production of inflammatory mediators. The general aim of this thesis was to compare the effect of two physical activity regimen, muscle strengthening exercise and aerobic exercise, in plasma levels of BDNF, soluble tumor necrosis factor alpha (TNF-) receptors, interleukin-6 (IL6), interleukin-10 (IL-10) and in physical performance; to investigate the occurrence of an interaction between TNF- rs1800629, IL6 rs1800795, IL10 rs1800896, and BDNF rs6265 and rs4923463 genes polymorphisms and the effect of physical activity in elderly women. We performed a clinical trial, registered on the Brazilian Register of Clinical Trials -Registro Brasileiro de Ensaios Clinicos (ReBEC: RBR9v9cwf), in which 451 community-dwelling older women were enrolled (71.03 ± 4.8 anos). BDNF and inflammatory mediators were measure by the ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay) method; SNP genotyping was performed by the TaqMan method (Applied Biosystems, Foster City, CA); and physical performance by the Timed Up and Go (TUG), 5-chair sit to stand from a chair, and 10-meter walk (10MWT) tests. TheGeriatric Depression Scale was selected as an instrument to screen for depressive disorders. Aerobic capacity was assessed by the 6-minute walk (6MWT) and the Shuttle Walking tests; lower limbs muscle strength, by an isokinetic dinamometer (Biodex Medical Systems Inc, USA). Two physical activity protocols were performed three times a week for ten weeks, 30 sessions in total: muscle strengthening exercise (SE) and aerobic exercise (AE). Results were shown in four different studies. In the first study we investigated the impact of both SE and AE regimen over the BDNF levels and depressive symptoms. There was a significant increase in BDNF levels only for the SE group (F= 17.63, p = 0.001) and a reduction on depressive symptoms for both groups (p = 0.001). BDNF dosages did not correlate with the decrease of depressive symptoms in response to training. The second study aimed to assess the effect of SE and AE protocols on plasma levels of the inflammatory mediators TNFR1, sTNFR2, IL-6 e IL-10, and on performance in 6MWT and muscle strength. The SE regimen significantly reduced sTNFR1 and sTNFR2 levels (F = 4.58, p = 0.033), but not the IL-6 (F = 0.96; p = 0.326) nor the IL-10 (F = 1.87, p = 0.172) cytokine levels. No significant changes were seen on the inflammatory mediators in response to AE (p > 0.05). A significant increase in muscle strength happened for the SE (p = 0.001) and an increase in the walked distance in the 6MWT for the AE protocol (p = 0.001). In the third study we analyzed the effect of plasma levels of the soluble TNF- receptors, IL-6 and IL10 on the physical performance changes after the intervention. Both exercise regimens promoted a significant increase in TUG (F = 149.8, p = 0,001); 5-chair sit to stand from a chair (F = 151.7, p = 0. 001); and 10MWT (F = 63.7, p = 0.001) performances. Baseline plasma levels of the inflammatory mediators did not have an influence on the observed effects for physical performance, regardless of the performed exercise modality (p > 0.05). Despite the reduction in sTNFR1 and sTNFR2 levels in the SE, this outcome did not influence the performance of the participants in the functional tests. Finally, we investigated the interaction between the SNPs of TNF-, IL-6 e IL-10 cytokines and the effect of exercise in the fourth study. A significant interaction between the -308 SNP of TNF- gene and the effect of exercise in mobility, assessed by TUG (F = 10.5, p = 0.001) occurred. Likewise, same interaction was observed between the three genotype polymorphisms and the improvement in TUG performance in response to intervention (F = 13.9, p = 0.001). Elderly women who had the combination of genotypes GG of TNF-, CC+CG of IL6 -174 and GG of IL10 -1082 (low production of TNF- and IL-6, high production of IL-10) presented a greater improvement in TUG performance. However, the analyzed SNPs had no influence on the effect of the exercise over the inflammatory parameters. The results of the study demonstrated that both SE and AE protocols were effective intervention to reduce depressive symptoms and physical performance in community-dwelling older women. Still, only the SE regimen promoted an elevation of BDNF levels and a reduction of inflammatory parameters in the studied sample. Elderly women with a combination of genotypes related to an anti-inflammatory profile presented a higher percentage of improvement in functional mobility, regardless of the performed exercise modality. These findings give support to the interactive influence of genetic and environmental factors, such as the practice of physical activity, contributing to improve physical performance in elderly women.
Subject: Fisioterapia para idosos
Exercícios físicos para idosos
Capacidade motora
Citocinas
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-96ZG73
Issue Date: 16-Mar-2012
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