Effects of continuous and interval training methods on skeletal muscle-brain signaling

Nos últimos anos tem sido demonstrado que a realização de exercício físico modifica positivamente a função cognitiva, com destaque para o melhor desempenho de indivíduos, fisicamente treinados, em testes que avaliam diferentes tipos de memória, sejam pessoas saudáveis ou portadores de doença neurodegenerativa. Estudos na área da ciência do esporte passaram a investigar quais seriam os mecanismos envolvidos nessa resposta, por quais vias o exercício físico exerceria seus efeitos benéficos sobre a função cognitiva. Mais recentemente a hipótese da existência de comunicação entre músculo esquelético e cérebro tem ganhado destaque. Diante do exposto, o objetivo deste estudo foi investigar a influência de dois métodos de treinamento físico, contínuo e intervalado, sobre a expressão de catepsina B no músculo esquelético e no hipocampo, fator neurotrófico derivado do cérebro e o marcador de permeabilidade da barreira hematoencefálica no hipocampo, a memória e aprendizagem espacial também foram avaliadas. Para isso, ratos Sprague Dawley com 120 dias de vida, foram divididos em três grupos: sedentário (SD n=10), treinamento contínuo (TRC n=09) e treinamento intervalado (TRI n=13). Ambos os protocolos de exercício foram realizados por cinco semanas, três vezes por semana no mesmo período do dia. As sessões tinham duração de 40 minutos de 40% a 60% da Vmax para o treinamento contínuo e 18 minutos para o treinamento intervalado, sendo de 3 x 2 minutos de 50% a 70% da Vmax, por 4 minutos de 25% a 35% da Vmax. A expressão de catepsina B no músculo esquelético e de catepsina B, fator neurotrófico derivado do cérebro (BNDF) e ocludina no hipocampo foram determinadas por western blot, a memória espacial e a aprendizagem foram avaliadas utilizando o labirinto de Barnes. O protocolo de treinamento com método intervalado induziu aumento da expressão de catepsina B em 172% no músculo esquelético em 139% no hipocampo, mas, nenhuma modificação foi observada na expressão de BDNF e de ocludina. A possível comunicação entre músculo esquelético e cérebro foi investigada por meio de testes de correlação que mostraram forte associação entre as expressões de catepsina B muscular e cerebral (r=0,77, p<0,05) e associação de grau médio entre as expressões de catepsina B e BDNF no hipocampo (r=0,57, p<0,05). Podemos concluir que o estímulo de treinamento intervalado foi o que induziu alteração significativa na expressão da miocina catepsina B no músculo e no hipocampo. Além disso, a catepsina B participa da regulação da expressão de BDNF no hipocampo uma vez que os resultados mostraram associação positiva de grau médio entre a expressão destas duas proteínas.In recent years it has been shown that physical exercise positively modifies cognitive function, with emphasis on the better performance of physically trained individuals in tests that assess different types of memory, whether healthy people or those with neurodegenerative disease. Studies in the field of sport science began to investigate the mechanisms involved in this response, through which physical exercise would exert its beneficial effects on cognitive function. More recently, the hypothesis of the existence of communication between skeletal muscle and brain has gained prominence. In view of the above, the objective of this study was to investigate the influence of two methods of physical training, continuous and interval, on the expression of cathepsin B in skeletal muscle and in the hippocampus, a brain-derived neurotrophic factor and a marker of permeability of the blood-brain barrier in the hippocampus, memory and spatial learning were also assessed. For this, Sprague Dawley rats with 120 days-old were divided into three groups: sedentary (SD n=10), continuous training (CRT n=09) and interval training (TRI n=13). Both exercise protocols were performed for 5 weeks, three times a week at the same time of day. The sessions lasted 40 minutes at 40% to 60% of Vmax for continuous training and 18 minutes for interval training, being 3 x 2 minutes at 50% to 70% of Vmax, for 4 minutes at 25% to 35 % of Vmax. The expression of cathepsin B in skeletal muscle and of cathepsin B, brain-derived neurotrophic factor (BNDF) and occludin in the hippocampus were determined by western blot, spatial memory and learning were evaluated using the Barnes maze. The training protocol with the interval method induced an increase in the expression of cathepsin B by 172% in skeletal muscle and by 139% in the hippocampus, but no changes were observed in the expression of BDNF and occludin. The possible communication between skeletal muscle and brain was investigated by means of correlation tests that showed a strong association between muscle and brain cathepsin B expressions (r=0.77, p<0.05) and a medium degree association between the expressions of cathepsin B and BDNF in the hippocampus (r=0.57, p