Epigenetic marks are modulated by gender and time of the day in the hippocampi of adolescent rats : a preliminary study

Although the involvement of gender in epigenetic machinery in peripheral tissues during the neonatal period has been suggested, the gender-related epigenetic profile of brain areas during the adolescent period is rarely exploited. Furthermore, the influence of time of day on hippocampal acetylation marks has been demonstrated in young adult and aged rats; however, there are no studies reporting epigenetic changes in the adolescent period. Therefore, this study aimed to investigate the effects of gender on hippocampal DNA methyltransferase 1 content and histone deacetylase (HDAC) activity of adolescent rats at different time points, specifically early morning and afternoon. Both epigenetic markers increased significantly in the hippocampi of female rats compared to the male group, an indicator of reduced transcriptional activity. In addition, HDAC activity during the early morning was higher compared to afternoon groups in both male and female rats, while DNA methyltransferase 1 content was not altered by the time of day. Our findings demonstrate that hippocampal DNA methylation and histone acetylation status can be influenced by gender during the adolescent period, while the time of the day impacts HDAC activity

Paternal physical exercise modulates global DNA methylation status in the hippocampus of male rat offspring

It is widely known that maternal physical exercise is able to induce beneficial improvements in offspring cognition; however, the effects of paternal exercise have not been explored in detail. The present study was designed to evaluate the impact of paternal physical exercise on memory and learning, neuroplasticity and DNA methylation levels in the hippocampus of male offspring. Adult male Wistar rats were divided into two groups: sedentary or exercised fathers. The paternal preconception exercise protocol consisted of treadmill running, 20 minutes daily, 5 consecutive days per week for 22 days, while the mothers were not trained. After mating, paternal sperm was collected for global DNA methylation analysis. At postnatal day 53, the offspring were euthanized, and the hippocampus was dissected to measure cell survival by 5-bromo-2′-deoxiuridine and to determine the expression of synaptophysin, reelin, brain-derived neurotrophic factor and global DNA methylation levels. To measure spatial memory and learning changes in offspring, the Morris water maze paradigm was used. There was an improvement in spatial learning, as well as a significant decrease in hippocampal global DNA methylation levels in the offspring from exercised fathers compared with those from sedentary ones; however, no changes were observed in neuroplasticity biomarkers brain-derived neurotrophic factor, reelin and 5-bromo-2′-deoxiuridine. Finally, the global DNA methylation of paternal sperm was not significantly changed by physical exercise. These results suggest a link between paternal preconception physical activity and cognitive benefit, which may be associated with hippocampal epigenetic programming in male offspring. However, the biological mechanisms of this modulation remain unclear

Modulação do exercício físico sobre mecanismos epigenéticos em encéfalos de ratos em diferentes fases do desenvolvimento

A epigenética é considerada como a interface entre os componentes genéticos, o ambiente externo e o estilo de vida. Estudos recentes sugerem uma relação entre o processo de envelhecimento cerebral e o desequilíbrio de mecanismos epigenéticos, contudo, estes dados ainda não são conclusivos. Ainda, tem sido demonstrado que o exercício físico parece alterar marcadores epigenéticos em hipocampo de ratos adultos jovens. Sabe-se que o grau de neuroplasticidade varia com a idade e que as estruturas encefálicas podem responder diferentemente à exposição ao exercício. Assim, este trabalho teve como objetivo central investigar o impacto do exercício físico sobre parâmetros epigenéticos em hipocampo e estriado de ratos Wistar em diferentes fases do desenvolvimento. Na primeira etapa, avaliou-se os efeitos do processo de envelhecimento e do exercício físico sobre parâmetros de metilação, conteúdo das enzimas DNA metiltransferase 1 (DNMT1) e DNA metiltransferase 3b (DNMT3b) e níveis de metilação da histona H3-K9 em hipocampos de ratos Wistar adultos jovens (3 meses) e envelhecidos (20 meses). Os animais foram submetidos a diferentes protocolos de exercício físico: sessão única, que constituiu em corrida em esteira durante 20 minutos, ou treinamento crônico, caracterizado pela corrida em esteira por 20 minutos durante duas semanas. Ainda, no intuito de verificar os efeitos agudos e tardios do exercício, os animais foram decapitados 1 ou 18 horas após a sessão única ou o último treino do protocolo crônico. Observou-se um perfil de hipometilação global nos animais envelhecidos, uma vez que este grupo apresentou uma redução no conteúdo hipocampal da enzima DNMT1 e nos níveis de metilação da histona H3-K9. A sessão única de exercício reduziu agudamente o conteúdo hipocampal das enzimas DNMT1 e DNMT3b no grupo adulto jovem, um indicativo de aumento da atividade transcricional e expressão gênica. No entanto, não afetou estes marcadores no grupo envelhecido. Além disto, a sessão única de exercício induziu uma redução nos níveis de metilação da histona H3-K9 no grupo adulto jovem, enquanto que, no grupo envelhecido induziu um aumento neste parâmetro em ambos os tempos testados. Ainda, o protocolo crônico reduziu de forma persistente este parâmetro no grupo adulto jovem, mas não alterou em ratos envelhecidos. Na segunda etapa, analisou-se o efeito destes mesmos protocolos de exercício sobre a atividade global da enzima Histona Desacetilase (HDAC) em estriado de ratos Wistar em diferentes fases do desenvolvimento, adolescentes (25 dias), adultos jovens (3 meses) e envelhecidos (20 meses). A sessão única de exercício induziu efeitos persistentes na atividade da HDAC nos adolescentes, visto que o grupo exercitado apresentou uma diminuição neste parâmetro em ambos os tempos testados, sugerindo um aumento nos níveis de acetilação de histonas e ativação da maquinaria transcricional. No entanto, o exercício não alterou a atividade desta enzima nos demais grupos, ratos adultos jovens e envelhecidos. Estes resultados sugerem que o exercício físico moderado de corrida em esteira é capaz de induzir mudanças epigenéticas em encéfalo de ratos, o que pode alterar a atividade transcricional, e assim, modular a expressão de genes específicos envolvidos com a função cerebral. Além disso, demonstramos que a modulação epigenética em resposta ao exercício ocorre de forma protocolo e idade-dependentes.Epigenetics is considered as the interface between the genetic components, the external environment and lifestyle. Recent studies suggest a relationship between the brain aging process and the imbalance of epigenetic mechanisms, however, these data are not conclusive. Moreover, it has been shown that exercise seems to alter epigenetic markers in the hippocampus of adult rats. It is known that the neuroplasticity degree varies with age and that the brain structures may respond differently to exercise exposure. Therefore, this work was mainly aimed to investigate the impact of physical exercise on epigenetic parameters in the hippocampus and striatum of rats at different stages of development. In the first moment, we evaluated the effects of the aging and exercise on methylation parameters, DNA methyltransferase 1 (DNMT1) and DNA methyltransferase 3b (DNMT3b) content and histone H3-K9 methylation levels in hippocampi from young adult (3 months) and aged (20 months) Wistar rats. The animals were subjected to different exercise protocols: a single session, which consisted in running on a treadmill for 20 minutes, or chronic training, characterized by running on a treadmill for 20 minutes during two weeks. Moreover, in order to examine the acute and delayed effects of exercise, the animals were decapitated 1 or 18 hours after the single session or the last training session of chronic protocol. It was observed a global hipomethylation profile in the aged animals, since this group showed a reduction on hippocampal DNMT1 enzyme content and on histone H3-K9 methylation levels. The single exercise session acutely reduced hippocampal content of DNMT1 and DNMT3b enzymes in the young adult group, an indicative of increased transcriptional activity and gene expression. However, did not affect these markers in the aged group. Furthermore, the single exercise session induced a reduction on histone H3-K9 methylation levels in the young adult group, while in the aged group, increased this parameter in both tested times. Moreover, the chronic protocol also reduced persistently this parameter in the young adult group, but did not alter in the aged rats. In the second moment, it was analyzed the effect of these same exercise protocols on the global enzyme Histone Deacetylase (HDAC) activity in the striatum of Wistar rats at different stages of development, adolescents (25 days), young adult (3 months) and aged (20 months). The single exercise session induced persistent effects on HDAC activity in the adolescents, given that the exercised group showed a decrease in this parameter in both time points evaluated, suggesting increased levels of histone acetylation and transcriptional machinery activation. However, the exercise did not alter this enzyme activity in the other groups, young adult and aged rats. These results suggest that moderate exercise treadmill running it is able to induce epigenetic changes in rat brain, which might alter the transcriptional activity, and thus might modulate the expression of specific genes involved with the brain function. Furthermore, we demonstrated that epigenetic modulation in response to exercise occurs in a protocol and age-dependent manner

Modulação do exercício físico sobre mecanismos epigenéticos em encéfalos de ratos em diferentes fases do desenvolvimento

A epigenética é considerada como a interface entre os componentes genéticos, o ambiente externo e o estilo de vida. Estudos recentes sugerem uma relação entre o processo de envelhecimento cerebral e o desequilíbrio de mecanismos epigenéticos, contudo, estes dados ainda não são conclusivos. Ainda, tem sido demonstrado que o exercício físico parece alterar marcadores epigenéticos em hipocampo de ratos adultos jovens. Sabe-se que o grau de neuroplasticidade varia com a idade e que as estruturas encefálicas podem responder diferentemente à exposição ao exercício. Assim, este trabalho teve como objetivo central investigar o impacto do exercício físico sobre parâmetros epigenéticos em hipocampo e estriado de ratos Wistar em diferentes fases do desenvolvimento. Na primeira etapa, avaliou-se os efeitos do processo de envelhecimento e do exercício físico sobre parâmetros de metilação, conteúdo das enzimas DNA metiltransferase 1 (DNMT1) e DNA metiltransferase 3b (DNMT3b) e níveis de metilação da histona H3-K9 em hipocampos de ratos Wistar adultos jovens (3 meses) e envelhecidos (20 meses). Os animais foram submetidos a diferentes protocolos de exercício físico: sessão única, que constituiu em corrida em esteira durante 20 minutos, ou treinamento crônico, caracterizado pela corrida em esteira por 20 minutos durante duas semanas. Ainda, no intuito de verificar os efeitos agudos e tardios do exercício, os animais foram decapitados 1 ou 18 horas após a sessão única ou o último treino do protocolo crônico. Observou-se um perfil de hipometilação global nos animais envelhecidos, uma vez que este grupo apresentou uma redução no conteúdo hipocampal da enzima DNMT1 e nos níveis de metilação da histona H3-K9. A sessão única de exercício reduziu agudamente o conteúdo hipocampal das enzimas DNMT1 e DNMT3b no grupo adulto jovem, um indicativo de aumento da atividade transcricional e expressão gênica. No entanto, não afetou estes marcadores no grupo envelhecido. Além disto, a sessão única de exercício induziu uma redução nos níveis de metilação da histona H3-K9 no grupo adulto jovem, enquanto que, no grupo envelhecido induziu um aumento neste parâmetro em ambos os tempos testados. Ainda, o protocolo crônico reduziu de forma persistente este parâmetro no grupo adulto jovem, mas não alterou em ratos envelhecidos. Na segunda etapa, analisou-se o efeito destes mesmos protocolos de exercício sobre a atividade global da enzima Histona Desacetilase (HDAC) em estriado de ratos Wistar em diferentes fases do desenvolvimento, adolescentes (25 dias), adultos jovens (3 meses) e envelhecidos (20 meses). A sessão única de exercício induziu efeitos persistentes na atividade da HDAC nos adolescentes, visto que o grupo exercitado apresentou uma diminuição neste parâmetro em ambos os tempos testados, sugerindo um aumento nos níveis de acetilação de histonas e ativação da maquinaria transcricional. No entanto, o exercício não alterou a atividade desta enzima nos demais grupos, ratos adultos jovens e envelhecidos. Estes resultados sugerem que o exercício físico moderado de corrida em esteira é capaz de induzir mudanças epigenéticas em encéfalo de ratos, o que pode alterar a atividade transcricional, e assim, modular a expressão de genes específicos envolvidos com a função cerebral. Além disso, demonstramos que a modulação epigenética em resposta ao exercício ocorre de forma protocolo e idade-dependentes.Epigenetics is considered as the interface between the genetic components, the external environment and lifestyle. Recent studies suggest a relationship between the brain aging process and the imbalance of epigenetic mechanisms, however, these data are not conclusive. Moreover, it has been shown that exercise seems to alter epigenetic markers in the hippocampus of adult rats. It is known that the neuroplasticity degree varies with age and that the brain structures may respond differently to exercise exposure. Therefore, this work was mainly aimed to investigate the impact of physical exercise on epigenetic parameters in the hippocampus and striatum of rats at different stages of development. In the first moment, we evaluated the effects of the aging and exercise on methylation parameters, DNA methyltransferase 1 (DNMT1) and DNA methyltransferase 3b (DNMT3b) content and histone H3-K9 methylation levels in hippocampi from young adult (3 months) and aged (20 months) Wistar rats. The animals were subjected to different exercise protocols: a single session, which consisted in running on a treadmill for 20 minutes, or chronic training, characterized by running on a treadmill for 20 minutes during two weeks. Moreover, in order to examine the acute and delayed effects of exercise, the animals were decapitated 1 or 18 hours after the single session or the last training session of chronic protocol. It was observed a global hipomethylation profile in the aged animals, since this group showed a reduction on hippocampal DNMT1 enzyme content and on histone H3-K9 methylation levels. The single exercise session acutely reduced hippocampal content of DNMT1 and DNMT3b enzymes in the young adult group, an indicative of increased transcriptional activity and gene expression. However, did not affect these markers in the aged group. Furthermore, the single exercise session induced a reduction on histone H3-K9 methylation levels in the young adult group, while in the aged group, increased this parameter in both tested times. Moreover, the chronic protocol also reduced persistently this parameter in the young adult group, but did not alter in the aged rats. In the second moment, it was analyzed the effect of these same exercise protocols on the global enzyme Histone Deacetylase (HDAC) activity in the striatum of Wistar rats at different stages of development, adolescents (25 days), young adult (3 months) and aged (20 months). The single exercise session induced persistent effects on HDAC activity in the adolescents, given that the exercised group showed a decrease in this parameter in both time points evaluated, suggesting increased levels of histone acetylation and transcriptional machinery activation. However, the exercise did not alter this enzyme activity in the other groups, young adult and aged rats. These results suggest that moderate exercise treadmill running it is able to induce epigenetic changes in rat brain, which might alter the transcriptional activity, and thus might modulate the expression of specific genes involved with the brain function. Furthermore, we demonstrated that epigenetic modulation in response to exercise occurs in a protocol and age-dependent manner

Efeito de diferentes protocolos de exercício na atividade das enzimas histona acetiltransferase e histona desacetilase em hipocampo de ratos

O exercício físico moderado e regular é considerado uma estratégia neuroprotetora promissora. Os mecanismos pelos quais o exercício físico altera a função cerebral não foram completamente esclarecidos. Nossa hipótese de trabalho foi que estas propriedades neuroprotetoras estejam relacionadas com o remodelamento da cromatina, especificamente alterando os níveis de acetilação de histonas através da modulação da atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC). O objetivo do estudo foi investigar o efeito do exercício na atividade da Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) em hipocampo de ratos em diferentes tempos após o treinamento. Ratos Wistar machos adultos foram distribuídos em um grupo não-exercitado (sedentário) e um grupo exercitado em diferentes protocolos: sessão única de exercício (corrida de 20 min) e treinamento crônico de exercício (corrida de 20 min, uma vez por dia, durante duas semanas). Os efeitos do exercício na atividade da Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) foram mensurados imediatamente, 1 h e 18 h após a sessão única ou após a última sessão do treinamento crônico de exercício, utilizando kits ELISA específicos. A sessão única de exercício reduziu a atividade da Histona Desacetilase (HDAC) e aumentou a atividade da Histona Acetiltransferase (HAT), bem como aumentou o balanço HAT/HDAC em hipocampos de ratos, imediatamente e 1 h após o exercício, indicando um estado de hiperacetilação de histonas. O treinamento crônico não alterou a atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC). As atividades das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) foram influenciadas pelo ritmo circadiano, uma vez que o balanço HAT/HDAC foi significativamente menor durante o período da manhã em comparação ao período da tarde. O exercício físico alterou a atividade das enzimas Histona Acetiltransferase (HAT) e Histona Desacetilase (HDAC) em hipocampos de ratos Wistar, apresentando efeito de curta duração.Regular and moderate exercise has been considered a promising neuroprotective strategy. The mechanisms by which physical exercise alters brain function are not completely clear. Our work hypothesis was that these neuroprotective properties could be related to chromatin remodeling, specifically altering the histone acetylation levels through modulation of Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzyme activities. The aim of the work was to investigate the effect of exercise on Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) activities in rat hippocampus at different times after treadmill exercise. Adult male Wistar rats were assigned to a non-exercised (sedentary) group and an exercised group on different protocols: a single session of exercise (running for 20 min) and a chronic treadmill exercise (running once daily for 20 min, for 2 weeks). The effects of exercise on Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) activities were measured immediately, 1 h and 18 h after the single session or the last session of chronic treadmill exercise using specific ELISA kits. The single session of exercise reduced the Histone Desacetylase (HDAC) activity and increased the Histone Acetyltransferase (HAT) activity, as well increased the HAT/HDAC balance in rat hippocampus, immediately and 1 h after exercise, indicative of histone hyperacetylation status. The chronic treadmill did not alter the Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activity. The Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activities were influenced by the circadian rhythm, since the HAT/HDAC ratio was significantly decreased in the early morning when compared to the afternoon. The physical exercise altered the Histone Acetyltransferase (HAT) and Histone Desacetylase (HDAC) enzymes activities in Wistar rats hippocampus, presenting short term effects

EFEITO DO SOBREPESO E DA OBESIDADE SOBRE FUNÇÃO PULMONAR E QUALIDADE DE VIDA DE IDOSOS VINCULADOS AO PROGRAMA ESTRATÉGIA DA SAÚDE DA FAMÍLIA NO MUNICÍPIO DE CRUZ ALTA - RS

O presente estudo tem por objetivo avaliar o efeito do sobrepeso e da obesidade sobre a função pulmonar (FP) e a qualidade de vida (QV) em idosos vinculados ao Programa Estratégia de Saúde da Família (ESF) em Cruz Alta-RS. Foram avaliados cem idosos, sendo noventa mulheres. A FP foi avaliada através da Capacidade Vital Forçada (CVF), Volume Expiratório Forçado no Primeiro Segundo (VEF1) e Pico de Fluxo Expiratório (PFE). O questionário Medical Outcome Study 36-Item Short-Form Health Survey (SF-36) foi utilizado para avaliar a QV. Observaram-se 54 indivíduos com sobrepeso ou obesos. A FP apresentou-se dentro da normalidade. As maiores pontuações de QV foram nos domínios Capacidade Funcional (CF), Estado Geral de Saúde (EGS) e Aspectos Sociais (AS). Os indivíduos com sobrepeso e obesos apresentaram escore inferior nos domínios Vitalidade e AS quando comparado aos eutróficos (p = 0,01 e p = 0,03, respectivamente). Foram encontradas correlações inversas entre IMC e os Domínios Vitalidade (r = -0,23, p = 0,01), AS (r = -0,23, p = 0,01) e AE (r = -0,27, p = 0,01). Conclui-se que os idosos avaliados apresentaram níveis satisfatórios de FP e QV, entretanto o sobrepeso e a obesidade influenciaram negativamente a QV

Epigenetic marks are modulated by gender and time of the day in the hippocampi of adolescent rats : a preliminary study

Although the involvement of gender in epigenetic machinery in peripheral tissues during the neonatal period has been suggested, the gender-related epigenetic profile of brain areas during the adolescent period is rarely exploited. Furthermore, the influence of time of day on hippocampal acetylation marks has been demonstrated in young adult and aged rats; however, there are no studies reporting epigenetic changes in the adolescent period. Therefore, this study aimed to investigate the effects of gender on hippocampal DNA methyltransferase 1 content and histone deacetylase (HDAC) activity of adolescent rats at different time points, specifically early morning and afternoon. Both epigenetic markers increased significantly in the hippocampi of female rats compared to the male group, an indicator of reduced transcriptional activity. In addition, HDAC activity during the early morning was higher compared to afternoon groups in both male and female rats, while DNA methyltransferase 1 content was not altered by the time of day. Our findings demonstrate that hippocampal DNA methylation and histone acetylation status can be influenced by gender during the adolescent period, while the time of the day impacts HDAC activity