Efeitos morfofuncionais da associação da anoxia pós-natal e da restrição sensório-motora: implicações para um modelo de paralisia cerebral em ratos e efeitos do exercício físico

Abstract

A paralisia cerebral (PC) é um grupo desordens do movimento e da postura, atribuídos a insultos durante o desenvolvimento do encéfalo. Em ratos, déficits motores semelhantes à PC podem ser induzidos por imobilização dos membros posteriores (restrição sensório-motora; SR), associada ou não à anoxia perinatal (PA). Além disso, PA e SR têm efeitos deletérios distintos, porém complementares, sobre a organização dos mapas dos membros posteriores no córtex somatossensorial (S1). Investigamos se o treinamento de marcha em esteira ergométrica poderia ter efeitos benéficos sobre déficits consequentes à PA, à SR, ou a uma combinação de ambos. Ratos Wistar machos recémnascidos foram divididos em quatro grupos: controle (CT), anóxico (PA), submetidos à restrição sensório-motora (SR) e submetidos a anoxia e restrição sensório-motora (PA-SR). Os ratos foram expostos à PA nos dois primeiros dias pós-natais (P0 e P1) e/ou restrição dos membros posteriores do P2 ao P28, 16 h/dia. Ratos controle e experimentais foram submetidos a treinamento em esteira ergométrica do P31 ao P52. O peso corporal e o padrão de marcha (tamanho da passada e ângulo do pé) foram avaliados durante o treinamento. A área média de secção transversal e a densidade de fibras do músculo sóleo foram medidas. A PA, por si só, não causou alterações da marcha ou déficits musculares. No entanto, esses parâmetros foram aumentados em ratos PA treinados. Animais submetidos à SR, com ou sem PA, apresentaram déficits no ganho de peso corporal, diminuição do tamanho da passada, aumento do ângulo do pé e atrofia de fibras do sóleo. No grupo SR, o treinamento melhorou o ganho de peso corporal e tamanho da passada, e diminuiu o percentual das fibras atróficas. No entanto, no grupo PA-SR, o treinamento melhorou somente o comprimento da passada. Na segunda parte deste estudo, investigou-se se a PA, a SR ou uma combinação de ambas produzem alterações no desenvolvimento sensório-motor. Marcos do desenvolvimento (endireitamento na superfície, aversão à queda, estabilidade em superfície inclinada, reação de colocação dos membros inferiores, sobressalto auditivo, abertura dos olhos), foram avaliados diariamente do P3 ao P14 (durante o período de imobilização). Habilidades motoras (caminhada na escada horizontal e caminhada na barra estreita) foram avaliadas semanalmente (do P31 ao P52). Além disso, no P52 foram medidas a espessura de S1, do córtex cerebelar e do corpo caloso, e os números de células neuronais e gliais em S1 foram contados. Nas avaliações desenvolvimentais, a SR (com ou sem PA) atrasou a estabilidade em superfície inclinada e acelerou o aparecimento da reação de colocação. As habilidades motoras foram significativamente prejudicadas em animais SR (PA ou não). Medidas de espessura não apresentaram diferenças significativas entre os grupos. A contagem de células em S1 mostrou que a PA, associada ou não à SR, aumentou o número de células gliais, enquanto a SR sozinha, reduziu o número de células neuronais. Finalmente, ratos PA-SR tiveram um aumento no tamanho dos somas neuronais. Conclui-se que o treinamento em esteira ergométrica foi capaz de melhorar a marcha em animais submetidos a SR e PA-SR. Além disso, a SR prejudicou a aquisição de marcos do desenvolvimento e das habilidades motoras. Além disso, ambos grupos SR e PA apresentaram alterações histológicas em S1, que podem ter contribuído para os déficits sensório-motores.

Cerebral palsy (CP) is a group of movement and posture disorders attributed to insults in the developing brain. In rats, CP-like motor deficits can be induced by early hind limb immobilization (sensorimotor restriction; SR), associated or not with perinatal anoxia (PA). Also, PA and SR have distinct but additional deleterious effects on the organization of hind limb somatosensory cortical maps. In the first part of this study, we investigated whether treadmill locomotor training could have beneficial effects on deficits consequent to PA, SR or a combination of both. Newborn male Wistar rats were divided into four groups: control (CT), anoxic (PA), sensorimotor-restricted (SR) and anoxic and sensorimotorrestricted (PA-SR). Rats were exposed to PA in the first two postnatal days (P0 and P1) and/or hind-limb SR from P2 to P28 for 16 h/day. Control and experimental rats underwent treadmill training from P31 to P52. Body weight and walking pattern (stride length and foot angle) were measured during treadmill locomotor training. Soleus muscle cross-sectional mean area and fiber density were measured. PA per se did not cause gait or muscle deficits. However, these parameters were increased in trained PA rats. SR animals, either with or without PA, showed deficits in body weight gain, decreased stride length, wider foot angle and soleus fiber atrophy. In the SR group, treadmill training improved body weight gain and stride length, and decreased the percentage of the atrophic fibers However, in the PASR group, training improved stride length only. In the second part of this study, we addressed the question whether PA, early SR and a combination of both produce alterations on sensorimotor development. Developmental milestones (surface righting, cliff aversion, stability on an incline surface, proprioceptive placing, auditory startle, eye opening) were assessed daily from P3 to P14 (during immobilization period). Motor skills (horizontal ladder and beam walking tests) were evaluated weekly (from P31 to P52). Also, on P52 were measured the thickness of S1, cerebellar cortex and corpus callosum, and the neuronal and glial cell numbers in the S1 were counted. In developmental assessments, SR (with or without PA) delayed the stability on an incline surface and hastened placing reflex appearance. The motor skills were significantly impaired in SR animals (PA or not). Tickness measurements did not present differences between groups. Quantitative histology in S1 showed that PA, either alone or associated with SR, increased the number of glial cells, while SR alone reduced neuronal cell numbers. Finally, the combination of PA and SR increased the size of neuronal somata. We conclude that treadmill training were able to improve the gait in SR and PA-SR animals. Also, SR impaired the achievement of developmental milestones and motor skills. Moreover, both SR and PA induced histological alterations in S1, which may have contributed to the sensorimotor deficits.