Active lifestyle enhances protein expression profile in subjects with Lewy body pathology

Abstract

ABSTRACT. Clinical trials of the effects of physical activity have reported improvements in symptoms and quality of life in patients with Parkinson's disease (PD). Additionally, morphological brain changes after exercising were reported in PD animal models. However, these lifestyle-related changes were not evaluated in postmortem brain tissue. Objective: We aimed to evaluate, by immunohistochemistry, astrocytes, tyrosine hydroxylase (TH) and structural proteins expression (neurofilaments and microtubules — MAP2) changes in postmortem brain samples of individuals with Lewy body pathology. Methods: Braak PD stage≥III samples, classified by neuropathology analysis, from The Biobank for Aging Studies were classified into active (n=12) and non-active (n=12) groups, according to physical activity lifestyle, and paired by age, sex and Braak staging. Substantia nigra and basal ganglia were evaluated. Results: Groups were not different in terms of age or gender and had similar PD neuropathological burden (p=1.00). We observed higher TH expression in the active group in the substantia nigra and the basal ganglia (p=0.04). Astrocytes was greater in the non-active subjects in the midbrain (p=0.03) and basal ganglia (p=0.0004). MAP2 levels were higher for non-active participants in the basal ganglia (p=0.003) and similar between groups in the substantia nigra (p=0.46). Neurofilament levels for non-active participants were higher in the substantia nigra (p=0.006) but not in the basal ganglia (p=0.24). Conclusion: Active lifestyle seems to promote positive effects on brain by maintaining dopamine synthesis and structural protein expression in the nigrostriatal system and decrease astrogliosis in subjects with the same PD neuropathology burden.

RESUMO. Estudos dos efeitos da atividade física relataram melhora nos sintomas e na qualidade de vida de pacientes com doença de Parkinson (DP). Além disso, alterações morfológicas do cérebro após o exercício físico foram relatadas em modelos animais da DP. No entanto, essas mudanças relacionadas ao estilo de vida não foram avaliadas em tecido cerebral post-mortem. Objetivo: Avaliar a expressão de astrócitos, tirosina hidroxilase (TH) e a expressão de proteínas estruturais (neurofilamentos e microtúbulos — MAP2) por imuno-histoquímica, em amostras cerebrais post-mortem de indivíduos com corpos de Lewy. Métodos: Amostras com estágio de Braak para DP≥III, classificação neuropatológica, fornecidas pelo biobanco de estudos do envelhecimento foram classificadas em grupos ativos (n=12) e não ativos (n=12), de acordo com o estilo de vida (atividade física), e pareados por idade, sexo e estadiamento de Braak. Analisou-se a substância negra e gânglios da base. Resultados: Idade, sexo e classificação para DP foram semelhantes (p=1,00). Observou-se maior expressão de TH no grupo ativo (p=0,04). Amostras de não ativos revelaram maior expressão de astrócitos no mesencéfalo (p=0,03) e nos gânglios da base (p=0,0004); MAP2 nos gânglios da base (p=0,003); os níveis de neurofilamentos foram maiores na substância negra (p=0,006). Conclusão: O estilo de vida ativo parece promover efeitos positivos no cérebro, mantendo a síntese de dopamina e a expressão estrutural de proteínas no sistema nigrostriatal e com diminuição da ativação de astrócitos em indivíduos com a mesma classificação neuropatológica para a DP.