Efeitos Neurobiológicos do Exercício Físico

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Efeitos
Neurobiológicos
do Exercício Físico
Lisandra Farias
GDE LAMEEX 28 .04 . 2020
Tópicos da
aula
- Efeitos biológicos diretos
- Efeitos biológicos indiretos
- Exercício e saúde mental
- Exercício e doenças degenerativas
O movimento 
com papel crucial
na estrutura e
forma do cérebro
humano
Ligação íntima entre exercício e
evolução humana
Efeitos biológicos diretos e indiretos
Efeitos biológicos
diretos
Eixo hipotalâmico-pituitário-adrenal 
Estudos mostram que indivíduos
submetidos a um programa de exercícios
apresentam menores níveis de cortisol em
repouso ou em resposta a um agente
estressor, quando comparados a
sedentários;
Eixo HPA com maior densidade e
eficiência de receptores mineralo-
corticóides, menores níveis de cortisol e
inibição da síntese de cortisol
Ativação de monoaminas 
Serotonina:
A síntese de serotonina cerebral depende de três
fatores:
- Quantidade de triptofano total no plasma
(proporção entre a parcela livre e a ligada a
albumina)
- Transporte de triptofano livre pela barreira
hemato encefálica
- Atividade da enzima triptofano hidroxilase). 
Durante o exercício físico:
- Aumento da concentração de AGL
- Oxidação dos ACR
Efeitos biológicos
diretos
Ativação de monoaminas 
Dopamina
- Níveis mais elevados de cálcio sérico
induzidos por exercício
- Ativação da enzima tirosina hidroxilase
- Sistema de recompensa, sensação de
prazer ou satisfação
Efeitos biológicos
diretos
Ativação de monoaminas 
Dopamina
- Níveis mais elevados de cálcio sérico induzidos
por exercício
- Ativação da enzima tirosina hidroxilase
- Sistema de recompensa, sensação de prazer ou
satisfação
Norepinefrina
- Liberada pelos neurônios noradrenérgicos que
estão presentes principalmente no locus ceruleus
- Estado de alerta
Efeitos biológicos
diretos
Fatores neurotróficos
Estudos em animais mostram aumento nos níveis de expressão
de diversas neurotrofinas como:
- Fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF)
- Fator de crescimento semelhante à insulina tipo 1 (IGF-1)
- Fator de crescimento vascular endotelial (VEGF)
Além de neurotrofina-3 (NT3), fator de crescimento de
fibroblasto (FGF-2), fator neurotrófico derivado da glia (GDNF),
fator de crescimento epidérmico (EGF) e fator de crescimento
nervoso (NGF), após exercício.
Se proliferam em resposta a fatores vasculares: VEGF e IGF-1 
Efeitos biológicos diretos
Associados a melhora
na cognição
 Neurogênese, angiogênese e sinaptogênese
 Neurogênese, angiogênese e sinaptogênese
- Influência no número e morfologia dos novos
neurônios
- Melhora na qualidade das sinapses em regiões de
neurogênese
Estudos em animais: aumento no tamanho de espinhas
dendríticas em áreas do hipocampo de corredores e na
proliferação de células da glia (gliogênese) em
camadas corticais superficiais, córtex motor e córtex
pré-frontal.
Efeitos biológicos diretos
Eitos neuroprotetores contra o declínio cognitivo associado
à idade e atrofia cerebral em cérebros adultos
Estudo por imagem de
ressonância magnética
funcional
Um estudo recente examinou a influência de um
único sessão de exercício aeróbio após
aprendizagem sobre consolidação da memória e
funcionamento do hipocampo. 
 
Os participantes codificaram uma série de
associações de imagem e localização e, em
seguida, descansaram ou se exercitaram (35
minutos de treinamento intervalado em um
cicloergômetro a 80% de sua freqüência cardíaca
máxima) imediatamente após ou quatro horas
após a codificação. 
Basso, J. C., & Suzuki, W. A. (2017). The Effects of Acute Exercise on Mood, Cognition,
Neurophysiology, and Neurochemical Pathways: A Review. Brain Plasticity, 2(2), 127–152.
https://doi.org/10.3233/bpl-160040
Resultados
Quarenta e oito horas após essa experiência, os
participantes retornaram para um teste de evocação
com pistas enquanto seus cérebros eram fotografados
no scanner de ressonância magnética. 
 
Indivíduos que se exercitaram apresentaram maior
similaridade no padrão hipocampal durante os testes.
 
Esses resultados estimulantes sugerem que o exercício
agudo pode ser usado após o aprendizado para
melhorar a memória e o funcionamento do hipocampo,
mas que esses efeitos podem ser regulados pelo tempo
do exercício em relação ao tempo de aprendizagem.
Basso, J. C., & Suzuki, W. A. (2017). The Effects of Acute Exercise on Mood, Cognition, Neurophysiology, and Neurochemical Pathways: A Review. Brain Plasticity, 2(2), 127–152. https://doi.org/10.3233/bpl-160040
Efeitos
biológicos
diretos
Lactato, glutamato e
glutamina
- No cérebro, o lactato atua como um
precursor do glutamato, (principal
neurotransmissor excitatório do
cérebro). Além disso, pode ser usado
pelo cérebro como uma fonte
alternativa de energia para a glicose
Dois estudos recentes usaram espectroscopia de ressonância magnética de prótons
(H1MRS) para investigar alterações no nível do cérebro de lactato, glutamato e
glutamina. Usando um protocolo de exercício de 15 minutos de exercício descontínuo e
graduado a 85% da FCM prevista para a idade do participantes. Esses estudos
revelaram que os níveis de lactato, glutamato e glutamina aumentaram
transitoriamente em aproximadamente 20% no córtex.
Estudos recentes
Basso, J. C., & Suzuki, W. A. (2017). The Effects of Acute Exercise on Mood, Cognition, Neurophysiology, and Neurochemical Pathways: A Review. Brain Plasticity, 2(2), 127–152.
https://doi.org/10.3233/bpl-160040
Efeitos
biológicos
indiretos
Inflamação sistêmica
A saúde do cérebro e as funções
cognitivas são moduladas pela
interrelação de diversos fatores
centrais e periféricos
 - Exercício aumenta o IGF-1
periférico
- Redução da inflamação pelo
exercício melhora a sinalização de
BDNF (neurotrofina)
 
Evidências que a inflamação e doenças inflamatórias
contribuem para transtornos de humor e piora da
saúde mental.
Com o progressivo aumento de transtornos de humor
mundialmente, tanto pacientes quanto pesquisadores
concordam em dois pontos:
- Não é satisfatório passar uma vida inteira fazendo
uso de medicamentos
- Estratégias terapêuticas tradicionais podem ser
extremamente custosas se realizadas durante longo
período
 
Benefícios do exercício físico para a
saúde mental
Hipótese
termogênica
Aumento na temperatura
corporal como responsável pelo
aumento da elevação do humor
após o exercício, o que pode
levar a uma redução dos
sintomas de ansiedade
Endorfinas
Sensação de euforia,
sedação e analgesia após
treinos intensos é um dos
fenômenos da ação das
endorfinas produzidas com
os exercícios
Função
mitocondrial
Exercício aeróbico crônico
promove um aumento da
atividade biogênica
mitocondrial mediada por
seus efeitos antioxidantes
- A ativação das monoaminas pela
atividade física reduz a incidência e
aumenta as chances de recuperação de
transtornos mentais como depressão,
ansiedade e estresse.
 
 
- Há muitas evidências de estudos de
pessoas que sofrem de depressão e
ansiedade apresentam hiperatividade da
resposta do eixo HPA
- O exercício voluntário ajusta a liberação
do fator de liberação de corticotrofina do
hipotálamo e hormônio adrenocorticotrófico
da pituitária anterior.
Liberação de
monoaminas
Regulação do
Eixo HPA
VORKAPIC-FERREIRA, Camila et al . NASCIDOS PARA CORRER: A IMPORTÂNCIA DO EXERCÍCIO PARA A SAÚDE DO CÉREBRO. Rev Bras Med Esporte, São Paulo , v. 23, n. 6, p. 495-503, dez. 2017 .
Estudo: em participantes não treinados
atribuídos a um grupo de exercícios aeróbicos
e um grupo de controle de alongamento, os
níveis de serotonina aumentou (semelhante
ao efeito dos ISRS) após o exercício no grupo
aeróbio, que também se correlacionou com a
diminuição dos níveis de depressão.
Hipótese da
auto-eficácia
Sensação de domínio
ao completar uma
tarefa importante
Distração de
pensamentos e
ruminações negativas
Autoestima positiva 
 ligada à aptidão física
e ao estilo de vida 
1.
2.
3.
- Tanto o exercício aeróbico moderado quanto o de resistência têm efeitos positivos nos
sintomas depressivos.
- Efeitos positivos em idosos e indivíduos com sintomas depressivosmoderados;
- A eficácia do exercício depende do nível de aderência ao programa de exercícios e da
combinação de exercício aeróbico moderado e exercício de resistência de alta intensidade
.
 
Em um estudo controlado randomizado de 79 participantes com transtornos de ansiedade,
os efeitos de regimes de exercícios aeróbicos (caminhadas rápidas ou corrida) versus não
aeróbicos (força muscular, flexibilidade e relaxamento) mostraram que os escores de
ansiedade melhoraram de forma semelhante em ambos os grupos
Qual o melhor tipo de exercício?
VORKAPIC-FERREIRA, Camila et al . NASCIDOS PARA CORRER: A IMPORTÂNCIA DO EXERCÍCIO PARA A SAÚDE DO CÉREBRO. Rev
Bras Med Esporte, São Paulo , v. 23, n. 6, p. 495-503, dez. 2017 .
E.W. Martinsen, A. Hoffart, O. Solberg, Aerobic and non- aerobic forms of exercise in the treatment of anxiety and disorders,
Stress Med. 5 (1989) 115–120
Conclusões de estudos que
utilizaram o exercício como
intervenção terapêutica na
depressão
- O grupo que praticava exercício apresentou
maior recuperação e menor recaída que os
outros;
- Quanto maior for o tempo gasto com
exercícios, menores serão os níveis de
depressão.
- Foram analisados vários estudos longitudinais
realizados de 1996 a 2007.;
- Concluiu-se que o exercício consistente,
mesmo que a duração fosse tão curta quanto
15 min, 3 vezes por semana, estava
significativamente associado a um menor risco
de sintomas depressivos. 
A melhor prevenção
Resultados
.C. Chang, et al., Effects of different amounts of exercise on preventing
depressive symptoms in community-dwelling older adults: a prospective
cohort study in Taiwan, BMJ Open 7 (4) (2017) e014256.
Ernst C, Olson AK, Pinel JP, Lam RW, Christie BR. Antidepressant
effects of exercise: evidence for an adult-neurogenesis
hypothesis? J Psychiatry Neurosci. 2006;31(2):84-92
As alterações fisiopatológicas da doença de
Alzheimer estão relacionadas à diminuição do
volume cerebral, do número de neurônios, do
número de sinapses e da extensão das
ramificações dendrítica
Doença de Alzheimer
Indivíduos com Alzheimer mostram
melhoras em escalas de atividades
cotidianas, em testes cognitivos, sintomas
depressivos e funções físicas,
comparados aos que não se exercitam,
cujas funções continuam a declinar. 
Degradação da proteína 
beta-amiĺóide
- Aumento do fluxo sanguíneo cerebral e maior
metabolismo cerebral da glicose durante o
exercício
- BNDF (fator neurotrófico derivado do cérebro)
- IGF1 (fator de crescimento semelhante à
insulina tipo 1)
- VEGF (Fator de crescimento endotelial
vascular)
Aumento de fatores envolvidos
na neuroplasticidade
Estratégia preventiva do
exercício físico na doença
de Alzheimer
Prevenção de fatores de risco
- Depressão, hipertensão, obesidade,
sedentarismo
Efeito protetor do exercício físico retarda o
declínio cognitivo em consequência do
envelhecimento
Doença de
Parkinson
Síndrome degenerativa e
progressiva do SNC caracteriza-se
pela perda dos neurônios
dopaminérgicos da substância
negra
Desordem dos movimentos, tremores
em repouso, rigidez e bradicinesia
Segundo estudos, o risco de se desenvolver
Parkinson parece ser inversamente proporcional à
quantidade de atividade física praticada ao longo
da vida. Sugerem também que as pessoas que
praticam exercícios durante a idade adulta e no fim
da vida têm um risco 40% menor de desenvolver a
doença do que as pessoas que permaneceram
inativas durante os mesmos períodos.
Rabadi MH. Randomized clinical stroke rehabilitation trials in 2005. Neurochem Res. 2007;32(4-5):807-21
Portugal, E. M. M., Cevada, T., Sobral Monteiro-Junior, R., Teixeira Guimarães, T., Da Cruz Rubini, E., Lattari, E., … Camaz Deslandes, A. (2013, July). Neuroscience of
exercise: From neurobiology mechanisms to mental health. Neuropsychobiology. https://doi.org/10.1159/000350946
VORKAPIC-FERREIRA, Camila et al . NASCIDOS PARA CORRER: A IMPORTÂNCIA DO EXERCÍCIO PARA A SAÚDE DO CÉREBRO. Rev
Bras Med Esporte, São Paulo , v. 23, n. 6, p. 495-503, dez. 2017 .
 
Mikkelsen, K., Stojanovska, L., Polenakovic, M., Bosevski, M., & Apostolopoulos, V. (2017, December 1). Exercise and mental
health. Maturitas. Elsevier Ireland Ltd. https://doi.org/10.1016/j.maturitas.2017.09.003
 
Rabadi MH. Randomized clinical stroke rehabilitation trials in 2005. Neurochem Res. 2007;32(4-5):807-21
 
Ernst C, Olson AK, Pinel JP, Lam RW, Christie BR. Antidepressant effects of exercise: evidence for an adult-neurogenesis
hypothesis? J Psychiatry Neurosci. 2006;31(2):84-92
 
Basso, J. C., & Suzuki, W. A. (2017). The Effects of Acute Exercise on Mood, Cognition, Neurophysiology, and Neurochemical
Pathways: A Review. Brain Plasticity, 2(2), 127–152. https://doi.org/10.3233/bpl-160040
 
Rossi, L., & Tirapegui, J. (2004). Serotoninergic system and its implications on physical exercise. Arquivos Brasileiros de
Endocrinologia e Metabologia. https://doi.org/10.1590/s0004-27302004000200004
 
Portugal, E. M. M., Cevada, T., Sobral Monteiro-Junior, R., Teixeira Guimarães, T., Da Cruz Rubini, E., Lattari, E., … Camaz
Deslandes, A. (2013, July). Neuroscience of exercise: From neurobiology mechanisms to mental health. Neuropsychobiology.
https://doi.org/10.1159/000350946
 
 
Referências