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Meireles ALF, Segabinazi E, Spindler C, Rabello T, Mega F, Salvalaggio GDS, Marcuzzo S. Strength training during pregnancy influences hippocampal plasticity but not body development in neonatal rats. J Musculoskelet Neuronal Interact 2021; 21:279-286. [PMID: 34059573 PMCID: PMC8185255] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Download PDF] [Figures] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 11/15/2022]
Abstract
OBJECTIVE To describe the effects of strength exercise practice during pregnancy on the offspring's development parameters: growth and motor performance, hippocampal neuroplasticity, and stress levels. METHODS Pregnant Wistar rats were divided into two groups: sedentary and exercised rats. Exercised pregnant rats were subjected to a strength training protocol (vertical ladder climbing) throughout the gestational period. Male offspring's body weight, length, and head size were evaluated during the neonatal period (postnatal days [P]2-P21), as well as motor milestones during P0-P8. At P8, a set of male pups were subjected to global hippocampal DNA methylation, hippocampal cell proliferation, and plasma corticosterone concentration. RESULTS Offspring from trained mothers presented a transient change in body morphometric evaluations, no differences in milestone assessments, enhancement of cell proliferation in the dentate gyrus of the hippocampus, and decreased global hippocampal DNA methylation compared with the offspring from sedentary mothers. Furthermore, strength training during pregnancy did not change the corticosterone concentration of exercised mothers and their offspring. CONCLUSIONS These data indicate that strength training can protect offspring's development and could impact positively on parameters linked to cognitive function. This study provides a greater understanding of the effects of strength exercise practiced during pregnancy on the offspring's health.
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Affiliation(s)
- André Luís Ferreira Meireles
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil, Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil,Corresponding author: André Luís Ferreira Meireles, Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, ICBS, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil E-mail:
| | - Ethiane Segabinazi
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil, Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Christiano Spindler
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil, Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Tailene Rabello
- Programa de Pós-Graduação em Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Biomédicas, Universidade Federal do Rio de Janeiro, Rio de Janeiro, RJ, Brazil
| | - Filipe Mega
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil, Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Gabriela dos Santos Salvalaggio
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil, Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Simone Marcuzzo
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil, Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
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Segabinazi E, Spindler C, Meireles ALFD, Piazza FV, Mega F, Salvalaggio GDS, Achaval M, Marcuzzo S. Effects of Maternal Physical Exercise on Global DNA Methylation and Hippocampal Plasticity of Rat Male Offspring. Neuroscience 2019; 418:218-230. [PMID: 31473277 DOI: 10.1016/j.neuroscience.2019.08.036] [Citation(s) in RCA: 3] [Impact Index Per Article: 0.6] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 11/12/2018] [Revised: 08/15/2019] [Accepted: 08/20/2019] [Indexed: 12/13/2022]
Abstract
Intrauterine exposure to exercise is beneficial to cognition of the offspring. Although it is advisable to start practicing physical exercise during pregnancy, it is probable that practitioners or sedentary women keep their previous habits during gestation. This study was designed to evaluate the effects of maternal aerobic exercise initiated before and maintained during gestation, or performed in these isolated periods, on cognition and plasticity in the hippocampus of offspring. Groups of male pups were categorized by the exposure of their mothers to: treadmill off (sedentary, SS), pregestational exercise (ES), gestational exercise (SE) or combined protocols (EE). Between postnatal day 20 (P20) and P23 the offspring received one daily 5-bromo-2'-deoxiuridine (BrdU) injection and, from P47 to P51, were evaluated by the Morris water maze task. At P53, hippocampal global DNA methylation, survival of progenitor cells (BrdU), Brain-derived Neurotrophic Factor (BDNF) and reelin levels were measured. The offspring from ES, SE and EE mothers demonstrated improved spatial learning compared to SS, but hippocampal DNA methylation was significantly modified only in the offspring from ES mothers. The offspring from ES and SE mothers presented higher number of BrdU+ and reelin+ hippocampal cells than EE and SS. No differences were observed in the BDNF levels among the groups. The maternal pregestational and gestational isolated exercise protocols showed similar effects for offspring plasticity and spatial cognitive ability, while the combined protocol simply improved their spatial learning. Interestingly, only pregestational exercise was able to induce plasticity in the offspring hippocampus associated with modulation of global DNA methylation.
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Affiliation(s)
- Ethiane Segabinazi
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil.
| | - Christiano Spindler
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - André Luís Ferreira de Meireles
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil.
| | - Francele Valente Piazza
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Filipe Mega
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Gabriela Dos Santos Salvalaggio
- Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Matilde Achaval
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil.
| | - Simone Marcuzzo
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Rua Sarmento Leite 500, CEP: 90050-170, Porto Alegre, RS, Brazil.
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Spindler C, Segabinazi E, Meireles ALFD, Piazza FV, Mega F, Dos Santos Salvalaggio G, Achaval M, Elsner VR, Marcuzzo S. Paternal physical exercise modulates global DNA methylation status in the hippocampus of male rat offspring. Neural Regen Res 2019; 14:491-500. [PMID: 30539818 PMCID: PMC6334599 DOI: 10.4103/1673-5374.245473] [Citation(s) in RCA: 17] [Impact Index Per Article: 3.4] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [Track Full Text] [Download PDF] [Figures] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 12/13/2022] Open
Abstract
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.
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Affiliation(s)
- Christiano Spindler
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Ethiane Segabinazi
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - André Luís Ferreira de Meireles
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Francele Valente Piazza
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Filipe Mega
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Gabriela Dos Santos Salvalaggio
- Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Matilde Achaval
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Viviane Rostirola Elsner
- Programa de Pós-Graduação em Biociências e Reabilitação, Centro Universitário Metodista-IPA, Porto Alegre, RS, Brazil
| | - Simone Marcuzzo
- Programa de Pós-Graduação em Neurociências; Laboratório de Histofisiologia Comparada, Departamento de Ciências Morfológicas, Instituto de Ciências Básicas da Saúde, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, RS, Brazil
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