Exercici físic i dieta en models animals: efectes emocionals, fisiològics i cognitius

Abstract

Avui en dia l’obesitat, les malalties cardiovasculars, la demència i la depressió, entre d’altres, són algunes de les patologies més freqüents arreu del món. Està àmpliament demostrat que el sedentarisme i les dietes altes en greixos en són dues de les causes principals. Una àmplia evidència recolza la idea que l’exercici físic produeix beneficis per a la salut i podria contrarestar els efectes nocius de les dietes altes en greixos i, de fet, està molt recomanat. No obstant, les pautes d’exercici que aporten aquests beneficis no han estat investigades en profunditat. Més concretament, hi ha poca evidència sobre els efectes de l’exercici moderat (caminar de pressa), tot i que és la pauta que pot practicar més gent. En aquest context, els dos objectius principals d’aquesta tesi són: i) establir un model animal d’exercici moderat i dieta alta en greixos que permeti extrapolar recomanacions d’estil de vida en humans; i ii) analitzar els efectes de l’exercici i la dieta des d’una aproximació psicològica i fisiològica conjuntament. Usant rates sanes, mascles i femelles, joves i ancianes com a model de recerca, hem aplicat les recomanacions d’exercici moderat i regular fetes per als humans. En el nostre procediment les rates són entrenades en una cinta ergomètrica a una intensitat de 12metres/minut (m/min) durant 30min, fins a 36 setmanes, entre 4-5 dies/set.; i utilitzem rates manipulades i no-manipulades per a controlar aquest efecte. Hem vist que l’exercici redueix els nivells de colesterol, de triglicèrids i l’activitat de l’eix Hipotalàmic-Pituitari-Adrenal (HPA) en situacions d'estrès. L’exercici i la manipulació augmenten la conducta exploratòria (Hole Board - HB, Elevated Plus Maze - EPM i Open Field - OF). L’exercici millora l’aprenentatge associatiu en una situació estressant (Shuttle Box - SB) més ràpidament i amb més èxit en femelles que en mascles. Finalment, alguns paràmetres relacionats amb la variabilitat de la freqüència cardíaca (HRV), un indicador de l’estat de salut del sistema nerviós autònom, milloren després de 9 setmanes d’exercici moderat, però no s’observen canvis a més llarg termini ni en mascles ni en femelles. En l’últim experiment, hem administrat durant 8 setmanes una dieta de cafeteria (CAF) anàloga a la dieta rica en greixos d’alguns humans i hem vist que indueix la síndrome metabòlica; però també redueix l’ansietat i incrementa l’exploració i l’activitat social en les rates. En conclusió, l’exercici moderat, regular i a llarg termini és una bona recomanació per a reduir l’estrès, fomentar les estratègies d’afrontament actiu i millorar els valors d'alguns paràmetres metabòlics, però no és la principal eina per a millorar la salut cardiovascular. En rates, la magnitud dels efectes conductuals de l’exercici a la cinta ergomètrica depèn en part de la manipulació dels animals inherent al protocol d’entrenament d’exercici, la qual actua en la mateixa direcció que l’exercici. La dieta alta en greixos empitjora la salut; no obstant, millora la resposta emotiva. Malgrat que un estil de vida actiu és un bon camí per a millorar la nostra salut, sembla que calen més de 30min/dia d’exercici moderat per obtenir beneficis en el nostre sistema cardiovascular.

Nowadays obesity, cardiovascular disease, dementia, depression and so on are some of the most prevalent pathologies all over the world. It has been extensively reported that sedentary lifestyle and fat diet are two of the main causes. Considerable evidence supports the idea that physical exercise produces benefits for overall health and might be able to counteract the negative effects of fat diets. In fact, it is widely recommended for humans in order to prevent those diseases. However, specific recommendations on exercise regimens that confine those benefits have not been fully explored. Thus, the two main objectives of this thesis are: i) establish a model of exercise and fat diet in rats so as to be able to test those human recommendations; and ii) apply these two models in basic research to analyze the effects of exercise and diet in both psychological and physiological approaches. Using healthy, female and male, and young and older rats as a basic research model we applied the human idea of moderate but long-term exercise. Rats were trained in a treadmill at 12m/min for 30min during 36 weeks 4-5 days/week. Handled and not handled rats were used as controls to assess the effect of manipulation. Anxiety, cognition and physiological function were assessed. Exercise reduced cholesterol and triglycerides, the activity of the HPA axis, and increased exploration (Hole Board - HB, Elevated Plus Maze - EPM and Open Field - OF) as handling did in males. Exercise also increased associative learning during a stressful situation (Shuttle Box - SB) faster and more successful in females than males. Finally, heart rate variability (HRV) was reduced by 9w, but not by long-term exercise and compared with control animals either in males or females. Eventually, we applied a cafeteria diet model (CAF) as a human fat diet for 8w and showed that cafeteria diet induced metabolic syndrome; but reduced anxiety and increased exploration and social activity in both male and female rats. In conclusion, moderate long-term exercise is a good recommendation to reduce stress, but perhaps another protocol could be even better to improve cardiovascular health. In addition, handling was showed as a good treatment. Fat diet decreased health; however, improved emotional-like behaviour. An active lifestyle is a good way to enhance our health; nevertheless, a more accurate exercise protocol and type of diet would be optimal for each case.