Nesse artigo eu vou fazer uma introdução sobre os mecanismos reguladores genéticos e epigenéticos envolvidos com exercícios e dor. Qual o papel do exercício na epigenética? Qual papel do exercício na dor?
Você está lendo a parte #3 antes, leia : Qual é relação do estresse oxidativo, exercício saúde, dor e doenças e o sistema nervoso autônomo na interação entre estresse oxidativo, exercício e dor .
Costumava-se pensar que nossa saúde é completamente determinada por nossos genes . Que, uma vez concebidos, nossos genes determinariam diretamente nosso estado de saúde ou doença por toda a nossa vida. Sob essa crença, os cientistas trabalharam furiosamente para determinar o genoma humano, para que pudéssemos interpretar o “código genético”. O pensamento era que poderíamos conhecer nosso destino genético ou até mesmo desenvolver tratamentos para lidar com esses problemas de saúde geneticamente influenciados. Foi o que aprendi quando estava na faculdade.
Agora, com base em todas as pesquisas que foram feitas para entender nossos genes, sabemos que esse não é o caso. Nossos genes NÃO são a única determinação de nossa saúde . Em vez disso, a expressão de nossos genes e nossa saúde é influenciada pela saúde de nossos pais, o estresse a que estamos expostos (mesmo no útero), pelos alimentos que ingerimos, os micróbios que vivem em nosso intestino, as vitaminas que ingerimos, e até mesmo os pensamentos que temos.
A epigenética pode ter uma influência positiva na saúde
Acontece que podemos influenciar nossos genes e nossa saúde pelo que fazemos, comemos e no que acreditamos. Isso é epigenética.
Assim , o que você escolhe fazer de sua vida determina as mensagens que dizem a certos genes para ligar e outros para desligar . E acontece que alimentos mais saudáveis (frutas, vegetais, fibras) ativam genes que promovem a saúde.
A influência que os estresses potenciais têm em nossos genes é chamada de epigenética , e a implicação disso – que nossa saúde está em nossas próprias mãos – me faz parar para recuperar o fôlego.
Como poderíamos ter tal influência em nossos genes?
Você vê, os 22.000 genes que codificam as proteínas que administram nossos corpos (nossa digestão, sistema imunológico, hormônios e metabolismo) compõem apenas 2% do nosso DNA .[1]
Costumávamos pensar que eram esses 2% que determinavam nossa saúde. Agora sabemos que são os outros 98% – ironicamente, a parte que costumava ser chamada de ‘DNA lixo ‘ – que influencia a forma como nossos genes são expressos e que é mais influenciado por nossa aptidão física, dieta, estresse, sono, toxinas, comportamentos e crenças
A ligação entre genética e estresse oxidativo é bidirecional. Por um lado, há muito se sabe que o estresse oxidativo é capaz de manter a célula proliferativa, bem como induzir diretamente danos ao DNA.
Nas últimas duas décadas genética, ficou claro que a expressão e a regulação não são apenas dirigidas por nossos genes, mas sim por uma interação complexa de genes e epigenética. Isso quer dizer o gene sozinho não manda no terreno.
A epigenética refere-se a um conjunto de mecanismos biológicos capazes de alterar a expressão gênica sem interferir na própria sequência de DNA [ 2 ].
É importante ressaltar que os processos epigenéticos são influenciados por fatores ambientais e de estilo de vida. As adaptações epigenéticas que ocorrem em resposta ao exercício têm sido extensivamente investigadas, bem como os mecanismos epigenéticos relacionados ao estresse oxidativo, nocicepção e dor.
Uma visão geral das relações conhecidas entre mecanismos epigenéticos e estresse oxidativo, exercício e dor crônica é fornecida na Figura 3.
É importante que os processos epigenéticos são influenciados por fatores ambientais e de estilo de vida. Sendo esse um dos motivos deste site.
Mecanismos epigenéticos potencialmente envolvidos na interação entre estresse oxidativo, exercício e dor crônica. Os mecanismos epigenéticos que estão potencialmente envolvidos na interação entre estresse oxidativo, exercício e dor crônica incluem metilação do DNA (círculos à esquerda, vermelhos) e acetilação de histonas (círculos à direita, amarelos). Foi feita uma distinção entre interações com uma direcionalidade comprovada (setas vermelhas e verdes sólidas) e aquelas sem (linha vermelha tracejada e preta sólida). Assim, o exercício e o estresse oxidativo diminuem a metilação do DNA e aumentam a acetilação das histonas, enquanto a dor crônica só tem sido associada à diminuição da acetilação das histonas e padrões alterados de metilação do DNA. Criado com BioRender.com.
A metilação do DNA é um dos mecanismos epigenéticos mais conhecidos e pode estar envolvida na interação entre estresse oxidativo, exercício e dor. A metilação do DNA é caracterizada pela transferência de um grupo metil para o DNA, principalmente para a base citosina dos dinucleotídeos citosina-guanina, por meio de uma família de enzimas chamadas DNA metiltransferases (DNMTs) [ 3 ].
O DNA metilado é menos acessível aos fatores de transcrição e, portanto, está associado à expressão gênica reduzida. A pesquisa mostrou que a metilação do DNA foi menor em promotores de genes de homens treinados em comparação com homens não treinados. O que quer dizer que pessoas que exercitam mantém seu programa genético sem ativar genes de câncer de mama por exemplo ( porém a relação não é tão simplista mas envolve todo o estilo de vida).
Vários outros estudos que observaram padrões alterados de metilação do DNA em pessoas fisicamente ativas também relataram hipometilação em genes responsivos ao estresse oxidativo, levando a um aumento da expressão desses genes e indicando que pessoas fisicamente ativas lidam melhor com o estresse oxidativo do que indivíduos sedentários [ 4,5,6,7,8].
Além disso, os padrões de metilação do DNA mostraram-se alterados em pacientes com dor crônica generalizada em comparação com pessoas saudáveis ou seu gêmeo não afetado (para uma revisão, ver [ 9 ]. Os genes que foram diferencialmente metilados estão envolvidos em diversos processos, como empacotamento de cromatina, respostas ao estresse oxidativo, sinalização nociceptiva e neuropática e contração muscular.[10,11].
Alegria-Torres et al. afirmaram que os fatores do estilo de vida, incluindo o exercício físico, podem efetivamente modificar os padrões epigenéticos [12]. Mecanismos epigenéticos também estão envolvidos no processo de envelhecimento [13,14] e, portanto, sua modulação por meio do exercício físico pode abrir caminhos interessantes para a prevenção de doenças relacionadas ao envelhecimento [15]
Está bem estabelecido que a atrofia muscular se desenvolve como consequência de desnervação, lesão, imobilização prolongada, repouso no leito, tratamento com glicocorticóides, sepse, câncer e envelhecimento [16]. Fatores regulatórios miogênicos como Miogenina, MyoD, Myf5 e MRF4 estão associados ao crescimento muscular e prevenção de atrofia muscular, e estes são notavelmente induzidos pelo exercício [16,17]. Curiosamente, o controle da miogênese é regulado pela epigenética [18]. A expressão da cadeia pesada de miosina, a proteína mais abundante no músculo esquelético e a principal proteína responsável pela contração do músculo esquelético, e comprovadamente envolvida com o controle do metabolismo do corpo humano é fortemente regulado por mecanismos epigenéticos que regulam a expressão gênica relacionada ao músculo esquelético [19] e demais partes do corpo.
O envelhecimento dos músculos é um fator chave por trás do aumento da fragilidade em humanos e animais [20]. E como eu disse antes a caída do potencial muscular é coincidente com uma queda dos marcadores metabólicos e assim deterioração de outros órgãos como fígado, cérebro.
Consequentemente, existe hoje um grande interesse científico e social em avaliar quais comportamentos podem levar à manutenção da massa muscular em jovens imobilizados ou idosos. Nessa perspectiva, o exercício é considerado uma das estratégias mais importantes e eficazes [15], e os mecanismos epigenéticos que são modulados pela atividade física podem ser a origem das boas adaptações que permitem um envelhecimento mais saudável, uma vida mais saudável.
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Referências
[1] Transfer and functional consequences of dietary microRNAs in vertebrates: Concepts in search of corroboration. PMID: 24436255
[2] A way to bridge the gap between biological fields. [PubMed]
[3] The Dnmt1 DNA-(cytosine-C5)-methyltransferase methylates DNA processively with high preference for hemimethylated [PubMed]
[4] Lifelong physical activity is associated with promoter hypomethylation of genes involved in metabolism, myogenesis, contractile properties and oxidative stress resistance in aged human skeletal muscle. [PMC free article]
[5] Acute exercise remodels promoter methylation in human skeletal muscle. [PubMed] [
[6] Impact of an exercise intervention on DNA methylation in skeletal muscle from first-degree relatives of patients with type 2 diabetes. Diabetes. [PMC free article]
[7] Impact of aerobic exercise and fatty acid supplementation on global and gene-specific DNA methylation. . [PMC free article]
[8] Epigenetic Regulatory Effect of Exercise on Glutathione Peroxidase 1 Expression in the Skeletal Muscle of Severely Dyslipidemic Mice.[PMC free article]
[9] Epigenetic and miRNA Expression Changes in People with Pain: A Systematic Review. [PubMed]
[10] Genome-wide methylation analysis of a large population sample shows neurological pathways involvement in chronic widespread musculoskeletal pain. [PMC free article]
[11] Epigenetic alterations and an increased frequency of micronuclei in women with fibromyalgia. [PMC free article]
[12] Epigenetics and lifestyle. Epigenomics [PubMed]
[13] Epigenetics and aging: The targets and the marks. [PubMed ]
[14] The role of nuclear architecture in genomic instability and ageing. PubMed
[15] Neurophysiological and epigenetic effects of physical exercise on the aging process. PubMed
[16] Physical Exercise as an Epigenetic Modulator
[17] Epigenetic regulation of myogenesis. Epigenetics PubMed
[18] Myogenic gene expression at rest and after a bout of resistance exercise in young (18–30 yr) and old (80–89 yr) women. PubMed
[19] Differential epigenetic modifications of histones at the myosin heavy chain genes in fast and slow skeletal muscle fibers and in response to muscle unloading. PubMed
[20] Frailty in older adults: Evidence for a phenotype.PubMed
