Hormetic effects of regular exercise in aging: correlation with oxidative stress

摘要

To explore mechanisms of the beneficial consequences of regular exercise, we studied the effects of regular swimming and treadmill exercise on oxidative stress in the brain and liver of rats. Protein carbonyl was significantly reduced and the activity of proteasome was upregulated in the brain extracts of young and middle-aged animals after 9weeks of swimming training. Furthermore, their cognitive functions were significantly improved. In separate experiments, the activation of transcription nuclear factor κB was attenuated in the liver of old rats after 8weeks of regular treadmill exercise and the DNA binding activity of glucocorticoid receptor reduced with age was restored, suggesting that inflammatory reactions are alleviated by the regimen. This was accompanied by upregulation of the glutathione level and reduced reactive oxygen species generation. Similar training reduced the 8-oxodeoxyguanosine content in the nuclear and mitochondrial DNA of the liver of old rats. Thus, these findings, together with reports of other investigators, suggest that moderate regular exercise attenuates oxidative stress. The mild oxidative stress possibly elicited by regular exercise appears to manifest a hormesis-like effect in nonmuscular tissues, constituting beneficial mechanisms of exercise by adaptively upregulating various antioxidant mechanisms, including antioxidative and repair-degradation enzymes for damaged molecules. Importantly, the adaptation induced by regular exercise was effective even if initiated late in life.Nous analysons les effets de la nage et de la course pratiquées régulièrement sur le stress oxydatif observé dans le cerveau et le foie de rats afin d'approfondir les mécanismes associés aux bienfaits de la pratique régulière de l'activité physique. On observe une diminution de la concentration des protéines carbonylées et une régulation à la hausse de l'activité des protéasomes dans les tissus extraits du cerveau de rats jeunes et d'âge moyen après neuf semaines d'entraînement à la nage. De plus, on a observé une amélioration de leurs fonctions cognitives. Dans d'autres études, on observe dans le foie de rats âgés une diminution de l'activation des facteurs de transcriptions nucléaires NF-kB après huit semaines d'entraînement à la course sur tapis roulant; de plus, on observe la restauration de l'activité de fixation de l'ADN du récepteur glucocorticoïde, ce qui suggère une diminution des réactions inflammatoires causée par la pratique régulière d'activité physique. On observe en outre une augmentation de la concentration de glutathion (GSH) et une diminution des espèces oxygénées radicalaires (ROS). Un entraînement du même type cause une diminution du contenu en 8-hydroxy-désoxyguanosine (8-oxodG) dans l'ADN du noyau et des mitochondries du foie de rats âgés. Somme toute, ces observations ainsi que celles des autres chercheurs suggèrent que la pratique régulière d'activité physique modérée atténue le stress oxydatif. Le léger stress oxydatif probablement causé par la pratique régulière d'activité physique semble accompagné d'une action hormétique dans les tissus autres que musculaires; on attribue le bienfait apporté par l'exercice physique à la bonification, au fil de la pratique, des mécanismes antioxydatifs incluant le travail des enzymes antioxydatives et de réparation/dégradation des molécules endommagées. Notons-le de façon importante, cette adaptation causée par la pratique régulière d'activité physique se manifeste même si la pratique est introduite tard dans la vie.