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Doctoral Thesis
DOI
https://doi.org/10.11606/T.5.2023.tde-26052023-125233
Document
Author
Full name
Carlos Alberto Abujabra Merege Filho
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2023
Supervisor
Committee
Gualano, Bruno (President)
Benatti, Fabiana Braga
Deslandes, Andrea Camaz
Martin, Maria da Graça Morais
Title in Portuguese
Efeitos do treinamento físico na conectividade funcional e substância cinzenta cerebral em pacientes submetidos à cirurgia bariátrica: um estudo clínico, randomizado e controlado
Keywords in Portuguese
Cirurgia bariátrica
Exercício físico
Hipotálamo
Neuroimagem
Obesidade
Substância cinzenta
Abstract in Portuguese
A obesidade é uma doença multifatorial que pode afetar negativamente o sistema nervoso central (SNC). A cirurgia bariátrica é um efetivo método para o tratamento da obesidade, e os positivos efeitos sobre as condições associadas com esta doença podem ser aprimoradas pelo exercício físico. Embora o treinamento físico seja reconhecido por influenciar positivamente o SNC em pacientes com obesidade, não existem estudos que atestarem os efeitos sinérgicos dessas duas intervenções sobre o funcionamento e organização intrínseca cerebral avaliado por meio da análise de conectividade funcional. Além disso, não se sabe se as modificações observadas após a cirurgia bariátrica sobre a substância cinzenta cerebral, principal componente estrutural do SNC, são aprimoradas sem alterações no estilo de vida dos pacientes, tal como a inclusão do treinamento físico. Dessa forma, foram objetivos do presente estudo, investigar os efeitos do exercício físico combinado com a cirurgia bariátrica sobre a conectividade funcional de redes cerebrais que são envolvidas com o controle da ingestão alimentar e a fisiopatologia da obesidade (estudo 1), assim como sobre a substância cinzenta avaliada pela morfometria cerebral em pacientes acometidos pela doença (estudo 2). Trinta mulheres com obesidade elegíveis para cirurgia bariátrica foram randomizadas para participarem de um programa de exercícios físicos de 6 meses (RYGB+TF: n= 15, idade= 41,9 ± 7,2 anos) ou para o tratamento padrão (RYGB: n= 15, idade= 41,0 ± 7,3). No início do estudo, 3 e 9 meses após a cirurgia bariátrica, a conectividade cerebral foi avaliada por meio da ressonância magnética funcional no estado de repouso utilizando sequência de pulso Echo planar imaging (EPI) ponderada em T2*, e a morfometria cerebral foi obtida por meio da aquisição volumétrica de alta resolução ponderada em T1 realizada com a técnica tridimensional de Turbo Field Echo (3DT1-TFE). O exercício sobreposto à cirurgia bariátrica resultou no aumento da conectividade entre o hipotálamo e as regiões sensoriais (análises seed-to-voxel de conectividade hipotalâmica), assim como uma diminuição na conectividade da rede de modo padrão (DMN) e de saliência (análises ROI-to-ROI de conectividade de redes cerebrais) quando comparado com o grupo RYGB. Por sua vez, aumentos na conectividade da rede dos gânglios da base (GB) foram observados apenas no grupo RYGB+TF (análises intragrupo). Além disso, este estudo demonstrou que o treinamento físico seguido da cirurgia bariátrica não promoveu efeitos adicionais na avaliação morfométrica em regiões subcorticais envolvidas com a fisiopatologia da obesidade. Em conclusão, o treinamento físico é um componente importante no manejo da obesidade em pacientes após a cirurgia bariátrica, e pode melhorar a conectividade hipotalâmica e de redes cerebrais que são envolvidas no controle da ingestão de alimentos e na fisiopatologia desta doença. No entanto, este estudo falhou em mostrar efeitos sinérgicos induzidos pelo exercício na recuperação subcortical em pacientes submetidos ao procedimento cirúrgico. Ensaios clínicos randomizados com acompanhamento de longo prazo são necessários para responder a essa última questão
Title in English
Effects of exercise training on functional connectivity and cerebral gray matter in patients undergoing bariatric surgery: a randomized controlled trial
Keywords in English
Bariatric surgery
Gray matter
Hypothalamus
Neuroimage
Obesity
Physical exercise
Abstract in English
Obesity is a multifactorial disease that may negatively affect central nervous system (CNS). Bariatric surgery is an effective treatment for obesity, and the positive effects on obesity-related conditions may be enhanced by exercise. Although exercise training is recognized to positively influence CNS in patients with obesity, there are no studies investigating the synergistic effects of these two interventions on brain functional organization assessed by connectivity analysis. Furthermore, is not known if the changes after bariatric surgery on cerebral gray matter, the main structural component of CNS, is enhanced without lifestyle changes of these patients, such as physical exercise training. Therefore, the aims of this study were investigating the effects of exercise training on functional connectivity of brain networks that are involved in the food intake control and obesity pathophysiology (study 1), as well as the effects on the volume of gray matter assessed by morphometry analysis (study 2). Thirty patients eligible for bariatric surgery were randomized to participate in a 6-month exercise training program (RYGB+ET: n = 15, age = 41.9 ± 7.2 years) or standard care (RYGB: n = 15, age = 41.0 ± 7.3 years). At the baseline 3 and 9 months after bariatric surgery -, the brain connectivity was assessed by resting-state functional magnetic resonance imaging using T2-weighted Echo planar imaging (EPI) pulse sequence, and brain morphometry was obtained by the high resolution T1-weighted volumetric acquisition performed with the three-dimensional Turbo Field Echo (3DT1-TFE) technique. Exercise superimposed on bariatric surgery resulted in increased connectivity between the hypothalamus and sensorial regions (seed-to-voxel analyses of hypothalamic connectivity), and decreased default mode network (DMN) and salience network (SAL) connectivity (ROI-to-ROI analyses of brain networks connectivity). Still, increases in basal ganglia (BG) network connectivity were only observed in the exercised group (within-group analyses). Contrary to our hypothesis, exercise training induced synergistic effects of Roux-en-Y Gastric Bypass upon gray matter alterations in obesity (i.e., subcortical volume) were not found. In conclusion, exercise training is an important component in the management of post-bariatric patients and may improve the hypothalamic connectivity and brain functional networks that are involved in controlling food intake and obesity pathophysiology. However, findings of morphometry data show that undertaking an exercise training program after bariatric surgery did not superimpose brain structural plastic in patients undergoing bariatric surgery. Randomized clinical trial with long-term follow-up are needed to answer this question
 
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Publishing Date
2023-06-01
 
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