Inibição do receptor de glutamato do tipo NMDA em um modelo de hipóxia-isquemia prenatal: avaliação morfofuncional do cerebelo

Lesões sistêmicas peri e pré-natais alteram o desenvolvimento do SNC, levando a problemas cognitivos e motores em crianças que podem perdurar por toda a vida. Um tipo particular de lesão é a hipóxia-isquemia (HI), caracterizada pela interrupção momentânea ou permanente do fluxo sanguíneo. Um dos mecanismos propostos para as lesões decorrentes da HI é a excitotoxicidade glutamatérgica. O uso de inibidores da neurotransmissão glutamatérgica tem sido estudados em diversos modelos de HI. Neste trabalho, avaliamos os efeitos morfofuncionais da administração de um antagonista não-competitivo do receptor de glutamato NMDA sobre o desenvolvimento do cerebelo. Ratas no 18 dia de gestação foram anestesiadas, os cornos uterinos expostos e as 4 artérias uterinas obstruídas por 45 minutos (Grupo H). Animais controle tiveram os úteros expostos, sem a obstrução (Grupo S). Após a cirurgia a gestação prosseguiu. Somente animais nascidos a termo foram utilizados. Um dia após o nascimento, metade de cada ninhada foi designada para receber MK801, 0,3mg/kg/dia, (grupos SM e HM) e a outra metade recebeu solução salina (grupos SS e HS), por 5 dias. Após anestesia e perfusão-fixação com paraformaldeído 4% aos 9, 23, 30 e 60 dias pós-natais, cortes parassagitais do cerebelo foram obtidos em criótomo e submetidos à imunohistoquímica para calbindina, GFAP, GLAST, PDGFRα e MBP. A partir de 45 dias de vida, os animais foram testados em vários de testes comportamentais: labirinto em cruz elevado (LCE), campo vazado (CV), ROTAROD, teste de caminhada sobre barras (ladder test) e teste do comprimento da passada (stride length). Aos 9 dias, a espessura da árvore dendrítica era menor nos animais SM, HS/HM, demonstrando efeitos deletérios tanto do MK801 quanto da HI. Menor número de células PDGFRα+ foi observado nos animais HS/HM, sem efeitos da administração de MK801. Aos 23 dias, maior número de células PDGFRα+ foi observado nos animais HM comparado aos outros 3 grupos, indicando efeito neuroprotetor do MK801. Nessa idade, menor número de fibras mielinizadas (MBP+) foi observada nos animais HS, e a administração de MK801 parece reverter estes efeitos. Aos 9 dias a distribuição de GLAST estava alterada nos animais HS, com os efeitos da HI parcialmente revertidos pelo MK801. Não foram observados efeitos da HI ou do MK801 sobre comportamentos relacionados a ansiedade pelo LCE, assim como na latência de queda no ROTAROD. HI piora a performance motora no ladder test. No teste do CV, não observamos efeitos da HI sobre a busca por novidade assim como sobre a atividade locomotora espontânea. No entanto, MK801 diminui comportamentos de autolimpeza e a atividade locomotora espontânea. Menor variação das passadas foi observada em decorrência da administração de MK801 no stride length, com nenhum efeito da HI. Nossos resultados demonstram que a inibição do receptor NMDA tem um efeito neuroprotetor sobre os progenitores de oligodendrócitos e mielinização, provavelmente pela manutenção da capacidade proliferativa por um período maior. A atividade do receptor NMDA exerce importante papel na diferenciação das células de Purkinje, assim como na distribuição do transportador GLAST, corroborando a importância deste receptor na gênese das lesões causadas pela HI.

Malnutrição protéica e desenvolvimento hipocampal: estudo das implicações sobre memória/aprendizado e avaliação da distribuição da Óxido Nítrico Sintase

A nutrição inadequada é um dos principais fatores não-genéticos que afetam o desenvolvimento do encéfalo. O hipocampo é uma estrutura bastante sensível a alterações no aporte nutricional durante o desenvolvimento. No hipocampo a óxido nítrico sintase (ONS) é uma enzima altamente expressa e o óxido nítrico (ON) já foi apontado como tendo papel fundamental na potenciação de longa duração (LTP) e depressão de longa duração (LTD), responsáveis pelo processo de memória e aprendizado. Neste trabalho estudamos o efeito da malnutrição no comportamento associado à memória e aprendizado e na distribuição da ONS, através da técnica da nicotinamida adenina dinucleotídeo fosfato diaforase (NADPH-d). O presente trabalho foi aprovado pelo COMITÊ DE ÉTICA (CEA/055/2009). Foram utilizados ratos Wistar machos, divididos em dois grupos: grupo controle (GC) e grupo malnutrido (GM). A malnutrição se deu através da administração, para a mãe, de uma ração com 0% de proteína durante os 10 primeiros dias de lactação, iniciando-se no dia do nascimento dos filhotes. O GC recebeu ração comercial (22% de proteína). Os encéfalos foram processados histologicamente nas idades de P10, P20, P30, P45 e P90 (n=5 para cada idade e grupo estudado), sendo então realizada a histoquímica da NADPH-d para avaliar a distribuição da ONS. A avaliação dos comportamentos associados à ansiedade foi realizada através do labirinto em cruz elevado (LCE), o comportamento associados à busca por novos estímulos foi medida através do campo vazado (CV) e a memória/aprendizado foi avaliada através do labirinto aquático radial de 8 braços (LAROB) em animais P40 (n=10 para cada grupo) e P90 (n=11 para cada grupo). No GM em P10 observamos maior densidade de células NADPHd+ no giro denteado. Em P20, a marcação para NADPH-d no GM foi menor e esse padrão foi mantido em P30 e P45. No GM em P90 não observamos efeitos da dieta. Em P10, no GM observamos menor número de corpos marcados no stratum pyramidale (SPy). Em P20 o SPy encontrava-se intensamente marcado em ambos os grupos. Em P30 GM observamos maior número de células marcadas no SPy. Entretanto em P45, ambos os grupos apresentaram poucos corpos marcados. Em P90, o GM apresentou mais células marcadas no SPy. Não foram observadas diferenças significativas nas variáveis analisadas para o LCE. O GM em P90 explora maior número de orifícios, tanto na periferia (F=8,1; gl=1; P=0,014) quanto no número total (F=7,5; gl=1; P=0,017). Não foram observadas diferenças significativas para as variáveis analisadas no CV em P40. No teste de memória/aprendizagem foram observadas diferenças significativas entre o GM e o GC na latência de escape no 1 dia de testes em P90 (F=5,2; gl=1; P=0,033), com o GM apresentando melhor desempenho quando comparado ao GC. Esses valores podem ser explicados pela redução da latência para encontrar a plataforma de escape no GM. Não foram observadas diferenças significativas no LAROB em P40. Nossos resultados demonstram que a malnutrição protéica restrita aos 10 primeiros dias da lactação altera a distribuição da NADPH-d no hipocampo. A malnutrição afetou o comportamento dos animais em P40. Por outro lado, em P90 os primeiro dia de teste, sugerindo que o efeito observado está mais associado à novidade do ambiente de teste.

Efeitos da associação entre dieta hiperlipídica e ovariectomia sobre aspectos comportamentais, lipídeos séricos e o desenvolvimento corporal de ratas adultas

O aumento da longevidade evidenciou nas mulheres os efeitos deletérios da deficiência ovariana como, a obesidade central e as doenças neurodegenerativas. Os hábitos alimentares modernos favorecem o consumo excessivo de gorduras, que contribuem para efeitos adversos sobre a saúde, incluindo alteração da composição corporal e da função nervosa. Assim, objetivamos estudar como a dieta hiperlipídica (DH), contendo óleo de soja, associada à perda da função gonadal influenciam o comportamento e o desenvolvimento corporal de ratas adultas. Ratas Wistar adultas foram ovariectomizadas (OVX) ou pseudo-operadas (C) e após 7d passaram a receber dieta contendo 4%(normo) ou 19%(hiperlípidica) de óleo de soja: C4 (n=29), OVX4 (n=30), C19 (n=30), OVX19 (n=30). Foram avaliados a massa e o comprimento corporais e a ingestão alimentar, e aspectos comportamentais de ansiedade, através de teste no Labirinto em Cruz Elevado (LCE); de busca pela novidade, por testes no Campo Vazado (CV); e aprendizagem/memória avaliada no labirinto aquático radial de 8 braços (LAROB). Ao final dos testes, os animais foram anestesiados, exsanguinados e o tecido adiposo intra-abdominal foi coletado e pesado. O soro foi utilizado para dosagens de triglicerídeo (TG), VLDL-c, colesterol (COL), HDL-c e estradiol. A ingestão alimentar média e o comprimento corporal não diferiram entre os grupos, mas o grupo OVX19 mostrou ganho significativo (13,6%) de massa corporal mais precocemente que os demais. O mesmo padrão foi observado quanto à massa de tecido adiposo, que foi 86% maior no OVX19. Os TG, VLDL e COL aumentaram cerca de 28% no OVX19, porém sem alteração de HDL-c (33,762,2 mg/dl). A DH e a ovariectomia se mostraram ansiogênicos e quando associados, a DH parece reverter o efeito ansiogênico da castração. Padrão similar de resposta foi observado na resposta ao teste de busca por novidade. No teste de aprendizagem/memória o OVX4 apresentou maior tempo de latência no primeiro dia, e todos responderam de forma semelhante nos demais dias. Conclui-se que a deficiência de estradiol acompanhada da ingestão de dieta hiperlipídica mantém o desempenho cognitivo, o comportamento emocional e a motivação, embora prejudique a adiposidade e o metabolismo lipídico.

Efeitos da exposição à fumaça de cigarro e/ou etanol durante a adolescência: alterações dos níveis de ansiedade e da atividade locomotora em camundongos durante o período de exposição e em período curto e longo de retirada

O consumo de tabaco está freqüentemente associado ao consumo de álcool e a maioria dos usuários inicia o uso e abuso destas drogas na adolescência. Como a ansiedade pode ser um fator de risco para a etiologia do uso e da retirada destas drogas, no presente estudo investigamos os efeitos da fumaça do cigarro e/ou exposição ao etanol durante a adolescência nos níveis de ansiedade ao final do período de exposição e em período curto e longo após retirada. Do 30 ao 45 dia de vida pós-natal (PN30-PN45), camundongos Suíços de ambos os sexos foram expostos a fumaça do cigarro gerada a partir da queima de cigarros para pesquisa contendo 1,7mg de nicotina 8 h/dia e/ou ao etanol (2g/kg, 25%, v/v) através de injeção intraperitoneal em dias alternados. Assim foram utilizados 4 grupos experimentais: 1) SMK+ETOH (exposição a fumaça de cigarro e injeção i.p. de etanol); 2) SMK (exposição a fumaça de cigarro e a salina i.p.); 3) ETOH (exposição a ar e injeção i.p. de etanol); 4) VEH (exposição a ar e injeção i.p. salina). Ao final do período de exposição (PN44-45) e durante a retirada de curta (PN49-50) e longa duração (PN74-75) utilizamos o Labirinto em Cruz Elevado (LCE) para avaliar os níveis de ansiedade e o Teste de Campo Aberto (CA) para avaliar os níveis de ansiedade e a atividade locomotora. Ao final do período de exposição, as fêmeas do grupo SMK apresentaram uma resposta ansiolítica no LCE. Esta resposta foi intensificada pela co-exposição ao etanol. A retirada de curto prazo da fumaça do cigarro provocou um efeito ansiogênico. Os machos do grupo ETOH apresentaram um efeito ansiogênico no LCE ao final do período de exposição, no entanto, este efeito não persistiu em um período curto de retirada. Embora nem os efeitos da fumaça de cigarro, nem os efeitos do etanol tenham persistido após um período longo de retirada, os animais do grupo SMK+ETOH apresentaram uma resposta ansiogênica no CA. Assim, nossos resultados sugerem que fêmeas adolescentes são mais susceptíveis aos efeitos ansiolíticos do fumo do tabaco. O efeito mais intenso no grupo SMK+ETOH sugere que as fêmeas co-usam estas drogas para chegar a níveis mais baixos de ansiedade. Além disso, um aumento da ansiedade após um período longo da retirada conjunta do cigarro e do etanol, pode facilitar as recaídas ao uso destas drogas.

Nicotina e/ou estresse por contenção durante a adolescência de camundongos: efeitos em comportamentos de ansiedade, sociabilidade e comportamentos associados à depressão

Há um extenso número de evidências apontando para o estresse como tendo um papel crítico na iniciação, manutenção e relapso após a retirada, do hábito do tabagismo. De modo geral, adolescentes são mais sensíveis aos efeitos no sistema nervoso central de ambos estresse e nicotina, principal componente psicoativo do cigarro. No entanto, há uma escassez de estudos em neurobiologia básica que avaliem as possíveis interações entre os efeitos no sistema nervoso central entre nicotina e estresse nesta idade. Deste modo, o objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da exposição à nicotina e estresse durante a adolescência de camundongos em comportamentos sociais e comportamentos associados a ansiedade e depressão. Para este estudo utilizamos camundongos Suíços de ambos os sexos. A partir do 30 dia pós-natal (PN) camundongos foram expostos à nicotina (até PN40) e/ou estresse (até PN38 para os animais avaliados em PN39-40 e PN40 para os animais avaliados nas outras idades). Desta forma, utilizamos quatro grupos experimentais: 1) Exposição concomitante de solução de nicotina (diluida na água potável, 50g/ml) e estresse por contenção (1h/dia); 2) Exposição somente à nicotina via oral; 3) Exposição somente ao estresse por contenção; 4) Grupo controle. Para a avaliação comportamental utilizamos: o teste do labirinto em cruz elevado (LCE), o teste de abordagem social de três câmaras (TS) e o teste do nado forçado (FST). Cada animal foi avaliado nos três testes, em um entre três momentos: ao final do período de exposição (PN39/40), após um curto período a partir do término da exposição (PN44/45) ou na vida adulta (PN69/70). A exposição ao estresse promoveu menor ganho de massa corporal durante a adolescência, sendo o consumo de nicotina incapaz de alterar este parâmetro. Além disso, o estresse não afetou o consumo da solução de nicotina. Nosso modelo não foi capaz de alterar os parâmetros de ansiedade avaliados pelo teste do LCE. Entretanto, a exposição de estresse em concomitância com nicotina gerou hiperatividade ao final do período de exposição em ambos os sexos. Na avaliação do TS e do FST observamos alterações significativas somente após período de retirada. Após um curto período de abstinência pela nicotina, fêmeas apresentaram aumento do comportamento associado à depressão, tendo este efeito sido revertido pela exposição concomitante ao estresse. De forma contrária, na mesma idade, somente a exposição combinada promoveu aumento do comportamento associado à depressão em machos. Além disso, nossos resultados sugerem um aumento de sociabilidade no grupo submetido a exposição combinada após longo período de interrupção da exposição durante a vida adulta. O presente trabalho fornece evidências experimentais que indicam que nicotina e estresse interagem durante a adolescência resultando em alterações na resposta emocional durante o período de exposição e tardiamente, após a sua interrupção causando alterações que perduram até o início da vida adulta.

Efeitos comportamentais e endócrinos do tratamento com a vareniclina em um modelo experimental de exposição à nicotina durante a adolescência

A nicotina é considerada o principal componente psicoativo do tabaco e esta induz seus efeitos farmacológicos centrais atuando em receptores nicotínicos colinérgicos (nAChRs). A maturação dos sistemas colinérgicos é consolidada durante o período da periadolescência, o que sugere que o cérebro do adolescente é vulnerável aos efeitos de estimulantes colinérgicos. Dados os efeitos deletérios do consumo de tabaco, incluindo a dependência, têm sido desenvolvidas estratégias terapêuticas para facilitar a interrupção do uso. A mais recente é o uso da vareniclina, um agonista parcial dos nAChRs α4β2. Pouco se sabe sobre os efeitos da exposição à nicotina na adolescência e menos ainda dos efeitos de curto e longo prazos dos tratamentos disponíveis para a reversão da dependência ainda durante este período. Neste sentido, os objetivos desse trabalho foram o de estudar os comportamentos associados à ansiedade e busca por novos estímulos e a função adrenal em animais expostos à fumaça do cigarro durante a adolescência e subsequentemente tratados com procedimento para reversão de dependência à nicotina. Esse estudo utilizou 150 camundongos Suíços adolescentes (de ambos os sexos). Os animais foram expostos à solução aquosa de nicotina (50g/ml - NIC) ou de sacarina (2% - SAC) v.o. do 30o dia de vida pós-natal (PN) à PN45 e submetidos aos seguintes tratamentos por gavagem de PN45 à PN56: 1) vareniclina (0,1 ou 1,0 mg/kg/dia, VAR1 e VAR2 respectivamente); 2) veículo (VEH); 3) nicotina na dose utilizada entre PN30 e PN45 (NIC). Sete grupos experimentais foram utilizados: SACVEH, SACVAR1, SACVAR2, NICVEH, NICVAR1, NICVAR2 e NICNIC. Em PN55, os animais foram submetidos ao teste do labirinto em cruz elevado (LCE) por 5 min, e duas depois ao teste do campo vazado (CV) também por 5 min. Os tecidos coletados em PN56 (após o sacrifício dos animais) foram: adrenal esquerda para a verificação do conteúdo de catecolaminas, adrenal direita para avaliação da expressão da tirosina hidroxilase e soro para a dosagem de corticosterona. Os nossos resultados demonstraram que no final da vigência do tratamento não foram encontradas diferenças entre os grupos no comportamentos associados à ansiedade do LCE e nos associados à busca por novos estímulos no CV. Por outro lado, a análise do número de orifícios explorados no centro do CV, também utilizado como medida de ansiedade, sugerem que a vareniclina por si só e a exposição continuada à nicotina são ansiogênicas mas que que o tratamento com vareniclina após a exposição à nicotina mantém os resultados dentro da normalidade. Do ponto de vista endócrino, o conteúdo adrenal de catecolaminas foi corrigido pelo tratamento com vareniclina, os níveis séricos de corticosterona foram aumentados pela exposição à nicotina enquanto o tratamento com vareniclina aumentou a expressão de tirosina hidroxilase. Nosso estudo indica que, no final da vigência do tratamento, tanto aspectos comportamentais como endócrinos estão significativamente afetados em nosso modelo de exposição à nicotina durante a adolescência e tratamento subsequente com vareniclina. Estudos futuros deverão avaliar estes parâmetros em períodos posteriores, com o objetivo de verificar se as alterações observadas persistem na vida adulta.

Análise comportamental de ratos Wistar machos em diferentes idades em um modelo de programação metabólica pela restrição protéica materna durante a lactação

A desnutrição neonatal em ratos resulta em alterações metabólicas e endócrinas nas proles a curto e a longo prazo. Sabe-se que algumas destas alterações, como o conteúdo aumentado de catecolaminas adrenais e a hipercorticosteronemia nos animais adultos estão associadas a alterações comportamentais. Não se sabe, no entanto, se as alterações comportamentais observadas estão presentes desde o insulto original, a desnutrição, ou se estas se desenvolvem ao longo do tempo. Neste sentido, avaliamos em ratos Wistar os efeitos da programação pela restrição protéica materna durante a lactação sobre os parâmetros comportamentais relacionados à ansiedade, à atividade locomotora e à memória/aprendizado em diferentes idades ao longo do desenvolvimento. Ao nascimento das suas proles as progenitoras foram separadas em: Grupo restrição protéica (RP) - que recebeu ração hipoprotéica (8% de proteína) do nascimento ao desmame [dia pós-natal (P) 21], e Grupo CONT (controle) - que recebeu ração normoprotéica neste período. Os seguintes testes comportamentais foram realizados com a prole (21 animais / grupo / idade) em P21, P45, P90 e P180: 1) labirinto em cruz elevado (LCE) - avalia comportamentos associados à ansiedade; 2) campo aberto (CA) - avalia atividade locomotora; 3) labirinto aquático radial de oito braços (LAROB) - avalia memória e aprendizado. Após os testes comportamentais, os animais foram sacrificados por decapitação, o sangue foi coletado para dosagem da corticosterona sérica e a glândula adrenal para quantificação das catecolaminas adrenais. No LCE, os animais RP apresentaram aumentos significativos nas variáveis associadas à ansiedade quando comparado ao grupo CONT somente em P21. No CA foi observada uma redução significativa no número de retângulos percorridos pelo grupo RP somente na idade de P90. No LAROB não identificamos diferenças significativas entre os grupos durante os quatro primeiros dias de teste, independente da idade. No quinto dia de testes (probe trial), o grupo RP mostrou uma diminuição na latência para encontrar a plataforma, em P21 e P180. Quanto à função adrenal, o grupo RP apresentou uma diminuição nos valores de corticosterona sérica em P90, e um aumento no conteúdo de catecolaminas adrenais quando comparado ao grupo CONT em P21 e P180. Nas demais idades analisadas não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos. Nossos dados indicam que os animais do grupo RP apresentam: 1) redução do comportamento associado à ansiedade no final do período de lactação; 2) redução da atividade locomotora em adultos jovens; 3) melhora do desempenho de memória e aprendizado no final da lactação e na idade adulta (P180). Adicionalmente, os dados indicam que há uma associação entre alterações nos parâmetros comportamentais e da função adrenal. Podemos concluir que a restrição protéica durante o período de lactação em ratos afeta o comportamento apresentado ao longo da vida e que o padrão temporal dos efeitos varia em função do comportamento estudado.

细胞外信号调节蛋白激酶-cAMP反应元件结合蛋白信号通路在应激所致抑郁行为障碍中的作用

Stress is the most important factor in the vulnerability to depression and other behavioral disorders, but the mechanisms that stress signals are transferred into depression are far from understanding. To date, the neurotransmitters, neurotrophins and signal pathway have been concerned in the topic focusing on the pathophysiology of depression, but there are still many puzzles. Increasing evidence has indicated that the alteration in neuronal plasticity is the “trace” of stress-induced damages. The extracellular signal-regulated protein kinase(ERK)-cyclic-AMP-responsive element（CRE）-binding protein(CREB)signal pathway is a powerful intracellular signal transduction pathway participating in neuronal plasticity which is involved in higher brain cognitive functions such as learning and memory. However, so far, little is known about the role of the ERK-CREB signal pathway in response to stress and emotional modulations. Thus the aim of the study was to systematically investigate the role of the ERK-CEB signal pathway in depressive-like behaviors induced by stress. Depression animal models, antidepressant agent treatment and disruption of signal pathway in specific brain regions were applied. In the present study, three experiment sessions were designed to make sure whether the ERK-CREB signal pathway was indeed one of pathophysiological mechanisms of depressive-like behaviors induced by stress. In experiment one, two different stress animal models were applied, chronic forced swim stress and chronic empty water bottle stress. After stress, all animals were tested behaviorally using open-field, elevated-plus maze and saccharine preference test, and brain samples were processed for determination of ERK, P-ERK, CREB and P-CREB using western blot. The relationships between the proteins of ERK, P-ERK, CREB and P-CREB in the brain and the behavioral variables were also analyzed. In experiment two, rats were treated with antidepressant agent fluoxetine once a day for 21 consecutive days, then the brain levels of ERK, P-ERK, CREB and P-CREB was determined, the depressive-like behaviors were also examined. In experiment three, mitogen activated extracellular-signal-regulated kinase kinase (MEK) inhibitor U0126 was administrated to inhabit the activation of ERK in the hippocampus and prefrontal cortex respectively, then behavioral measurements and protein detection were conducted. The main results of the study were as the following: (1) Chronic forced swim stress induced animals to suffer depression and disrupted the ERK-CREB signal pathway in hippocampus and prefrontal cortex. There were significant correlations between P-ERK2, P-CREB and multiple variables of depressive-like behaviors. (2) Chronic empty water bottle stress did not induce depressive-like behaviors. Such stress decreased the brain level of P-ERK2 in hippocampus and prefrontal cortex, but the level of P-CREB in the hippocampus was increased. (3) The antidepressant agent fluoxetine relieved depressive-like behaviors and increased the activities of the ERK-CREB signal pathway in stressed animals. (4) Animals treated with U0126 injection into hippocampus showed decreased activities of the ERK-CREB signal pathway in the hippocampus, and suffered depression comorbid with anxiety. (5) Animals treated with U0126 injection into prefrontal cortex showed decreased activities of the ERK-CREB signal pathway in the prefrontal cortex, and exhibited depressive-like behaviors. In conclusion, The ERK-CREB signal pathway in the hippocampus and prefrontal cortex was involved in stress responses and significantly correlated with depressive-like behaviors; The ERK-CREB signal pathway in the hippocampus and prefrontal cortex participated in the mechanism that fluoxetine reversed stress-induced behavioral disorders, and might be the target pathway of the therapeutic action of antidepressants; The disruption of the ERK-CREB signal pathway in the hippocampus or prefrontal cortex led to depressive-like behaviors in animals, suggesting that disruption of ERK-CREB pathway in the hippocampus or prefrontal cortex was involved in the pathophysiology of depression, and might be at least one of the mechanisms of depression induced by stress.

细胞因子对大鼠抑郁样行为的影响

Depression is one of the most important psychological diseases to threaten human health. “Cytokine theory of depression” suggests that cytokines may play an important role in depression, which provided a new perspective in the study the mechanism and the therapy of depressive symptoms. This view is supported by various findings. Administration of pro-inflammatory cytokine or lipoposaccharide in animal induces depressive-like behavior such as anhedonia and low locomotion, which is very similar to the behavioral symptoms of depression in humans. However, the earlier researches may only pay attention to the short-time behavior effects; the effects of long-time behavior changes have not been clearly reported. In addition, there are few reports about the effects of pro-inflammatory cytokine or anti-inflammatory cytokine on the depressive-like behavior induced by chronic stressors. To further understand the role of cytokines in depression, the purpose of the present study is to investigate the dose and time effects of pro-inflammatory cytokines induced by lipoposaccharide on depressive-like behavior, sensitization effect of pro-inflammatory and blockage effect of anti-inflammatory on depressive-like behavior induced by chronic cold swimming stress. The behavioral observation was carried out using sacharin preference test, open field test and elevated-plus maze. The results indicated that: 1) The activated immunity induced by LPS i.p administration could induce significant depressive-like behavior, but these behaviors had no long-term effect; 2)The depressive-like behaviors induced by stress could be elicited earlier and kept longer by the activated immunity induced by LPS ip ; 4) The chronic activated immunity induced by LPS icv administration could provoke significant depressive-like behavior, and the depressive-like behaviors induced by stress could be enhanced by icv LPS, LPS and stress had certain interact-sensitization effect on depressive-like behavior； 5) Anti-inflammatory cytokines IL-10 icv reversed the depressive-like behaviors induced by the stress. In conclusion, cytokines play an important role in the depressive-like behavior. Both peripheral and central administration of LPS induced a certain depressive-like behavior and enhanced stress-induced depressive behavior. The anti-inflammatory cytokine IL-10 icv could reverse the depressive-like behaviors induced by the stress. Keywords: lipoposaccharide, depressive-like behavior, anhedonia, locomotion, chronic cold swimming stress

抑郁行为及不同抑郁亚型的多巴胺机制研究

The conceptualization of “depression” as a heterogenous disease has been widely accepted by most researchers. However, controlled experiments are rather sparse. To date, most studies demonstrated that animals with helplessness, a widely recognized behavioral index of “depression” also show varied comobidity expressions of other emotional behaviors, such as hightened or lightened anxiety level compared with controls. This means that distinct subtypes of “depression” may exist, in which different neural mechanisms may play roles. The present study aims to explore the possibility of behaviorally categorizing two depressive subtypes, referred as anxious helplessness and non-anxious helplessness, respectively. Then, by using RT-PCR, the dopamine D1, D2, D3 receptors mRNA expressions in medial prefrontal cortex (mPFC) and nucleus accubems (NAc) were quantified. The main findings are described as belows: 1. Uncontrollable shock could readily induce helpless behavior in shocked animals as a whole but with salient individual differences. Prior inescaoable shock induces subsuquent helplessness in approximately 40% shocked animals, while the other animals showed no sign of helpless expression, and were classified as non-helplessness. 2. Among helpless animals, the “subtype” of anxious helpless and non-anxious helpless could be identified according to the anxiety level evaluated by elevated plus maze. 3. D3 receptors mRNA expressions in the mPFC and NAc were increased in stressed animals after uncontrollable shock treatment. At the meanwhile, significant lower expressions of D2 receptors in the mPFC and NAc, and much lower expressions of D1 receptors in the mPFC were found in rats that did not become helpless after stress. In contrast, no significant difference between helpless and control animals was found in D1/D2 receptors mRNA expressions. 4. Based on above mentioned results, the up-regulation of D3 receptors in the mPFC and NAc may reflect a generalized effect of exposure to uncontrollalbe shock. While the down-regulation of D1\D2 receptors in the mPFC and decreased expression of D2 receptors in the NAc may be associated with adaptive or protective mechnisms which protecting animals from helplessness after uncontrollable shock treatment. 5. Futhermore, a significant negative relationship was found between anxiety level and D1 receptors expressions in the mPFC in helpless animals. Compared to the non-anxious helpless and control rats, the D1 receptors mRNA of anxious helpless rats were down-regulation in the mPFC. The present study indicated that the D1 dopamine receptor gene is associated with co-morbid depression and anxiety.

The Effects of Insulin-Induced Moderate Hypoglycemia on Hippocampal Plasticity

Self-regulation of blood glucose in diabetics via insulin administration introduces the risk of hypoglycemia. Previous studies have shown hypoglycemia damages the dentate gyrus, an area of the hippocampus associated with anxiety- and depressive-like behavior. To date, only depressive-like behaviors have been observed following moderate hypoglycemia. This study sought to examine whether acute moderate hypoglycemia induces both behaviors due to high clinical comorbidity. One episode of moderate hypoglycemia was induced in a male Sprague-Dawley rat. Twenty-four hours later, hippocampal function was evaluated via the elevated plus maze and the forced swim test to assess anxiety-like and depressive-like behavior. Results, though not statistically significant, suggested that acute moderate hypoglycemia may increase anxiety- and depressive-like behavior. These findings may elucidate hypoglycemia-related behavioral changes.

Immediate and enduring effects of corticosterone administration during adolescence and adulthood on anxiety and depressive behavior in male rats

Previous research has shown that the stress hormone corticosterone can increase depressive and anxiety-like behavior in rats as well as dampen the HPA response to a novel stressor (Kalynchuk et aI., 2004; Johnson et aI., 2006). Several studies have also shown that adolescence is a period of increased sensitivity to the negative effects of stressors (reviewed in McCormick et aI., 2010), which are often the result of exposure to corticosterone, and yet there is no research to date examining the effects of corticosterone administration during adolescence. The purpose of these experiments is to determine both the immediate and enduring effects of prolonged exposure to corticosterone in adolescence and adulthood on anxiety-like behavior, depressive behavior, and the HPA response. In Experiment 1 adolescent and adult rats were administered an injection of 40 mg/kg of corticosterone or vehicle daily for 16 days. Ha l f of the rats were then tested on the elevated plus maze (EPM) one day after their last injection, and the following day were tested on the forced swim test (FST). After the FST, which is a stressor, blood samples were collected at three time points, and the plasma concentrations of corticosterone were determined using a radioimmunoassay. The remaining rats were left undisturbed for three weeks, and then underwent the same testing as the first group. Corticosterone treatment had little effect on anxiety-like and depressive behavior, but it did alter the HPA response to the FST. In those rats tested soon after the period of injections, corticosterone dampened the HPA response as compared to vehicle treated rats in both adolescent and adult treated rats. For the adolescent treated rats that were tested several weeks later, corticosterone treatment increased HPA response as compared to the vehicle treated rats, but the same was not true for the adult treated rats. I t was hypothesized that the lack of behavioral effects of the corticosterone treatment may be the result of the vehicle injections inducing a stress response and thereby both groups would have similarly altered behavior. In Experiment 2 rats were administered corticosterone dissolved in their drinking water with 2.5% ethanol, or jus t the 2.5% ethanol or plain water, to determine the effects of corticosterone treatment without a stressor present. The regular drinking water was replaced with treated water for 16 days either during adulthood or adolescence, and as before, rats were either tested in the FST one day after the water was removed or three weeks later. Again there was no effect of treatment on depressive behavior. Similar to what was observed in Experiment 1, corticosterone treatment dampened the HPA response to a stressor for the rats tested soon after the treatment period. However, in Experiment 2 there was no effect of treatment on HPA response in those rats tested several weeks after they were treated. These results indicate that corticosterone can have a lasting effect on the HPA when administered in adolescence by injections but not in drinking water, which is likely because of the different schedules of exposure and rates of absorption between the two administration methods.

Évaluation neurobiologique des souris spontanément hypertendues : Du vieillissement à la génomique comparative

Le but de cette thèse est premièrement d’évaluer l’effet du vieillissement sur les fonctions psychomotrices des souches de souris sélectionnées génétiquement en fonction de leur tension artérielle (TA); deuxièmement, de localiser les déterminants génétiques des phénotypes psychophysiologiques à partir de souches recombinantes congéniques (RCS). Ces travaux ont mené à la publication de 4 articles. Le premier article décrit l’évaluation des fonctions psychomotrices des souches avec une tension artérielle élevée (HBP), basse (LBP) et normale (NBP). La performance aux épreuves d’exploration, d’habiletés motrices et d’apprentissage spatial, a été mesurée sur deux cohortes âgées respectivement de 12 mois et de trois mois. Indépendamment de l’âge, les HBPs sont hyperactives dans l’open-field (OF), mais pas dans le test d’exploration de trous. Inversement, les LBP explorent moins d’espaces que les NBP et, à trois mois seulement, sont hypoactives dans l’OF. Par ailleurs, les HBPs et les LBP présentent des déficits précoces de coordination motrice et des fonctions visuo-motrices. Le second article concerne l’évaluation longitudinale de la coordination motrice, de l’anxiété et de l’apprentissage spatial des souches HBP, LBP et NBP, à l’âge de deux mois et de 12 mois. Le vieillissement accentue l’hyperactivité des HBPs dans l’OF. Par contre, l’hypoactivité des souris LBP est détectable seulement à l’âge de deux mois. Indépendamment de l’âge, les souris HBP et LBP montrent une perception réduite du danger dans l’épreuve d’anxiété et des dysfonctions visuo-motrices au labyrinthe aquatique. Enfin, des déficits précoces de coordination motrice se manifestent seulement chez les HBPs. Il reste à déterminer si les déficits observés sont liés à des déterminants génétiques indépendants ou secondaires aux altérations de la tension artérielle. Le troisième article présente la comparaison entre les souches consanguines A/J et C57Bl/6J (B6) aux épreuves de l’OF, de la planche à trous, du labyrinthe aquatique et du cintre (coordination motrice). Les B6 explore d’avantage l’OF et la planche à trous. Les B6 sont moins rapides sur le cintre, mais supérieurs aux A/J dans le labyrinthe aquatique, avec une plate-forme invisible ou visible. Ces résultats démontrent l’implication de déterminants génétiques. Cette thèse se termine par un quatrième article sur la localisation des déterminants génétiques de la susceptibilité au stress dans les RCS, dérivées de A/J et B6, et présentant un agencement spécifique de 12.5% du génome. La réactivité émotionnelle est évaluée dans l’OF et le plus-maze; la réponse de stress est mesurée par radio télémétrie de la température interne pendant le stress d’immobilisation (SI) sous diète régulière et riche en sel; l’excrétion des électrolytes urinaires est dosée après 24 heures de diète salée. Les loci les plus significatifs sont situés dans les régions suivantes: de l’émotionalité dans l’OF (Emo1) sur le chr. 1 (LOD=4.6) correspondant à la région homologue impliquée dans la cohorte d’hypertension familiale du Saguenay; de la dopa décarboxylase (ddc) sur le chr. 11 pour l’émergence du plus-maze (LOD=4.7); de la protéine liant l’endotoxine (lbp) sur le chr. 2 pour l’hypothermie initiale en réponse au SI (LOD=4); et de HSP90 sur le chr. 12 pour l’excrétion de Ca++ (LOD=4.6). Des banques de données sont ensuite interrogées pour recenser les polymorphismes des régions régulatrices ou codantes des gènes candidats chez les souches ancestrales A/J et B6, dont les séquences sont disponibles pour le génome entier. Des utilitaires web permettent de dévoiler les changements dans la structure secondaire de l’ARNm, l’interférence avec des microARN ou avec d’autres motifs de liaison. Plusieurs SNPs fonctionnels ont été identifiés pour le QTL du chr. 1, particulièrement dans les éléments de régulation; ceux-ci impliquant des gènes reliés avec les réponses inflammatoire/immunitaire ou avec le système cardiovasculaire. La quantification par la PCR confirme une régulation à la baisse d’atp1a2 dans le cœur et le cerveau des souches susceptibles à l’anxiété. Ces résultats confirment l’intrication des altérations de la susceptibilité au stress et de la régulation de la TA.

5-HT2C and NMDA Receptors, IP3, cGMP and cAMP Functional Regulation in Pilocarpine Induced Temporal Lobe Epilepsy in Rats: Neuroprotective Role of Bacopa monnieri

Department of Biotechnology, Cochin University of Science and Technology

Subchronic 3, 4-methylenedioximethamphetamine (mdma) reverts anxiety induced by chronic mild stress

Here we report the effects of subchronic 3, 4-Methylenedioximethamphetamine (MDMA) on the elevated plus-maze, a widely used animal model of anxiety. Rats exposed to a mild chronic stress (MCS) protocol received intracerebroventricular microinjections of the selective serotonin reuptake inhibitor (SSRI) – fluoxetine (2.0ug/ul) or 3, 4-Methylenedioximethamphetamine (MDMA, 2.0ug/ul) for seven days. On the eighth day rats were tested in the elevated plus-maze. Our results showed that sub-chronic MDMA interacted with MCS leading to a decrease in anxiety-related behaviors including: percentage of open arms entries (F[2,26]=4.00; P=0.031), time spent in the open arms (F[2,26]=3.656; P=0.040) and time spent in the open arms extremities (F[2,26]=5.842; P=0.008). These results suggest a potential effect of MDMA in the reversion of the emotional significance of aversive stimuli.