Publicação
Effect of GluN2B-containing NMDA receptors in the dorsal and ventral hippocampus on the behavioral consequences of chronic unpredictable stress
| Resumo: | O stress pode ser definido como um conjunto de desafios, quer reais quer imaginarios, a homeostasia do individuo. O quotidiano esta repleto de tais desafios e, como tal, existem varios mecanismos compensatorios de resposta que, envolvendo alteracoes neuronais, autonomicas, endocrinas e comportamentais, tentam recuperar o equilibrio. Assim, estes mecanismos fornecem formas de resposta a uma grande variedade de estimulos e desafios agudos. Contudo, apesar de serem fundamentais para a sobrevivencia do individuo, esta claramente descrito que uma exposicao cronica pode levar a uma sobrecarga e uma ma adaptacao destes mecanismos, com consequencias negativas para a saude. As consequencias mais comuns da exposicao a stress cronico incluem alteracoes neuropsiquiatricas, como ansiedade, defices na memoria de trabalho e na flexibilidade comportamental, formacao de habitos, e comportamento depressivo. Estas doencas neuropsiquiatricas estao associadas a alteracoes sequenciais de vias neuronais, provocadas principalmente por uma sobre-ativacao do eixo hipotalamo-hipofise-adrenais (HPA) e consequente libertacao excessiva de corticosteroides. Os corticosteroides afetam as vias neuronais atuando em dois tipos distintos de recetores: os recetores de mineralocorticoides (MR), com alta afinidade; e os recetores de glucocorticoides (GR), que possuem baixa afinidade. Esta diferenca de afinidades leva a um padrao de ativacao especifico destes recetores, que varia consoante a concentracao hormonal libertada. Alem disso, estes recetores apresentam tambem uma distribuicao heterogenea no encefalo, sendo que as suas diferentes distribuicoes, densidades e racio provocam assim efeitos distintos em vias neuronais diferentes. O hipocampo e uma regiao limbica que, em quase todas as especies, apresenta uma elevada co-expressao de recetores GR e MR. Deste modo e interveniente numa das principais e mais estudadas vias inibitorias do eixo HPA, atuando quer em condicoes fisiologicas e em situacoes de stress. Contudo, esta descrito que exposicoes prolongadas a concentracoes elevadas de corticosteroides provocam uma reorganizacao morfologica nas vias neuronais do hipocampo, com alteracoes nos recetores excitatorios e inibitorios, na densidade das espinhas sinapticas, defices na neurogenese, e alteracoes na excitabilidade e plasticidade sinaptica. Deste modo e provavel que estas alteracoes das vias neuronais do hipocampo estejam relacionadas com as alteracoes cognitivas e emocionais observadas apos exposicao cronica a stress. Alem disso, varios estudos sustentam uma segmentacao anatomica e funcional do hipocampo em dois compartimentos: um dorsal (posterior nos primatas), que desempenha principalmente funcoes cognitivas; e um ventral (anterior nos primatas), relacionado com a emocao, afeto e ansiedade. O glutamato e o principal neurotransmissor excitatorio do cerebro, e intervem na plasticidade sinaptica e comportamental. O seu recetor N-metil D-aspartato (NMDA) e um recetor ionotropico, permeavel ao calcio, e envolvido no desenvolvimento e funcao cerebral, mas tambem na neurotoxicidade. Estes recetores sao proteinas tetramericas, sendo que a sua maioria e constituida por duas subunidades GluN1 e duas subunidades GluN2. Para a funcao do canal a existencia das subunidades GluN1 e obrigatoria e, como tal, a distincao destes recetores deve-se principalmente a expressao especifica de diferentes tipos de GluN2 (A-D). No cortex cerebral e no hipocampo os subtipos expressos sao principalmente o GluN2A e GluN2B. Destes, foi demonstrado que os recetores que contem subunidades GluN2B estao relacionados com comportamentos ansiosos, depressivos e influenciados pelo stress. Alem disso, a exposicao ao stress foi associada a uma diminuicao de expressao dos recetores GluN2B, com uma perda seletiva destes na superficie sinaptica. Adicionalmente, a inativacao farmacologica ou genetica dos recetores com subunidades GluN2B foi capaz de inibir o fenotipo comportamental observado em consequencia da exposicao cronica ao stress. De facto, experiencias anteriores realizadas pelo nosso grupo, em que foi utilizado um modelo animal com um knockout (KO) condicional e pos-natal dos recetores GluN2B, foi capaz de alterar a resposta comportamental ao stress cronico, diminuindo principalmente o aumento induzido pelo stress de comportamento ansioso. Foram usados murganhos GluN2B-KO obtidos atraves do cruzamento de murganhos C57BL/6 com o gene que codifica a proteina GluN2B (GRIN2B) entre locais LoxP e murganhos que expressam a Cre-recombinase. Assim, apos administracao de tamoxifeno (um modulador especifico dos recetores de estrogenio) foi possivel obter uma perda de funcao do gene e uma delecao da expressao de recetores com o subtipo GluN2B. Estes murganhos foram depois submetidos a um protocolo de stress cronico imprevisivel (Chronic Unpreditable Stress - CUS) e o seu comportamento foi testado e comparado a controlos (apenas manuseados gentilmente durante o periodo experimental), assim como a grupos wildtype controlo e submetidos ao mesmo protocolo de stress. Deste modo foi possivel constatar que a delecao de expressao de GluN2B impediu as alteracoes biometricas e o aumento de comportamento ansioso, induzidos pelo stress. Contudo, o knockout genetico utilizado e inespecifico, impedindo a expressao dos recetores GluN2B em varias estruturas encefalicas, cuja responsabilidade nas alteracoes comportamentais secundarias ao stress cronico ainda esta por esclarecer. Assim, no presente trabalho, utilizamos o mesmo modelo de murganhos C57BL/6 com o gene GRIN2B entre locais LoxP, mas administramos a Cre-recombinase atraves de um vetor viral, por cirurgia estereotaxica, no hipocampo dorsal e no hipocampo ventral, de modo a investigar o papel especifico dos recetores GluN2B nestas estruturas. Foram entao selecionados grupos de murganhos com 8 semanas de idade, sendo que um grupo foi inoculado com virus-adeno-associado com Cre-recombinase no hipocampo dorsal e outro grupo inoculado no hipocampo ventral, e submetidos posteriormente a um protocolo de stress cronico imprevisivel. Este protocolo, com duracao de 4 semanas, foi iniciado 10 dias apos a cirurgia, e consistiu na exposicao diaria, aleatoria, a um dos seguintes fatores de stress: imobilizacao; agitacao da jaula; derrota social; fluxo de ar quente; iluminacao durante a noite; inversao do ciclo de luz; ou a inclinacao da jaula. Em paralelo, dois outros grupos inoculados de forma similar foram apenas manuseados gentilmente durante o mesmo periodo e utilizados como controlos. De seguida testou-se o comportamento destes animais, com 13 semanas de idade, no Elevated Plus Maze, Open Field e Morris Water Maze. Deste modo, foi possivel observar que os animais com inativacao dos recetores com subunidades GluN2B no hipocampo ventral demonstraram um fenótipo diferente a exposicao cronica ao stress. Foram observadas diferencas comportamentais entre os animais controlo e os submetidos a stress com inativacao dos GluN2B no hipocampo dorsal. Nestes, alteracoes nos resultados dos testes comportamentais demonstraram um aumento marcado no comportamento ansioso dos animais submetidos a CUS. Contudo, tais diferencas nao foram observadas nos murganhos com inativacao no hipocampo ventral, o que nos permite inferir que os recetores que contem o subtipo GluN2B nesta estrutura deverao modular a via neuronal responsavel pelo aumento da ansiedade induzido pelo stress. Adicionalmente, apesar da inativacao de um subtipo de recetores NMDA do hipocampo, nao foram observados defices nas capacidades de aprendizagem e memoria espacial dos animais. Assim, e possivel formular a hipotese que estas capacidades sao independentes do processo de potenciacao a longo prazo (LTP) descrito classicamente, respeitante aos recetores de glutamato GluN2B do hipocampo, incluindo os existentes no seu compartimento dorsal. Assim, o presente trabalho permite confirmar o papel dos recetores NMDA que contem a subunidade GluN2B do hipocampo nas alteracoes comportamentais consequentes a exposicao cronica ao stress, evidenciando particularmente o papel destes recetores do hipocampo ventral no aumento de comportamento ansioso induzido pelo stress. |
|---|---|
| Autores principais: | Ferreira, Ricardo Filipe da Silva, 1984- |
| Assunto: | NMDA GluN2B Ansiedade Stress crónico Hipocampo dorsal Hipocampo ventral Teses de mestrado - 2017 |
| Ano: | 2017 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Lisboa |
| Idioma: | português |
| Origem: | Repositório da Universidade de Lisboa |
| Resumo: | O stress pode ser definido como um conjunto de desafios, quer reais quer imaginarios, a homeostasia do individuo. O quotidiano esta repleto de tais desafios e, como tal, existem varios mecanismos compensatorios de resposta que, envolvendo alteracoes neuronais, autonomicas, endocrinas e comportamentais, tentam recuperar o equilibrio. Assim, estes mecanismos fornecem formas de resposta a uma grande variedade de estimulos e desafios agudos. Contudo, apesar de serem fundamentais para a sobrevivencia do individuo, esta claramente descrito que uma exposicao cronica pode levar a uma sobrecarga e uma ma adaptacao destes mecanismos, com consequencias negativas para a saude. As consequencias mais comuns da exposicao a stress cronico incluem alteracoes neuropsiquiatricas, como ansiedade, defices na memoria de trabalho e na flexibilidade comportamental, formacao de habitos, e comportamento depressivo. Estas doencas neuropsiquiatricas estao associadas a alteracoes sequenciais de vias neuronais, provocadas principalmente por uma sobre-ativacao do eixo hipotalamo-hipofise-adrenais (HPA) e consequente libertacao excessiva de corticosteroides. Os corticosteroides afetam as vias neuronais atuando em dois tipos distintos de recetores: os recetores de mineralocorticoides (MR), com alta afinidade; e os recetores de glucocorticoides (GR), que possuem baixa afinidade. Esta diferenca de afinidades leva a um padrao de ativacao especifico destes recetores, que varia consoante a concentracao hormonal libertada. Alem disso, estes recetores apresentam tambem uma distribuicao heterogenea no encefalo, sendo que as suas diferentes distribuicoes, densidades e racio provocam assim efeitos distintos em vias neuronais diferentes. O hipocampo e uma regiao limbica que, em quase todas as especies, apresenta uma elevada co-expressao de recetores GR e MR. Deste modo e interveniente numa das principais e mais estudadas vias inibitorias do eixo HPA, atuando quer em condicoes fisiologicas e em situacoes de stress. Contudo, esta descrito que exposicoes prolongadas a concentracoes elevadas de corticosteroides provocam uma reorganizacao morfologica nas vias neuronais do hipocampo, com alteracoes nos recetores excitatorios e inibitorios, na densidade das espinhas sinapticas, defices na neurogenese, e alteracoes na excitabilidade e plasticidade sinaptica. Deste modo e provavel que estas alteracoes das vias neuronais do hipocampo estejam relacionadas com as alteracoes cognitivas e emocionais observadas apos exposicao cronica a stress. Alem disso, varios estudos sustentam uma segmentacao anatomica e funcional do hipocampo em dois compartimentos: um dorsal (posterior nos primatas), que desempenha principalmente funcoes cognitivas; e um ventral (anterior nos primatas), relacionado com a emocao, afeto e ansiedade. O glutamato e o principal neurotransmissor excitatorio do cerebro, e intervem na plasticidade sinaptica e comportamental. O seu recetor N-metil D-aspartato (NMDA) e um recetor ionotropico, permeavel ao calcio, e envolvido no desenvolvimento e funcao cerebral, mas tambem na neurotoxicidade. Estes recetores sao proteinas tetramericas, sendo que a sua maioria e constituida por duas subunidades GluN1 e duas subunidades GluN2. Para a funcao do canal a existencia das subunidades GluN1 e obrigatoria e, como tal, a distincao destes recetores deve-se principalmente a expressao especifica de diferentes tipos de GluN2 (A-D). No cortex cerebral e no hipocampo os subtipos expressos sao principalmente o GluN2A e GluN2B. Destes, foi demonstrado que os recetores que contem subunidades GluN2B estao relacionados com comportamentos ansiosos, depressivos e influenciados pelo stress. Alem disso, a exposicao ao stress foi associada a uma diminuicao de expressao dos recetores GluN2B, com uma perda seletiva destes na superficie sinaptica. Adicionalmente, a inativacao farmacologica ou genetica dos recetores com subunidades GluN2B foi capaz de inibir o fenotipo comportamental observado em consequencia da exposicao cronica ao stress. De facto, experiencias anteriores realizadas pelo nosso grupo, em que foi utilizado um modelo animal com um knockout (KO) condicional e pos-natal dos recetores GluN2B, foi capaz de alterar a resposta comportamental ao stress cronico, diminuindo principalmente o aumento induzido pelo stress de comportamento ansioso. Foram usados murganhos GluN2B-KO obtidos atraves do cruzamento de murganhos C57BL/6 com o gene que codifica a proteina GluN2B (GRIN2B) entre locais LoxP e murganhos que expressam a Cre-recombinase. Assim, apos administracao de tamoxifeno (um modulador especifico dos recetores de estrogenio) foi possivel obter uma perda de funcao do gene e uma delecao da expressao de recetores com o subtipo GluN2B. Estes murganhos foram depois submetidos a um protocolo de stress cronico imprevisivel (Chronic Unpreditable Stress - CUS) e o seu comportamento foi testado e comparado a controlos (apenas manuseados gentilmente durante o periodo experimental), assim como a grupos wildtype controlo e submetidos ao mesmo protocolo de stress. Deste modo foi possivel constatar que a delecao de expressao de GluN2B impediu as alteracoes biometricas e o aumento de comportamento ansioso, induzidos pelo stress. Contudo, o knockout genetico utilizado e inespecifico, impedindo a expressao dos recetores GluN2B em varias estruturas encefalicas, cuja responsabilidade nas alteracoes comportamentais secundarias ao stress cronico ainda esta por esclarecer. Assim, no presente trabalho, utilizamos o mesmo modelo de murganhos C57BL/6 com o gene GRIN2B entre locais LoxP, mas administramos a Cre-recombinase atraves de um vetor viral, por cirurgia estereotaxica, no hipocampo dorsal e no hipocampo ventral, de modo a investigar o papel especifico dos recetores GluN2B nestas estruturas. Foram entao selecionados grupos de murganhos com 8 semanas de idade, sendo que um grupo foi inoculado com virus-adeno-associado com Cre-recombinase no hipocampo dorsal e outro grupo inoculado no hipocampo ventral, e submetidos posteriormente a um protocolo de stress cronico imprevisivel. Este protocolo, com duracao de 4 semanas, foi iniciado 10 dias apos a cirurgia, e consistiu na exposicao diaria, aleatoria, a um dos seguintes fatores de stress: imobilizacao; agitacao da jaula; derrota social; fluxo de ar quente; iluminacao durante a noite; inversao do ciclo de luz; ou a inclinacao da jaula. Em paralelo, dois outros grupos inoculados de forma similar foram apenas manuseados gentilmente durante o mesmo periodo e utilizados como controlos. De seguida testou-se o comportamento destes animais, com 13 semanas de idade, no Elevated Plus Maze, Open Field e Morris Water Maze. Deste modo, foi possivel observar que os animais com inativacao dos recetores com subunidades GluN2B no hipocampo ventral demonstraram um fenótipo diferente a exposicao cronica ao stress. Foram observadas diferencas comportamentais entre os animais controlo e os submetidos a stress com inativacao dos GluN2B no hipocampo dorsal. Nestes, alteracoes nos resultados dos testes comportamentais demonstraram um aumento marcado no comportamento ansioso dos animais submetidos a CUS. Contudo, tais diferencas nao foram observadas nos murganhos com inativacao no hipocampo ventral, o que nos permite inferir que os recetores que contem o subtipo GluN2B nesta estrutura deverao modular a via neuronal responsavel pelo aumento da ansiedade induzido pelo stress. Adicionalmente, apesar da inativacao de um subtipo de recetores NMDA do hipocampo, nao foram observados defices nas capacidades de aprendizagem e memoria espacial dos animais. Assim, e possivel formular a hipotese que estas capacidades sao independentes do processo de potenciacao a longo prazo (LTP) descrito classicamente, respeitante aos recetores de glutamato GluN2B do hipocampo, incluindo os existentes no seu compartimento dorsal. Assim, o presente trabalho permite confirmar o papel dos recetores NMDA que contem a subunidade GluN2B do hipocampo nas alteracoes comportamentais consequentes a exposicao cronica ao stress, evidenciando particularmente o papel destes recetores do hipocampo ventral no aumento de comportamento ansioso induzido pelo stress. |
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