Caracterização dos comportamentos tipo-depressivo e ansioso em ratas submetidas a lesão medular espinal induzida por compressão: papel das citocinas pró-inflamatórias

Abstract

A lesão medular espinal traumática (LME) repercute em consequências debilitantes aos indivíduos acometidos, incluindo incapacidade física permanente e transtornos depressivos e ansiosos, os quais são mais prevalentes no sexo feminino. Reconhece-se que o dano mecânico primário desencadeia uma cascata inflamatória secundária no local da lesão, responsável pelo prejuízo locomotor. Contudo, as implicações da inflamação sistêmica e hipocampal, mediada pelas citocinas pró-inflamatórias, sobre a etiologia da depressão e ansiedade são pouco conhecidas em humanos e animais com LME. Assim, este estudo teve como objetivo caracterizar o comportamento tipo-depressivo e ansioso, bem como avaliar o impacto da inflamação sistêmica no desenvolvimento destas comorbidades neuropsiquiátricas usando o modelo experimental de compressão da medula espinal torácica em ratas. Para tanto, três protocolos experimentais independentes foram conduzidos. No protocolo I, o desempenho locomotor e a atividade exploratória, bem como os comportamentos tipo-depressivo e ansioso usando os testes de exploração social (ES), preferência por sacarose (PS), nado forçado (NF) e labirinto em cruz elevado foram mensurados nos grupos Naive, Sham (laminectomia) e LME. No protocolo II, as concentrações de fator de necrose tumoral (TNF)-a, interferon (INF)-?, interleucina (IL)-ß, IL-6 e IL-10 foram investigadas periodicamente (1, 24 e 48 horas, 7 e 28 dias pós-operatório (DPO)) no plasma e medula espinal dos mesmos grupos experimentais supracitados. No protocolo III, os comportamentos tipo depressivo e ansioso, bem como, a neuroinflamação hipocampal (IL-1ß, TNF-a e IL-6) foram avaliados após tratamento agudo com o fármaco anti-inflamatório metilprednisolona (MP) (30 e 15mg/kg) ou veículo, administrados 30 minutos e 24 horas, após os procedimentos cirúrgicos, respectivamente. Os resultados mostraram que a LME causa prejuízos na função motora, sem alterar a atividade exploratória dos animais. Além disso, as ratas paraplégicas apresentaram isolamento social e comportamento tipo-ansiogênico. No teste de PS, ambos os grupos Sham e LME diminuíram o consumo de sacarose, porém a LME potencializou o estado anedônico. Em relação ao tempo de imobilidade, quando respeitada as limitações físicas da LME, ratas paraplégicas tiveram aumento do comportamento imóvel em meio líquido. As analises estatísticas mostraram que ambas laminectomia e compressão da medula espinal provocaram aumento da concentração de citocinas pró-inflamatórias local e sistêmica. Entretanto a LME acentuou a inflamação observada pela produção precoce e sustentada de TNF-a, IL-1ß e IL-6, e diminuição de IL-10, quando comparada aos animais Sham. No grupo LME, a inflamação sistêmica foi correlacionada com a redução do tempo de contato social e ingesta de solução de sacarose. Estes comportamentos tipo-depressivos foram prevenidos ou atenuados pela ação anti-inflamatória da MP, que não exerceu qualquer efeito sobre o sintoma tipo-ansioso. As mudanças comportamentais ocorreram em paralelo com a redução da concentração de TNF-a e IL-6 no hipocampo dos animais com LME tratados com MP. Conclui-se que o modelo de LME induzida por compressão promove um fenótipo tipo-ansioso e depressivo em ratas, sendo os sintomas tipo-depressivos fortemente correlacionado com o processo inflamatório sistêmico. A etiologia inflamatória foi reforçada pelo uso agudo da MP, que reverteu/preveniu o isolamento social e anedonia, em paralelo com a redução da neuroinflamação hipocampal, uma região encefálica implicada no controle emocional.

Abstract : Traumatic Spinal Cord Injury (SCI) leads to debilitating consequences, including long-term physical impairment and depressive/anxiety disorders, which are more prevalent in female sex. It is recognized that the primary mechanical insult propagates the secondary inflammatory cascade in lesion site responsible by loss of locomotor ability. However, the implications of systemic inflammation and hippocampal, mediated by pro-inflammatory cytokines, on etiology of depression and anxiety are little known in humans and SCI animal model. The aim this study was to characterize the depression/anxiety-like behaviour and evaluate to impact of systemic inflammation in development these neuropsychiatric comorbidities using thoracic clip-compression SCI model in female rats. Three independent experimental protocols were conducted. In protocol I, the locomotor performance (BBB scale) and exploratory activity (open-field test), as well as, depression/anxiety-like behaviour using social exploration (SE), sucrose preference (SP), forced swimming (FS) and elevated plus-maze tests were evaluated in Naive, Sham e SCI groups. In protocol II, the concentration of tumor necrosis factor (TNF)-a, interferon (INF)-?, interleukin (IL)-1ß, IL-6 and IL-10 were periodically investigated (1, 24, 48 hours, 7 and 28 postoperative days (POD)) in plasma and spinal cord in the same experimental groups. In protocol III, the depression/anxiety-like behaviour, as well as, hippocampal neuroinflammation (IL-1ß, TNF-a and IL-6) were assess after acute treatment with methylprednisolone (MP) (30 and 15 mg/Kg) or vehicle in 30 minutes and 24 hours after surgical procedure, respectively. Data showed that SCI provoked impaired locomotor function, but not alter the exploratory activity. Furthermore, paraplegic rats present social isolation and anxiogenic-like behaviour. In SP test, both Sham and SCI groups reduced sucrose intake, but the SCI accentuated anhedonic state. In relation the immobility time, considering the physical limitations of the SCI, paraplegic rats had increased immobility behaviour in liquid environment. The statistical analyses showed that both laminectomy and spinal cord compression provokes increased in concentration of local and systemic pro-inflammatory cytokines. However, SCI accentuated the inflammation observed by early and sustained synthesis of TNF-a, IL-1ß and IL-6, and diminished of IL-10, when compare to Sham animals. In SCI group, the systemic inflammation was correlated with reduction of social contact time and intake sucrose solution. These depressive-like behaviour were prevent or attenuated by anti-inflammatory action of MP, which had no effect on the anxious-type symptom. Behavioural changes occurred in parallel with the reduction of the concentration of TNF-a and IL-6 in the hippocampus of animals treated with MP. We conclude that the clip-compression SCI model promotes an anxious and depressive-like phenotype in rats, and the depressive-like symptoms are strongly correlated with the systemic inflammatory process. The inflammatory etiology was reinforced by the acute use of MP, which reversed/prevented social isolation and anhedonia, in parallel with the reduction of hippocampal neuroinflammation, a brain region implicated in emotional control.