Participação dos receptores NMDA do córtex pré-frontal na hiperatividade locomotora e emocionalidade dos ratos SHR e SLA16

Abstract

A linhagem de ratos espontaneamente hipertensos (SHR) é atualmente o modelo animal padrão-ourono estudo do transtorno de déficit de atenção e hiperatividade (TDAH). A partir dela, recentemente, desenvolvemos a linhagem congênica SLA16, que tem todo o background genético idêntico ao da linhagem SHR, com exceção de uma região genômica diferencial (RGD) no cromossomo 4. Esta manipulação genética gerou uma linhagem com fenótipo ainda mais hiperativo e de menor emocionalidade do que os SHR. No presente trabalho, avaliamos no primeiro capítulo, pela primeira vez, as diferenças comportamentais ao longo de toda a vida dos animais. Para isto, machos e fêmeas de ambas as linhagens foram repetidamente expostos ao teste do campo aberto (CA), da 4ª semana aos 24 meses de idade. De maneira geral, os animais SLA16 exibiram, um perfil de maior atividade locomotora, menor emocionalidade e maior impulsividade durante toda a vida, quando comparados aos SHR. Também pudemos observar índices locomotores mais altos nas fêmeas comparadas aos machos. No segundo capítulo, avaliamos a participação da via glutamatérgica do receptor NMDA (NMDAR) no controle da atividade locomotora, processamento emocional e memória de curta duração nas duas linhagens, uma vez que o gene que codifica uma de suas subunidades (GluN2B) está presente na RGD. Para isto, utilizamos uma abordagem farmacológica, administrando o antagonista de NMDAR MK801, ou veículo, em diferentes doses, intraperitonealmente em machos e fêmeas de ambas as linhagens submetendo-as ao teste do CA e do reconhecimento de objeto (RO). De maneira geral, os SLA16 apresentaram maior sensibilidade comportamental ao MK801, do que os SHR e efeitos farmacogenéticos importantes foram demonstrados em algumas doses. Também pode-se observar maior sensibilidade nas fêmeas do que nos machos de ambas as linhagens. Finalmente, no capítulo 3, avaliamos a participação das neurocircuitarias do NMDAR da região do córtex pré-frontal (CPF) ventromedial no controle da hiperatividade, emocionalidade e memória de curta duração. Para isso, injetamos MK801, ifenprodil (IFN ? antagonista NMDAR seletivo para subunidade GluN2B) ou veículo, intra-CPF por meio de cânulas-guia implantadas previamente, e a seguir, submetemos os animais ao texto do CA e RO. De maneira geral, foi observado um efeito farmacogenético em resposta ao MK801, onde apenas os animais SLA16 responderam à dose mais baixa, apresentando hipolocomoção. As duas linhagens responderam de maneira idêntica à dose mais alta do MK801 e ao IFN. Também analisamos a quantidade relativa das proteínas GluN2A e GluN2B no CPF, amígdala e hipocampo, mas não houve diferença entre as linhagens. Em suma, os dados apontam que a linhagem SLA16 é mais hiperativa, impulsiva e tem menores índices experimentais de emocionalidade, quando comparadas à linhagem SHR, ao longo de toda a vida, independentemente do sexo. A via do NMDAR participa do controle destes comportamentos, bem como pode explicar parte das diferenças observadas entre SLA16 e SHR. Contudo, especificamente na região do CPF, esta via parece estar envolvida na diferença comportamental dos parâmetros emocionais, mas não dos parâmetros motores.

Abstract: The spontaneously hypertensive rat (SHR) strain is currently the gold standard animal model in the study of AttentionDeficit\Hyperactivity Disorder (ADHD). We have recently developed the congenic strain SLA16, which has the genetic background identical to the strain SHR, except for a differential genomic region (DGR) on chromosome 4. This genetic manipulation generated a strain with an accentuated hyperactive phenotype and less reactive than SHR. In the present work, we evaluated, for the first time, these behavioral differences longitudinally. For this, in the first chapter, males and females of both strains were repeatedly exposed to the Open Field (OF) test, from the 4th week to 24 months of age. In general, SLA16 animals exhibited a lifetime profile of hyperactivity, less emotional processing, and higher impulsivity when compared to SHR, regardless of sex. We also observed higher locomotor indices in females compared to males. In the second chapter, we evaluated the participation of the glutamatergic pathway of the NMDA receptor (NMDAR) in the control of locomotor activity, emotional processing, and short-term memory in both strains since the gene encodes one of its subunits (GluN2B) is located in the RGD. For this, we use a pharmacological approach, administering the NMDAR antagonist MK801 (0 ? 0.3 mg/kg, intraperitoneally), in males and females of both strains, and then submitting them to the OF and object recognition test (OR). Overall, SLA16 rats showed higher behavioral sensitivity to MK801 than SHR characterizing a pharmacogenetic effect. It is also possible to observe greater sensitivity to MK801 in females than in males of both strains. Finally, in Chapter 3, we evaluated the role of NMDAR neurocircuitry in the prefrontal cortex (PFC) region in the control of hyperactivity, emotional processing, and shortterm memory. For this, we injected MK801, ifenprodil (IFN ? selective NMDAR antagonist for GluN2B subunit) or vehicle, intraPFC through previously implanted guide cannulas, and then submitted the animals to the OF and OR. In summary, a pharmacogenetic effect was observed in response to the lowest dose of MK801, because locomotion was diminished only in SLA16 animals. The two strains responded identically to the higher dose of MK801 and IFN. We also analyzed the relative amount of GluN2A and GluN2B proteins in PFC, amygdala, and hippocampus, but there was no difference between strains. In summary, the data show that the SLA16 strain is more hyperactive, impulsive, and has lower experimental emotionality indices, when compared to the SHR strain, throughout life, regardless of gender. The NMDAR pathway participates in the control of these behaviors, in addition to explaining part of the differences observed between SLA16 and SHR. However, specifically in the PFC region, this pathway is involved in the behavioral differences only in emotional parameters, but not in motor parameters.