Uma abordagem neuroquímica, neurofuncional e comportamental sobre a influência do sexo e do tratamento com cafeína no modelo murino do Transtorno de Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH)

Abstract

O Transtorno de Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH) é um transtorno neuropsiquiátrico clinicamente caracterizado por sintomas de desatenção, hiperatividade e impulsividade. É frequentemente mais diagnosticado em meninos devido à presença mais pronunciada dos sintomas de hiperatividade/impulsividade. Embora o fármaco metilfenidato seja a primeira escolha de tratamento, cerca de 30% dos pacientes diagnosticados com TDAH não respondem ou toleram o tratamento. Portanto, outras estratégias farmacológicas ainda se fazem necessárias para o tratamento dos sintomas do TDAH. A cafeína é um dos psicoestimulantes mais consumidos mundialmente e curiosamente pacientes diagnosticados com algum transtorno neuropsiquiátrico tendem a consumir mais cafeína do que a população normal. No caso do TDAH, os pacientes diagnosticados consomem cafeína de forma habitual com o objetivo de melhorar o estado de alerta e atenção e sua administração em modelos animais do TDAH se mostrou eficaz contra prejuízos cognitivos. No entanto, pouco foi investigado sobre os efeitos da cafeína considerando as diferenças de sexo no modelo animal do TDAH. Sendo assim, nesta tese buscou-se avaliar o efeito do tratamento com cafeína durante a infância e/ou adolescência em um modelo animal do TDAH em ambos os sexos. Foram analisados parâmetros comportamentais (atividades locomotoras e exploratórias, memória de reconhecimento, memória espacial e comportamento de tomada de decisão) bem como o imunoconteúdo de transportadores, receptores, proteínas sinápticas e fatores tróficos envolvidos no transtorno. Por fim, ainda realizamos registros da atividade elétrica do córtex frontal por meio de eletroencefalograma (EEG). Ratos SHR, de ambos os sexos, receberam cafeína (0,3 g / L) na água de beber a partir do dia 15 pós-natal (DPN) até 28 (infância) ou 55-59 (final da adolescência). No primeiro trabalho, os testes comportamentais foram realizados em duas fases, nos DPN 28-30 e nos 50-52. No segundo trabalhos, os testes foram realizados a partir do desmame. Nossos resultados mostraram uma hiperlocomoção, comprometimento da memória de reconhecimento e espacial em ratos SHR adolescentes de ambos os sexos, porém as fêmeas apresentaram um maior prejuízo na memória espacial de curta duração. A cafeína reverteu o comprometimento da memória de reconhecimento em ambos os sexos, e o prejuízo da memória espacial nas fêmeas SHR. O hipocampo dos animais SHR de ambos os sexos apresentou um aumento no imunoconteúdo do BDNF, na forma truncada e fosforilada do receptor TrkB e nos níveis de fosfo-CREB. A cafeína diminuiu o BDNF no hipocampo dos machos SHR e na forma truncada do receptor TrkB em ambos os sexos. No segundo trabalho, os animais SHR apresentaram hiperlocomoção, mas por meio de análise de componentes principais observamos que em alguns parâmetros os machos SHR foram mais hiperativos que as fêmeas. A cafeína foi capaz de reverter os parâmetros de hiperatividade tanto nos machos quanto nas fêmeas SHR. Na tarefa de cavar, utilizada para avaliar comportamentos de tomada de decisão, as fêmeas SHR apresentaram prejuízo tanto na fase de aprendizado quanto na fase de mudança de estratégia e flexibilidade de escolha entre duas opções. O tratamento com cafeína melhorou o desempenho nas fêmeas na fase de aprendizagem na tarefa de cavar, mas não na fase de mudança de estratégia e flexibilidade. Os machos SHR que tomaram cafeína tiveram melhor desempenho na fase de mudança de estratégia e flexibilidade. Em relação aos achados de imunoquímica, observamos um aumento no receptor de dopamina D4 e no transportador de dopamina no córtex frontal, pois os animais SHR de ambos os sexos apresentaram 3 diminuição nestas proteínas em preparações de membranas totais. O tratamento com cafeína previne a diminuição dos níveis de DAT em ambos os sexos, e nos níveis dos receptores D4 nos machos SHR. Dentre as principais alterações encontradas nas oscilações no córtex frontal foram as diminuições no poder de ondas delta nas fêmeas SHR em contraste com um aumento nos machos SHR durante a atividade locomotora. O poder de ondas gamma também foi diminuído nas fêmeas SHR durante a atividade locomotora. A cafeína diminui o poder de delta e de gamma nos machos SHR, tendo pouco efeito sobre as oscilações nas fêmeas SHR. Portanto, a cafeína foi capaz de alterar o receptor de dopamina D4, a atividade locomotora, a tarefa de tomada de decisão e as oscilações no córtex frontal de maneira dependente de sexo. Paralelamente observamos que os machos SHR apresentam mais hiperatividade e as fêmeas um pior desempenho em tarefas que requerem tomada de decisão e memória espacial. Com este trabalho evidenciamos a importância de estudar ambos os sexos separadamente não somente para o modelo do TDAH. Finalmente, nossos dados reforçam o potencial da cafeína como uma estratégia adjuvante ou para o tratamento do TDAH observando as particularidades de acordo com o sexo.

Attention Deficit Hyperactivity Disorder (ADHD) is a neuropsychiatric disorder clinically characterized by symptoms of inattention, hyperactivity and impulsivity. It is often more diagnosed in boys since they are more prone to show hyperactivity/impulsivity symptoms. Although methylphenidate is the first choice of treatment, about 30% of patients will not respond or tolerate the treatment. Thus, it is still under investigation other pharmacological alternatives for the treatment of ADHD symptoms. Caffeine is one of the most consumed psychostimulants worldwide. Curiously, neuropsychiatric patients tend to consume more caffeine than normal population. In the case of ADHD, diagnosed patients consume caffeine aiming to increase alertness state. In animal models of ADHD, caffeine was described to reverse cognitive and attentional impairments. However, sex differences about the beneficial effects of caffeine in ADHD model were less investigated. In this thesis, we sought to evaluate the effect of caffeine treatment during childhood and/or adolescence in both sexes of the ADHD model. Behavioral parameters (locomotor and exploratory activities, recognition memory, spatial memory and decision making behavior) were analyzed as well as the immunocontent of transporters, receptors, synaptic proteins and trophic factors involved in the disorder. Finally, we still record electrical activity of the frontal cortex by electroencephalogram (EEG). SHR rats of both sexes received caffeine (0.3 g / L, drinking water) from postnatal day 15 (PND) to 28 (childhood) or up to 55-59 (late adolescence). In the first study, behavioral tests were carried out at PND 28-30 and 50-52. In the second work, behavioral analysis started from PND 26 up to 55-59. Our results revealed hyperlocomotion, recognition and spatial memory impairment in adolescent SHR rats from both sexes, but female SHR presented a worsened spatial memory. Caffeine reversed recognition memory impairment in both sexes, and spatial memory impairment in SHR females, but exacerbated hyperlocomotion in SHR females. In the hippocampus from SHR of both sexes increases in the immunocontent of the BDNF, truncated and phosphorylated forms of the TrkB receptor also in the phospho-CREB levels were found. Caffeine normalized BDNF in males SHR males and the truncated form of TrkB receptor in both sexes. In the second study, although SHR animals have displayed hyperlocomotion, male SHR were slightly more hyperactive than females according to principal component analysis (PCA). Caffeine was able to reverse hyperactivity in both males and females SHR. Dig task was carried out in order evaluate decision-making behavior. Females SHR showed impairment in both discriminating and reversal phase of the task, which implicates in difficulties in the learning and of strategy change and flexibility phases. Caffeine improved performance in females SHR only in the learning phase while male SHR had improvements in the reversal phase. We also detected decreased in the dopamine D4 receptor and dopamine transporter in the frontal cortex from SHR animals of both sexes. Caffeine reversed the decreases in DAT levels in both sexes, and D4 receptor levels only in males SHR. Regarding frontal cortex oscillations decreases in delta wave power were found in females SHR while increases were detected in male SHR during locomotor activity. Gamma-wave power was also decreased in females SHR during locomotor activity. Caffeine decreased delta and gamma power in males SHR, and no evident effect was observed for females SHR. Therefore, caffeine changed dopamine D4 receptor levels, locomotor activity, decision-making task and frontal cortex oscillations in a sex-dependent manner. In parallel, we observed that males 5 SHR presented more hyperactivity while females SHR presented a worsened performance in decision making and spatial memory tasks. In this thesis, we highlight the importance of studying both sexes in ADHD model as well as our data reinforce the potential of caffeine as an adjuvant strategy or treatment for ADHD taking into account sex differences.