Avaliação dos efeitos do enriquecimento ambiental sobre o comportamento e o padrão de crises epiléticas induzidas por PTZ em peixe zebra adulto

Abstract

As epilepsias são um conjunto de distúrbios que incorrem sobre o sistema nervoso central que apresentam como característica crises recorrentes causadas por descargas neuronais anormais, hipersicrônicas e que ocorrem de maneira transitória. Em todo o mundo, aproximadamente 1% da população (65 milhões de pessoas) tem epilepsia, sendo que países menos desenvolvidos apresentam uma maior incidência. Algumas crises epilépticas, como as convulsões, apresentadas por pacientes com epilepsia podem gerar prejuízos cognitivos como uma maior incidência de depressão, déficit de atenção, comprometimento da aprendizagem, entre outros transtornos. As crises epilépticas são também motivo de estigmatização, que em muitos casos, leva ao isolamento social. Por se tratar de um conjunto de transtornos que comprometem o funcionamento cerebral, o tratamento das epilepsias é complexo e variado, com respostas distintas entre os pacientes. O tratamento com fármacos antiepilépticos apresenta bons resultados e se mostra eficiente para a maioria dos pacientes. No entanto, uma parcela dos pacientes não responde ao tratamento com fármacos antiepilépticos, necessitando de outras intervenções para cessar as crises e mesmo, reverter os danos causados por elas. Os tratamentos não farmacológicos mais comumente utilizados envolvem dietas, estimulação neural e remoção cirúrgica da área epileptogênica. O tratamento com exercício físico e com o enriquecimento ambiental em modelos animais de epilepsia em roedores têm se mostrado eficazes na prevenção do surgimento e também na redução do número de crises. Neste contexto, o objetivo da presente tese foi avaliar os efeitos do enriquecimento ambiental sobre o padrão de crise epiléptica e sobre o comportamento do peixe zebra submetido a crises epilépticas induzidas por PTZ, além de identificar fatores que influenciam a resposta do peixe zebra no teste de claro/escuro visando acessar o comportamento tipo ansiedade, tendo em vista que os testes presentes na literatura apresentam discrepâncias quanto a preferência neste modelo. A altura da coluna de água se mostrou determinante na escolha do peixe zebra quando exposto a um compartimento branco e outro preto, com os animais preferindo o compartimento preto apenas na menor coluna de água testada. Frente a um aquário com o fundo inclinado que gera um compartimento mais profundo do que o outro, mais uma vez a altura da coluna da água se mostrou relevante, mas neste caso os animais pareceram enfrentar um paradigma entre permanecer no compartimento mais profundo (quando este era preto ou no aquário transparente) ou permanecer no compartimento preto (quando o lado branco foi configurado para ser mais profundo). A intensidade luminosa utilizada também se mostrou um parâmetro determinante na resposta do peixe zebra no teste de claro/escuro. Com uma iluminação de 70 lux e uma profundidade de 4 cm os animais permaneceram mais tempo no compartimento preto. Utilizando 100 lux de iluminação os animais passam mais tempo explorando o compartimento branco. Quando utilizamos 200 lux de iluminação ou 100 lux no centro de um compartimento e 200 lux no outro lado do aquário, os animais não apresentam preferência por nenhum dos lados. A crise epiléptica induzida por PTZ em peixe zebra se mostrou menos intensa nos animais que forma mantidos a um aquário contendo enriquecimento ambiental do que aquela apresentada por animais mantidos em aquários padrão. O enriquecimento ambiental gera alteração do padrão exploratório do peixe zebra e previne as alterações observadas na locomoção dos animais submetidos ao modelo de crises induzidas por PTZ. As crises induzidas por PTZ tende a alterar a interação social do peixe zebra, enquanto o enriquecimento ambiental previne tal mudança comportamental. As crises induzidas por PTZ, assim como, a exposição por uma semana ao modelo de enriquecimento ambiental, não alteram o comportamento tipo ansioso do peixe zebra quando testado no teste de claro/escuro. Com base nos nossos achados, podemos concluir que o enriquecimento ambiental se configura em uma intervenção com potencial importante na prevenção e no tratamento de crises epilépticas, além de apresentar potencial para recuperar alterações cognitivas geradas pelas crises epilépticas.

Epilepsies are a group of disorders that affects the central nervous system, which have in common recurrent seizures that occur transiently and are caused by abnormal and hypersynchronic neuronal discharges. Throughout the world, about 1% of the population (65 million people) have epilepsy, whereas less developed countries have a higher incidence. Seizures presented by patients with epilepsy can lead to cognitive impairments as a higher incidence of depression, attention deficit, learning impairment, among other disorders. Seizures also generate stigmatization, which in many cases leads to social isolation. Since the cause of epilepsy is multifactorial, the treatment is complex and varied, with different responses between patients. Treatment with antiepileptic drugs gives good results being effective for most patients. However, a number of patients do not respond to treatment with AEDs, requiring further intervention to end the crisis and even reverse the damage caused by them. The non-pharmacological treatments most commonly used involve diets, neural stimulation and surgical removal of the epileptogenic area. Treatment with physical exercise and environmental enrichment have shown to be effective in preventing the onset and in reducing the number of seizures in rodents. In this context, the objective of this thesis was to evaluate the effects of environmental enrichment on the seizure pattern and behavior induced by PTZ in zebrafish . In addition, we aimed to identify factors that influence the zebrafish response in the light/dark test in order to access the anxiety like behavior. The height of the water column has shown critical for zebrafish in choosing between a black and a white compartment. Animals preferred the black side of the aquarium only in the lowest tested water column. Facing a tank with an inclined bottom that generates a deeper side than the other, again the height of the water column has shown significant. In this case the animals appeared to experience a paradigm between remain in the deeper compartment (when it was black or transparent aquarium) or in the black compartment (when the white side was set to be deeper). The light intensity used during the test also proved to be a decisive factor in zebrafish response in the light/dark test. Under an illumination of 70 lux and a depth of 4 cm have remained longer in the black compartment. Using a lighting of 100 lux, animals spend more time exploring the white compartment. When we use 200 lux lighting throughout the entire aquarium or 100 lux in the center of one side and 200 lux in the other side, animals show no preference for neither side. The seizure induced by PTZ in zebrafish was less severe in animals maintained in environmental enrichment than that presented by animals kept in standard aquariums. The environmental enrichment changes the exploratory pattern of zebrafish and prevents the changes observed in the locomotion of animals submitted to the seizure model with PTZ. The PTZ-induced seizure tends to change the social interaction of the zebra fish while the environmental enrichment prevented this behavioral change. The seizure by PTZ as well as exposure for a week on environmental enrichment, do not changed the anxiety-like behavior of zebrafish when tested in the light/dark test. Based on our findings, we conclude that environmental enrichment consists of an intervention with significant potential in the prevention and treatment of seizures, with potential to recover cognitive changes induced by epileptic seizures.