Efeitos comportamentais e neuroquímicos do status epilepticus induzido por LiCI-pilocarpina em ratos jovens

Abstract

Convulsões prolongadas, status epilepticus (SE), durante o desenvolvimento cerebral podem afetar a estrutura e a função neuronal, levando a morte celular e alterações comportamentais na idade adulta. Nesta tese, investigamos os efeitos neuroquímicos e comportamentais, a curto e longo prazo, do SE induzido por LiCl-pilocarpina em animais jovens. O SE induzido por LiCl-pilocarpina reduz em 50% a atividade da Na+/K+ ATPase 1,5 h após a indução do insulto. Doze e vinte e quatro horas após a administração de pilocarpina, a atividade da Na+/K+ ATPase retornou aos níveis do controle. A diminuição da atividade da Na+/K+ ATPase foi acompanhada por uma diminuição significativa na captação de glutamato em concentrações fisiológicas (1 μM). No entanto, em concentrações elevadas (100 μM) não observou-se alteração da captação de glutamato. Nos animais tratados com LiCl-pilocarpina observou-se uma diminuição dos níveis de fosforilação das proteínas PKB e GKS-3β de 35,84% e 38,79%, respectivamente, 1,5 h após a indução do SE na região CA1 do hipocampo. No entanto, 24 h após a indução do SE, a fosforilação da PKB e GKS-3β retornaram aos níveis do controle. No giro denteado, observou-se uma redução de aproximadamente 30% nos níveis de fosforilação tanto da PKB e GKS-3β em 1,5 e 24 h após a indução do SE. Um elevado número de neurônios em degeneração foi observado 24 h após a indução do SE nas regiões CA1 e hilo do hipocampo. Na idade adulta, os animais tratados com LiCl-pilocapina apresentaram um severo déficit de memória-aprendizado na tarefa de esquiva inibitória, sendo que os animais que apresentaram menor latência para descida da plataforma apresentaram um maior escore para brotamento de fibras musgosas no hipocampo. No teste do claro-escuro, os animais submetidos ao SE retornaram menos e permaneceram menos tempo no compartimento claro quando comparados aos animais controles. Além disso, os animais tratados com LiCl-pilocarpina apresentaram elevados níveis da proteína S100B no líquor, bem como apresentaram uma correlação positiva entre o escore para brotamento de fibras musgosas e o imunoconteúdo de GFAP na região CA1. Portanto, nossos resultados mostraram que o SE induzido por LiCl-pilocarpina diminui a atividade da Na+/K+ ATPase, bem como a captação de glutamato em hipocampo 1,5 h após a indução do insulto. Estes efeitos foram acompanhados por uma diminuição da fosforilação das proteínas PKB e GKS-3β nas regiões CA1 e giro denteado, os quais podem estar relacionados com a morte neuronal observada 24 h após a indução do SE. Além disso, na idade adulta, o SE induzido aos 14 dias pós-natal induziu alterações no processo de memória-aprendizado e no comportamento emocional. As alterações comportamentais parecem estar relacionadas ao brotamento de fibras musgosas, visto que os animais que apresentaram déficit de memória na tarefa de esquiva inibitória e elevados níveis de ansiedade no teste claro-escuro apresentaram maior escore para brotamento de fibras musgosas no hipocampo. Além disso, os animais tratados com LiCl-pilocarpina apresentaram elevados níveis da proteína S100B no líquor bem como uma correlação positiva entre o imunoconteúdo de GFAP na região CA1 e o escore para brotamento de fibras musgosas, sugerindo uma resposta glial ao dano neuronal. Estes dados indicam que o status epilepticus induzido em períodos iniciais do desenvolvimento cerebral é danoso ao sistema nervoso central, alterando sua maturação e levando a alteração neuroquímicas, morfológicas e comportamentais na idade adulta.

Prolonged seizure activity, i.e. status epilepticus (SE), or repeated, brief seizures affect neuronal structure and function in the developing nervous system leading to neuronal death and behavioral impairment at adulthood. In this study, we investigated the short- and long-term effects of early-life LiCl-pilocarpine-induced SE on neurochemical and behavioral parameters. LiClpilocarpine- induced SE decreased Na+/K+ ATPase activity by 42% in hippocampal plasma membranes 1.5 h after SE induction when compared with control group. However, at 12 and 24 h after SE induction the activity of pump returned to control levels. At physiologic concentration of glutamate (1 μM), LiCl-pilocarpine treated animals showed decreased levels of glutamate uptake 1.5 h after SE induction. However, LiCl-pilocarpine-induced SE did not alter the glutamate uptake 12 and 24 h after SE induction. At higher concentration of extracellular glutamate (100 μM), no alterations were observed in glutamate uptake between control and LiCl-pilocarpine-induced SE groups in all times tested. LiCl-pilocarpine-induced SE decreased the phosphorylation of PKB by 35.84% and GSK-3β by 38.79% 1.5 h after SE induction in CA1 subfield. However, 24 h after LiCl-pilocarpine-induced SE the phosphorylation of PKB and GSK-3β returned to control levels. At dentate gyrus, the phosphorylation of PKB was reduced by 35.18% and 31.19% at 1.5 and 24 h after SE induction, respectively. GSK-3β phosphorylation was reduced by 38.05% and 33.12% at 1.5 and 24 h, respectively, after LiCl-pilocarpine administration. Twenty four h after SE, it was observed an increased number of degenerating neurons in the CA1 subfield and in the hilus. At adulthood, SE group presented an aversive memory deficit in an inhibitory avoidance task and the animals that presented lower latency to the step down showed a higher score for mossy fiber sprouting. In the light-dark exploration task, SE rats returned less and spent less time in the light compartment and present an increased number of risk assessment behavior (RA). There was a negative correlation between the time spent in the light compartment and the score for mossy fiber sprouting and a positive correlation between score for mossy fiber sprouting and number of RA. LiCl-pilocarpine-treated animals showed higher levels of S100B immunocontent in the CSF as well as a positive correlation between the score for sprouting and the GFAP immunocontent in the CA1 subfield, suggesting an astrocytic response to neuronal injury. Our results showed that early-life LiCl-pilocapine-induced SE reduce hippocampal Na+/K+ ATPase as well as glutamate uptake 1.5 h after SE induction. These effects were accompanied by a reduced phosphorylation of Akt and GSK- 3β at CA1 and dentate gyrus, which may be related to neuronal death observed 24 h after SE induction. Moreover, at adulthood the animals submitted to LiCl-pilocapine induced SE displayed memory impairment and increased anxiety-like behavior. The behavioral alterations appear to be associated with the mossy fiber sprouting, since the animals that presented impairment in the performance of inhibitory avoidance task and higher levels of anxiety in adulthood showed higher scores for mossy fiber sprouting in the hippocampus. Moreover, LiCl-pilocarpine-treated animals showed higher levels of S100B immunocontent in the CSF as well as a positive correlation between the score for mossy fiber sprouting and the GFAP immunocontent in the CA1 subfield, suggesting an astrocytic response to neuronal injury. These data indicate that LiCl-pilocarpine-induced SE early in life might harmfully affect brain maturation, leading to behavioral, morphological and neurochemical alterations in adulthood.