Efeito da estimulação transcraniana por corrente contínua em um modelo animal do transtorno do déficit de atenção e hiperatividade

Abstract

O Transtorno de Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH) é um transtorno prevalente do neurodesenvolvimento cerebral que se caracteriza por sintomas inapropriados para o desenvolvimento nas dimensões de desatenção, hiperatividade-impulsividade, ou ambas. Sua fisiopatologia, apesar de não totalmente elucidada, aparenta envolver um déficit em sistemas de neurotransmissão dopaminérgica. Além disso, fatores inflamatórios e oxidativos têm sido propostos como coadjuvantes neste processo patológico. O tratamento do TDAH envolve principalmente o uso de fármacos estimulantes. Tais fármacos, apesar de efetivos, apresentam inúmeros efeitos adversos que reduzem sua aderência a longo prazo, o que estimula a busca por novas estratégias terapêuticas. A estimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) é uma ferramenta de neuromodulação não-invasiva que promove a modulação da atividade neuronal espontânea. A ETCC tem sido proposta como uma estratégia terapêutica em diferentes transtornos neuropsiquiátricos, no entanto o entendimento de seus efeitos em diferentes estruturas do sistema nervoso central ainda é escasso. Neste sentido, o uso de modelos animais é de suma importância para a melhor compreensão do mecanismo de ação da ETCC em doenças neuropsiquiátricas. Nesta tese, avaliamos o potencial terapêutico da ETCC no modelo animal de TDAH mais comumente utilizado, os Ratos Espontaneamente Hipertensos (SHR). SHR adultos e os seus controles, os Ratos Wistar Kyoto, foram expostos a 20 min de ETCC diária por um período de 8 dias, utilizando uma corrente constante de 0,5 mA de intensidade, ou a uma estimulação sham. Os efeitos do tratamento foram avaliados por meio de testes comportamentais. A hiperatividade foi avaliada utilizando-se o teste do campo aberto, a memória de trabalho foi avaliada utilizando-se o teste do labirinto em Y, e a memória de curta e longa duração foram avaliadas com o uso do teste do reconhecimento de objetos. Além disso, objetivamos avançar o conhecimento dos mecanismos de ação da ETCC por meio da mensuração de marcadores 9 bioquímicos relacionados com o transtorno. Avaliamos os níveis de dopamina, fator neurotrófico derivado do cérebro, interleucinas (fator de necrose tumoral alpha, interleucina 1β e interleucina 10), e parâmetros oxidativos (níveis de 2′-7′-diclorofluoresceína diacetato e glutationa, e atividade das enzimas glutationa peroxidase, superóxido dismutase e catalase). As avaliações bioquímicas foram realizadas em córtex pré-frontal, córtex (demais regiões), hipocampo e estriado. Animais SHR expostos a um tratamento com ETCC apresentaram melhora da memória de curta duração e memória de longa duração quando comparados a animais expostos à ETCC sham. (Continuatiação) Do ponto de vista bioquímico, demonstramos que a ETCC induziu aumento dos níveis de dopamina no hipocampo e estriado de ambas as linhagens, aumento da produção de espécies reativas de oxigênio no hipocampo dos SHR e redução da resposta inflamatória em ratos controle. Demonstramos também, pela primeira vez, que os SHR se caracterizam por apresentam um perfil pró-oxidativo em estruturas cerebrais quando comparado aos controles. Além disso, esta linhagem apresenta níveis reduzidos de interleucinas pró-inflamatórias, indicando um déficit basal. Esses resultados caracterizam a ETCC como uma alternativa promissora para o tratamento de déficits mnemônicos em pacientes com TDAH, e apontam o aumento do aporte dopaminérgico em hipocampo como possível mecanismo envolvido nessa melhora.

Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is a prevalent neurodevelopmental disorder characterized by age-inappropriate symptoms of inattention, hyperactivityimpulsivity, or both. The pathophysiology of ADHD, although not entirely known, involves impaired activation of dopaminergic neurotransmission systems. Besides that, inflammatory and oxidative parameters have been proposed as important players in the pathologic process. The treatment of ADHD involves mainly the use of stimulant medication. Although effective, stimulants induce a wide range of adverse effects that reduce the long-term adherence. Therefore, there has been a constant search for new therapeutic strategies. Transcranial direct current stimulation (tDCS) is a non-invasive neuromodulatory tool that modulates spontaneous neuronal activity. TDCS has been proposed as a therapeutic strategy in different neuropsychiatric disorders. However, knowledge regarding its effects in distinct regions of the central nervous system is still scarce. In this sense, the use of animals models is essential in order to better understand the mechanisms of action of tDCS in neuropsychiatric disorders. In this thesis, we evaluated the therapeutic potential of tDCS in the most commonly used animal model of ADHD, the Spontaneous Hypertensive Rats (SHR). Adult SHR and their control, the Wistar Kyoto Rats, were exposed to 20 min daily sessions of tDCS over 8 days, using a constant current with an intensity of 0.5 mA, or to a sham stimulation. The effects of treatment were evaluated using behavioral tests. Hyperactivity was evaluated using the open field test, working memory was evaluated using the Y-maze test, long and short-term memories were evaluated using the object recognition test. Besides that, we aimed at advancing the knowledge regarding the mechanisms of action of tDCS by measuring biochemical markers related to the disorder. We measured the levels of dopamine, brain derived neurotrophic factor, interleukins (tumor necrosis factor alpha, interleukin 1β and interleukin 10), and oxidative parameters (levels of 2'-7'-dichlorodihydrofluorescein diacetate 11 and glutathione, the activities of glutathione peroxidase, superoxide dismutase and catalase). Biochemical measurements were performed in the prefrontal cortex, cortex (remaining regions), hippocampus and striatum. SHR treated with tDCS presented an improvement in short-term memory and long-term memory when compared to the sham group. In relation to the biochemical parameters, we showed that tDCS induced an increase in dopamine levels in the hippocampus and striatum of both strains. TDCS also induced an increase in the production of oxygen reactive species in the hippocampus of SHR, and a reduction in the inflammatory response in the controls rats. We also showed, for the first time, that the SHR are characterized by a pro-oxidative profile in brain regions when compared to the control strain. In addition, the SHR presented reduced levels of pro-inflammatory interleukins, indicating a basal deficit. Those results indicate that tDCS may be a promising alternative for treating mnemonic deficits in patients with ADHD, and also that an increase in dopaminergic inputs to the hippocampus may be a possible mechanisms involved in this improvement.