Influência do dimorfismo sexual, do ciclo estral e da lateralização hemisférica nas propriedades intrínsecas e sinápticas dos neurônios do subnúcleo póstero-dorsal da amígdala medial de ratos

Abstract

O subnúcleo póstero-dorsal da amígdala medial (MePD) de ratos é uma região sensível aos hormônios gonadais que modula a ocorrência de comportamentos sociais pela transmissão de informação quimiossensorial para núcleos hipotalâmicos. Isto está relacionado com a ocorrência do dimorfismo sexual e da ação dos esteroides sexuais evidenciados por diferenças morfológicas e funcionais nos neurônios dessa região. Além disso, o processamento e a plasticidade sináptica apresentam lateralização entre os hemisférios cerebrais no MePD. No entanto, ainda é pouco conhecida a diversidade dos tipos celulares e sua respectiva conectividade funcional. O objetivo desse trabalho foi determinar o efeito do dimorfismo sexual, do ciclo estral e da lateralização hemisférica nas propriedades intrínsecas e nas aferências sinápticas dos neurônios do MePD de ratos Wistar adultos machos e fêmeas nas fases de diestro, proestro e estro. Registros eletrofisiológicos por patchclamp no modo whole-cell foram realizados para caracterizar a atividade e integração neuronal e técnica de fluorescência foi utilizada para caracterizar a morfologia dos neurônios preenchidos com biocitina durante os respectivos registros eletrofisiológicos. Os resultados demonstram (1) a presença de duas subpopulações de neurônios multipolares e com espinhos dendríticos no MePD de ratos machos e fêmeas. Esses neurônios foram classificados em dois tipos. Neurônios Classe I, que apresentaram disparos de potenciais de ação (PA) irregulares com adaptação, e predominância de forma “bipenachada”, ou seja, com corpo celular dando origem a dois dendritos primários que se ramificam a seguir. Neurônios Classe II, que apresentaram apenas um ou dois disparos de PA com adaptação completa, e predominância de forma estrelada, ou seja, com corpo celular dando origem a três ou mais dendritos primários que se ramificam a seguir. (2) Os neurônios da Classe I apresentaram efeito da lateralização hemisférica, do sexo e do ciclo estral evidenciado pelo aumento da frequência de disparos de PA no MePD do hemisfério esquerdo nos machos em comparação com as fêmeas nas diferentes fases do ciclo estral. (3) Os neurônios da Classe II apresentaram uma hiperpolarização póspotencial lenta (sAHP) mais longa do que os neurônios da Classe I e, consequentemente, adaptação completa dos disparos de PA. (4) Além disso, as aferências excitatórias e inibitórias nos neurônios do MePD foram determinadas pelo sexo, pelo ciclo estral e pela lateralização hemisférica. Em machos, a frequência das respostas sinápticas excitatórias no MePD do hemisfério esquerdo foi maior do que nas fêmeas nas três fases do ciclo estral. Em fêmeas, a transmissão sináptica inibitória predominou durante a fase do proestro em ambos os hemisférios cerebrais, e a magnitude das respostas excitatórias diminuiu nesse período. Em suma, este trabalho mostra características de morfologia e propriedades intrínsecas dos neurônios do MePD de ratos adultos e de suas aferências sinápticas que são modulados pelo sexo, que exibem uma notável plasticidade sináptica ao longo do ciclo estral e que são influenciados pela lateralização hemisférica. Esses dados morfofuncionais do MePD identificam seus tipos neuronais que estão integrados em circuitos que modulam o comportamento reprodutivo em ratos.

The posterodorsal medial amygdala (MePD) is a sex-steroid-sensitive area that modulates different social behavior by relaying chemosensorial information to hypothalamic nuclei. This relates to the occurrence of a local sexual dimorphism and the effects of sex steroids evidenced by structural and functional differences in prepubertal and adult male and female rats. Furthermore, some aspects of the synaptic processing and plasticity in the MePD are lateralized in rats. However, little is known about cell type diversity and their functional connectivity. The aim of this work was to evaluate the important influence of sexual dimorphism, estrous cycle and lateralization on their intrinsic properties and synaptic inputs on the MePD of adult male and cycling female rats. To address the objectives we used whole-cell patchclamp and fluorescence techniques to characterize the neuronal functional and morphological features of the recorded cells labelled with biocytin. The results demonstrate (1) the presence of two coexisting subpopulations of spiny neurons in the MePD of adult male and female Wistar rats. These neurons were classified in two types. Class I neurons, exhibiting irregular spikes with frequency adaptation, were predominantly bitufted-shaped cells characterized by two primary dendrites that give off successive branches. Class II neurons, exhibiting one to two action potential (AP) with full spike-frequency adaptation, were predominantly stellate-shaped cells characterized by three or more primary dendrites that radiate in all directions. (2) Class I neurons were affected by hemisphere lateralization, sex and estrous cycle as evidenced by the higher firing frequency of left MePD neurons in males when compared to cycling females. (3) Class II neurons had longer sAHP time course than Class I neurons and, consequently, tend to fire one or two AP and present full spikefrequency adaptation. (4) Furthermore, excitatory and inhibitory inputs onto MePD cells were determined by sex, estrous cycle, and hemispheric laterality. There is an overall increment in the excitatory input onto MePD neurons of males compared to cycling females and, between estrous phases, in diestrus compared to proestrus or estrus. On the other hand, there is an increase in the inhibitory input onto MePD neurons of females in proestrus compared to males and females in diestrus or estrus. Taking together, these data provide a description of morphology, intrinsic properties, and synaptic input of MePD neurons of adult rats, which are determined by sex, exhibit a notable synaptic plasticity along the estrous cycle, and are affected by brain laterality. These novel data identify the neuronal types of MePD that are integrated in circuits that modulate the social behaviors in this subcortical area relevant for reproduction in rats.