Efeitos do enriquecimento ambiental no período gestacional e lactacional em ratos Wistar submetidos a hipóxia-isquemia neonatal

Abstract

O aumento da taxa de sobrevivência de recém-nascidos muito prematuros está associado à maior incidência de dano cerebral e a patologias neurológicas, como a hipóxia-isquemia neonatal (HI). A HI afeta 2/1000 nascidos vivos e é a principal causa de mortalidade e morbidade infantil, sendo considerada um problema de saúde pública devido a seu impacto ao longo do ciclo vital e a alta demanda de suporte social e familiar necessária. As alterações no metabolismo energético decorrentes da HI desencadeiam uma cascata de eventos moleculares implicados no dano cerebral e nos déficits sensoriomotores, cognitivos e comportamentais subsequentes. O ambiente enriquecido (AE) é uma estratégia experimental caraterizada por oferecer um maior número de estímulos cognitivos, sociais e motores, apresentando efeitos benéficos em uma variedade de doenças e lesões ao sistema nervoso central e tornando o cérebro mais resiliente. Entretanto, os efeitos do AE em períodos críticos do desenvolvimento e/ou maturação encefálica, bem como os mecanismos biológicos envolvidos quando associado à HI, ainda não são totalmente entendidos. Desse modo, esta Tese teve como objetivo avaliar os efeitos do AE no período gestacional e lactacional sobre os prejuízos induzidos pela HI, quando realizada no terceiro dia pós-natal do rato. Para isso, ratas Wistar prenhas foram alocadas no AE ou em condições padrão durante a gestação. Após o nascimento, as ninhadas foram mantidas nas mesmas condições de moradia do período gestacional ou realocadas em um novo ambiente durante a lactação. Observou-se que os animais submetidos à HI e expostos ao AE na gestação, na lactação ou em ambos os períodos do desenvolvimento apresentaram redução na morte celular por apoptose na fase aguda da lesão, melhor desempenho funcional quando comparados ao grupo controle, assim como redução na expressão de sinaptofisina, proteína relacionada à plasticidade sináptica, no hipometabolismo encefálico e na perda tecidual na idade adulta. Esses achados podem ser decorrentes da ativação de vias relacionadas com sobrevivência celular como AKT (48h pós-lesão), bem como do aumento na expressão de fatores de crescimento, aumento no imunoconteúdo do receptor TrkB e modulação na resposta astrocitária na idade adulta. Além disso, os animais apresentaram uma resposta sexo-específica à estimulação ambiental, na qual ratos machos exibiram efeitos positivos tanto no período gestacional como lactacional, enquanto ratas fêmeas pareceram ser mais beneficiadas pelo enriquecimento pós-natal precoce. Os resultados obtidos permitem concluir que o AE tem efeitos tanto preventivos como terapêuticos ao atenuar o grau de comprometimento neurológico induzido pela HI neonatal. Estes achados ressaltam a importância de uma maior compreensão sobre os mecanismos envolvidos nos efeitos benéficos do AE, bem como a influência das condições ambientais no prognóstico a curto e longo prazo do recém-nascido exposto a eventos cerebrais adversos como a hipóxia isquemia.

The increasing survival rates of very preterm newborns is associated to brain damage and several neurological conditions, such as neonatal hypoxia-ischemia (HI). HI affects 2/1000 live births and it is the main cause of mortality and morbidity in infants, being considered a public health problem for its great impact throughout the life cycle and increased family and social support requirements. Changes in the energy metabolism as consequence of HI insult trigger a cascade of molecular events implicated in brain damage and subsequent sensorimotor, cognitive and behavioral deficits. Environmental enrichment (EE) is an experimental strategy that aims to promote greater cognitive, social and motor stimuli, showing beneficial effects in a variety of central nervous system diseases and injuries, thus making brain more resilient. However, the effects of EE during critical neurodevelopmental periods or encephalic maturation, as well as the biological mechanisms involved when related to HI are not yet understood. The aim of this Thesis is to evaluate the EE effects in gestational and lactation period on the HI-induced damage, on the third postnatal day. Thereby, pregnant Wistar rats were allocated in EE or standard conditions during gestation. After birth, the litters were kept in the same housing condition or reallocated to a new environment during lactation. It was observed that animals submitted to HI and exposed to EE on gestation, lactation and the combination of both neurodevelopmental periods showed a reduction in cell death by apoptosis in acute stage of the injury and had greater functional recovery when compared to control group. In addition, EE animals showed a reduction in the expression of synaptopysin, protein related to synaptic plasticity, in encephalic hypometabolism and in tissue loss at adulthood. These findings can be due to activation of pathways related to cell survival, such as AKT (48h after the insult), up-regulation of VEGF and IGF-1 levels, as well as the increase in the immunocontent of TrkB receptor and modulation in astrocyte reaction at adulthood. Moreover, a sex-specific response was observed, in which male rats exhibited positive effects both at gestational and lactation period, while females seem to be more benefited by early postnatal enrichment. Data here presented allow the conclusion that EE has preventive and therapeutic effects attenuating the neurological impairments caused by neonatal HI. These results highlight the relevance of a better understanding of the mechanism responsible for protective EE effects, as well as the environmental influences on short and long-term prognosis of neonate suffering from brain injury such as hypoxia-ischemia.