Organização e plasticidade sinápticas na amígdala medial póstero-dorsal de ratos : modulação ontológica e sexual dos espinhos dendríticos, expressão de conexinas e de fatores neurotróficos locais

Abstract

A amígdala medial póstero-dorsal (MePD) é estrutura cerebral sexualmente dimórfica, dependente dos níveis de hormônios gonadais em circulação e relacionado com o comportamento reprodutivo em ratos. A plasticidade sináptica local se relaciona com os espinhos dendríticos, locais de modulação da atividade pós-sináptica, relacionados com o funcionamento dos neurônios da MePD e as diferenças entre machos e as fêmeas ao longo do ciclo ovulatório. Apesar da prevalência de sinapses químicas, discretas sinapses elétricas já foram reportadas entre células gliais, mas não entre neurônios, na MePD. Nem se sabe a variação de fatores neurotróficos que pode ocorrer entre machos e fêmeas ao longo do ciclo estral. Os objetivos deste trabalho foram: (1) comparar número e estrutura dos espinhos dendríticos na MePD de ratos machos e fêmeas prépúberes e, a seguir, entre machos pós-púberes com e sem experiência sexual empregando-se ténica com microscopia confocal; (2) estudar a ultraestrutura da MePD procurando pela presença de junções comunicantes e, a seguir, estudar a presença das conexinas 36, 43 e 45 por imunofluorescência nessa mesma estrutura; e, (3) estudar o possível dimorfismo sexual e variação ao longo do ciclo estral na expressão local de BDNF (fator neurotrófico derivado do encéfalo), IGF- 1 (fator de crescimento semelhante à insulina tipo 1), PSA-NCAM (forma policialidade da molécula de adesão celular neuronal) e Efrina-A4, fatores neurotróficos envolvidos com a plasticidade sináptica, empregando-se RT-PCR e técnica imunohistoquímica com fluorescência. Os resultados evidenciaram (1) um dimorfismo sexual em espinhos dendríticos da MePD em animais pré-púberes e um remodelamento dos espinhos causado pela puberdade e pela experiência sexual; (2) presença de escassas junções comunicantes entre dendritos e a expressão mais evidente de conexinas 36, 43 e 45 na MePD; e, (3) não haver diferença estatisticamente significativa na expressão de BDNF, IGF-1, PSANCAM e Efrina-A4, nem na expressão gênica de BDNF, NCAM e Efrina-A4, entre machos e fêmeas ao longo do ciclo estral. No entanto, há diferença estatisticamente significativa e maior quantidade de puncta imunorreativa para BDNF em fêmeas em proestro do que em machos e maior de IGF-1 em fêmeas em proestro de que em diestro. Os presentes dados indicam que, na MePD, há dimorfismo sexual e notável reorganização e plasticidade sináptica relacionada com os espinhos dendríticos, que conexinas são mais abundantes que junções comunicantes locais sugerindo haver forma de comunicação intercelular adicional à sinapse química e que duas neurotrofinas (BDNF e IGF-1) podem estar participando da modulação da forma neuronal e da plasticidade sináptica que ocorre em fêmeas especificamente na fase de proestro, quando estrógeno e progesterona estão nos maiores níveis circulantes.

The postero-dorsal medial amygdala (MePD) is a sexually dimorphic cerebral structure, dependent on the levels of circulating gonadal hormones and related to the reproductive behavior in rats. Local synaptic plasticity is related to the dendritic spines, modulation sites of postsynaptic activity, related to the functioning of MePD neurons and the differences between males and females throughout the ovulatory cycle. Despite the prevalence of chemical synapses, discrete electrical synapses have been reported between glial cells, but not between neurons, in MePD. Nor is it known the variation of neurotrophic factors that can occur between males and females throughout the estrous cycle. The aims of this study were: 1) to compare number and structure of the dendritic spines in the MePD of prepubertal male and female rats, then between postpubertal males with and without sexual experience using confocal microscopy; 2) to study the ultrastructure of MePD looking for the presence of gap junctions and then to study the presence of connexins 36, 43 and 45 by immunofluorescence in the same structure; e, 3) to study possible sexual dimorphism and estrous cycle variation in local expression of BDNF (Brain-Derived Neurotrophic Factor), IGF-1 (insulin-like growth factors 1), PSA-NCAM (polysialylated neuronal cell adhesion molecule) and Ephrin-A4, neurotrophic factors involved in synaptic plasticity, using RT-PCR and fluorescence immunohistochemical technique. The results showed (1) a sexual dimorphism in MePD dendritic spines in prepubertal animals and a remodeling of the spines caused by puberty and sexual experience; (2) presence of sparse gap junctions between dendrites and the most evident expression of Cx36, Cx43 and Cx45 in MePD; and, (3) there was no statistically significant difference in the expression of BDNF, IGF-1, PSA-NCAM and Ephrin-A4, nor in the BDNF, NCAM and Ephrin-A4 gene expression between males and females throughout the estrus cycle. However, there is a statistically significant difference and a greater quantity of immunoreactive puncta for BDNF in females in proestrus than in males and higher in IGF-1 females in proestrus than in diestrus. The present data indicate that in MePD there is sexual dimorphism and remarkable reorganization and synaptic plasticity related to dendritic spines, connexins are more abundant than local gap junctions suggesting that there is a form of intercellular communication in addition to the chemical synapse and two neurotrophins (BDNF and IGF-1) may be involved in the modulation of neuronal form and synaptic plasticity that occurs in females specifically in the proestrus stage, when estrogen and progesterone are at the highest circulating levels.