Avaliação de endofenótipos relacionados à esquizofrenia em peixes-zebra

Abstract

A esquizofrenia é um transtorno psiquiátrico neurodesenvolvimental, crônico e complexo, associada à hiperatividade dopaminérgica, hipofunção de receptores NMDA e estresse oxidativo. Apesar da dizocilpina (MK-801) e da anfetamina, serem as drogas mais utilizadas em roedores para mimetizar a hipofunção de receptores NMDA e a hiperatividade dopaminérgica na esquizofrenia, respectivamente, pouco se sabe sobre seus efeitos em peixes-zebra. Assim, o objetivo principal desta tese foi investigar os efeitos do MK-801 e da anfetamina sobre parâmetros comportamentais e neuroquímicos em peixes-zebra. Primeiramente, foi realizada uma revisão da literatura científica, integrando os estudos sobre os efeitos de antagonistas de receptores NMDA em parâmetros comportamentais com relevância para a esquizofrenia nessa espécie. Foram identificados 44 artigos que atenderam aos critérios de inclusão, a partir de 590 artigos selecionados nas bases de dados MEDLINE (PubMed) e Web of Science. O MK-801 e a cetamina foram utilizados em 29 e 10 estudos, respectivamente. O uso de outros antagonistas de receptor NMDA, como a fenciclidina, ácido DL-2-amino-5- fosfonopentanóico (APV), memantina e tiletamina, foi descrito em 6 estudos. Achados frequentemente relatados são déficits de interação social e de memória induzidos por MK-801, e alteração do comportamento circular induzida pela cetamina. No entanto, resultados divergentes foram descritos para vários parâmetros locomotores e exploratórios. Portanto, na segunda etapa dessa tese, foram realizados experimentos com o objetivo de comparar os efeitos do MK-801 e da anfetamina sobre parâmetros comportamentais e neuroquímicos em peixes-zebra. Os animais foram expostos a MK- 801 (1, 5 e 10 μM) ou anfetamina (0,625, 2,5 e 10 mg/L) e avaliados em testes de atividade locomotora e comportamento social; parâmetros oxidativos foram quantificados em tecido encefálico. O MK-801 diminuiu a interação social, um efeito semelhante aos sintomas negativos da esquizofrenia, e alterou a locomoção de forma dependente de contexto, induzindo hiperatividade quando os peixes foram testados na presença de pistas sociais e hipoatividade quando testados isolados. Por outro lado, a exposição à anfetamina não causou efeitos na locomoção e no comportamento social, mas aumentou a peroxidação lipídica no encéfalo. Com esse estudo concluímos que, o MK-801 recapitulou as alterações comportamentais com valor translacional observadas em roedores, corroborando com o uso de antagonistas NMDA para estudar endofenótipos relacionados à esquizofrenia em peixes-zebra. Ainda assim, mais estudos são necessários para avaliar a validade preditiva de paradigmas pré-clínicos em peixes- zebra e otimizar a triagem de novos tratamentos.

Schizophrenia is a chronic and complex neurodevelopmental psychiatric disorder associated with dopaminergic hyperactivity, hypofunction of NMDA receptors and oxidative stress. Although dizocilpine (MK-801) and amphetamine are the most commonly used drugs in rodents to mimic NMDA receptor hypofunction and dopaminergic hyperactivity in schizophrenia, respectively, little is known about their effects in zebrafish. Thus, this thesis aimed to investigate and review the effects of these drugs on the behavioral and neurochemistry of zebrafish (Danio rerio). First, we conducted an extensive review of the scientific literature to integrate the major findings reported in the zebrafish regarding the behavioral effects of NMDA receptor antagonists with relevance to schizophrenia. We identified 44 research articles that met our inclusion criteria from 590 studies retrieved from MEDLINE (PubMed) and Web of Science databases. MK-801 and ketamine were employed in 29 and 10 studies, respectively. The use of other NMDA receptor antagonists, such as phencyclidine (PCP), DL-2-Amino-5- phosphonopentanoic acid (APV), memantine, and tiletamine, was described in 6 studies. Frequently reported findings are the social interaction and memory deficits induced by MK-801 and circling behavior induced by ketamine. However, mixed results were described for several locomotor and exploratory parameters. Therefore, we performed a study to compare the effects of MK-801 and amphetamine in several zebrafish behavioral and neurochemical assays. Briefly, adult zebrafish were exposed to MK-801 (1, 5, and 10 μM) or amphetamine (0.625, 2.5, and 10 mg/L) and observed in paradigms of locomotor activity and social behavior; oxidative parameters were quantified in brain tissue. MK-801 decreased social interaction, an effect similar to negative symptoms of schizophrenia, and altered locomotion in a context-dependent manner, inducing hyperactivity when the fish were tested in the presence of social cues and hypoactivity when tested alone. On the other hand, exposure to amphetamine had no effect on locomotion and social behavior, but increased lipid peroxidation in the brain. With this study, we conclude that MK-801 recapitulated the behavioral changes with translational value observed in rodents, corroborating the use of NMDA antagonists to study schizophrenia-related endophenotypes in zebrafish. Still, more studies are needed to assess the predictive validity of preclinical paradigms in zebrafish and to optimize the screening of new treatments.