Caracterização de fenótipos comportamentais induzidos por cetamina e modulação por antipsicóticos em peixes-zebra

Abstract

O peixe-zebra (Danio rerio) tem se consolidado como um modelo relevante para o estudo da esquizofrenia, em razão da conservação de vias neuroquímicas e da possibilidade de avaliações comportamentais em larga escala. Esse organismo permite a investigação de parâmetros sociais e locomotores relacionados a sintomas positivos e negativos do transtorno. Entretanto, a limitada eficácia clínica dos antipsicóticos frente a sintomas negativos e cognitivos, associada às frequentes falhas de novos fármacos em ensaios clínicos de fases avançadas, evidencia uma lacuna translacional significativa. Nesse contexto, torna-se imprescindível o refinamento das abordagens pré-clínicas, seja por meio da utilização de compostos clinicamente validados para melhor compreensão dos testes comportamentais, seja pelo fortalecimento da validade externa mediante comparações entre espécies. Nesse contexto, o presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos de antipsicóticos na modulação de alterações comportamentais induzidas pela cetamina em peixes-zebra adultos. Para isso, investigou-se, em experimentos independentes, os efeitos de sete antipsicóticos de uso clínico: clorpromazina, haloperidol, sulpirida, amisulprida, aripiprazol, clozapina e olanzapina. Após a exposição aos antipsicóticos em três diferentes concentrações, os animais foram expostos agudamente à cetamina — um antagonista não competitivo de receptores de glutamato do tipo NMDA usado como ferramenta farmacológica para induzir fenótipos comportamentais relevantes à esquizofrenia em animais de laboratório. Imediatamente após a exposição aos fármacos, os peixes foram submetidos a dois ensaios comportamentais em sequência: o teste de preferência social (SPT) e o teste de tanque aberto (OTT). Os resultados demonstraram que a cetamina reduziu de maneira consistente a preferência social e aumentou a locomoção no SPT, reproduzindo características semelhantes aos sintomas negativos e positivos da esquizofrenia. Por outro lado, a diminuição do tempo de imobilidade foi observada somente em três dos sete experimentos independentes, e resultados conflitantes foram observados para a velocidade máxima. Já no OTT, a cetamina aumentou o número de rotações e a distância percorrida em quatro dos sete experimentos, e para os demais desfechos os resultados foram ainda menos robustos e até mesmo conflitantes. Dentre os antipsicóticos avaliados, o aripiprazol e a clorpromazina atenuaram a hiperlocomoção induzida pela cetamina no SPT. Os demais fármacos exibiram efeitos limitados ou ausentes, ou até mesmo potencializaram o efeito da cetamina. Os achados indicam que o SPT apresenta maior robustez e confiabilidade para a detecção de fenótipos comportamentais induzidos por cetamina em peixes-zebra, quando comparado com o OTT. Embora a cetamina tenha induzido déficits sociais consistentes e reprodutíveis no SPT, são necessários estudos adicionais para confirmar o potencial e esclarecer a relevância translacional desse teste em peixes-zebra na pesquisa pré-clínica e na busca por novos tratamentos para a esquizofrenia.

The zebrafish (Danio rerio) has become a consolidated model for the study of schizophrenia, owing to the conservation of neurochemical pathways and the feasibility of large-scale behavioral evaluations. This organism enables the assessment of social and locomotor parameters related to both positive and negative symptoms of the disorder. Nonetheless, the limited clinical efficacy of antipsychotics against negative and cognitive symptoms, together with the frequent failure of novel compounds in late-phase clinical trials, highlights a substantial translational gap. In this context, refining preclinical approaches is crucial, either through the use of clinically validated compounds to improve the interpretation of behavioral assays or by strengthening external validity through cross-species comparisons. The present study aimed to evaluate the effects of antipsychotics on ketamine-induced behavioral alterations in adult zebrafish. Independent experiments were conducted to investigate seven antipsychotics commonly used in clinical practice: chlorpromazine, haloperidol, sulpiride, amisulpride, aripiprazole, clozapine, and olanzapine. Following exposure to three concentrations of each compound, fish were acutely challenged with ketamine — a non-competitive NMDA glutamate receptor antagonist widely employed as a pharmacological tool to induce schizophrenia-relevant phenotypes in animal models. Immediately after drug exposure, zebrafish underwent two consecutive behavioral assays: the Social Preference Test (SPT) and the Open Tank Test (OTT). Results revealed that ketamine consistently reduced social preference and increased locomotor activity in the SPT, replicating behavioral alterations analogous to negative and positive symptoms of schizophrenia. Conversely, reduced immobility time was observed in only three out of seven independent experiments, while maximum velocity yielded conflicting outcomes. In the OTT, ketamine significantly increased rotations and distance traveled in four of the seven experiments, whereas other endpoints were less robust and sometimes contradictory. Among the antipsychotics tested, aripiprazole and chlorpromazine attenuated ketamine-induced hyperlocomotion in the SPT. In contrast, the remaining drugs displayed limited or absent effects, and in some cases even potentiated ketamine’s action. Overall, these findings demonstrate that the SPT is a more robust and reliable paradigm for detecting ketamine-induced behavioral alterations in zebrafish compared to the OTT. Although ketamine consistently produced reproducible social deficits in the SPT, further research is necessary to confirm the test’s potential and to clarify its translational relevance in zebrafish-based preclinical studies. Such efforts may contribute to bridging the gap between animal models and clinical outcomes, thereby advancing the search for novel therapeutic strategies for schizophrenia.