Modelando efeitos agudos da ruptura de ritmos em camundongos com relevância a transtornos psiquiátricos

Abstract

Relevância: A capacidade de prever alterações repetitivas do ambiente (como dia/noite e estações do ano) e se adaptar às mudanças nestes ciclos é vantajosa, o que determinou a permanência dos relógios biológicos ao longo da evolução. Dentre as espécies que usam as transições dia-noite como referência para determinação de rotinas diárias e manutenção de ritmos endógenos, o ser humano é o primeiro a fugir deste padrão. Rejeitando o instinto natural, o estilo de vida atual leva muitos indivíduos a permanecerem acordados durante a noite, e a possibilidade de que a ruptura de ritmos esteja envolvida no desencadeamento de várias patologias vem sendo considerada. Nesse contexto, modelos animais que mimetizem as alterações de ritmo provocadas pelo estilo de vida atual são importantes para a pesquisa translacional aplicada a condições psiquiátricas. Da mesma maneira, a avaliação de como medicamentos interferem nos ritmos ou na ruptura destes é de interesse para o desenvolvimento de novas alternativas terapêuticas. Objetivos: O objetivo deste trabalho foi modelar o efeito agudo da ruptura de ritmos em camundongos e verificar o efeito da imipramina e da N-acetilcisteína (NAC) no modelo. Métodos: Inicialmente, ritmos de temperatura em BALB/c, C57BL/6N e CF1 foram caracterizados. Os animais foram mantidos em ciclo 12:12 claro/escuro (CE) por 15 dias, seguidos de 10 dias em ciclo 10:10 CE. Num segundo experimento, camundongos BALB/c foram submetidos a 10 dias em ciclos 12:12 CE seguidos por 7 ou 13 ciclos de 10:10 CE. Quando em 10:10 CE, os animais foram tratados diariamente com salina, imipramina (20 mg/kg) ou NAC (30 mg/kg e 60 mg/kg). Um grupo controle foi mantido em 12:12 CE durante todo o experimento. Testes comportamentais (placa perfurada e preferência social) foram realizados antes dos 10 ciclos 12:12 CE e no 8º ciclo 10:10 LD. Níveis plasmáticos de corticosterona e interleucina-6 foram avaliados ao final do experimento. Resultados: A linhagem BALB/c foi a que mostrou alterações de ritmo de temperatura mais expressivas após exposição a ciclo 10:10 CE. Actogramas indicaram que a alteração de fotoperíodo não permitiu encarrilhamento destes ritmos ao do ambiente. Diminuição de amplitudes de temperatura e atividade foram observadas durante o período em ciclo 10:10 CE, um efeito aumentado pela imipramina em determinados ciclos. A mudança de fotoperíodo aumentou níveis de ansiedade (reteste, placa perfurada). NAC não teve efeito sobre os ritmos e preveniu a alteração de ansiedade provocada pela mudança de ritmo. Não foram encontradas diferenças significativas no comportamento de preferência social ou dosagens plasmáticas de corticosterona e IL-6. Conclusão: A utilização da linhagem BALB/c de camundongos é vantajosa para estudar a associação entre ruptura de ritmos e alterações comportamentais, já que quando submetidos a fotoperíodo 10:10 CE os animais apresentam alterações de ritmos e comportamento. A diminuição da amplitude e, portanto, da robustez dos ritmos induzida pela imipramina pode ter relevância clínica uma vez que se considera a influência da ruptura de ritmos na recorrência de episódios depressivos. A ausência de efeito da NAC na amplitude de ritmos e seu efeito protetor quanto à ansiedade induzida pela alteração de fotoperíodo podem indicar mais uma vantagem deste modulador glutamatérgico que vem sendo considerado no tratamento de várias condições psiquiátricas, incluindo depressão. A modulação da transmissão glutamatérgica parece ser o mecanismo de ação de NAC mais importante para ritmos biológicos, considerando a relevância dos receptores glutamatérgicos no núcleo supraquiasmático.

Relevance: The ability to predict repetitive environmental changes (such as day/night and seasons) and adapt to changes in these cycles is advantageous, and determined the permanence of biological clocks throughout evolution. Among the species that use the daynight transitions as a reference for determination of daily routines and maintenance of endogenous rhythms, humans are the first to break the pattern. The current lifestyle leads many individuals to reject their natural instinct and stay awake at night, and the possibility that rhythms disruption is involved in the onset of a number of diseases has been considered. In this context, animal models that mimic rhythm changes caused by current lifestyles are important for translational research applied to psychiatric conditions. Likewise, the evaluation of how drugs interfere with rhythms or its disruption is of interest to develop new therapeutic approaches. Purposes: The purpose of this study are to model the acute effect of rhythm disruption in mice, as well as to verify the effect of imipramine and N-acetylcysteine (NAC) in the model. Methods: Initially, temperature rhythms in BALB/c, C57BL/6N and CF1 mice were characterized. The animals were kept in 12:12 h light/dark (LD) cycles for 15 days, followed by 10 days in 10:10 h light/dark cycles. In a second experiment, BALB/c mice were subjected to 10 days under 12:12 LD followed by 7 or 13 10:10 LD. When at 10:10 LD, animals were treated daily with saline, imipramine (20 mg/kg) or NAC (30 and 60 mg/kg). A control group was kept at 12:12 LD throughout the experiment. Behavioral tests (hole-board and social preference) were performed before the 12:12 LD and at the 8th 10:10 LD cycle. Plasma levels of corticosterone and interleukin-6 were assessed at the end of the experiment. Results: BALB/c was the mice strain presenting the most expressive changes in temperature rhythms. Actograms indicated that changes in photoperiod did not allow entrainment of activity and temperature rhythms to the environment. Decreased activity and temperature amplitudes were observed during the period under 10:10 LD, and this effect was increased by imipramine in certain cycles. The photoperiod modification increased levels of anxiety (holeboard retest). NAC had no effect on the rhythms and prevented the anxiety caused by photoperiod change. No significant differences were found in social preference or plasma levels of corticosterone and IL-6. Conclusions: BALB/c use is advantageous to study the association between rhythm disturbances and behavioral changes, since when subjected to 10:10 LD animals show significant changes in rhythms and behavior. The decrease in amplitude, and therefore rhythm robustness, induced by imipramine may have clinical relevance since the influence of rhythms disruption on depressive episodes recurrence has been considered. The lacking effects of NAC in rhythms and its protective effect in photoperiod change-induced anxiety may be an additional advantage of this glutamatergic modulator under evaluation for treating various psychiatric conditions, including depression. Among NAC mechanisms of action, the modulation of glutamatergic transmission seems to be the most relevant for biological rhythms, considering the role of glutamate receptors in the suprachiasmatic nucleus.