Efeitos duradouros da separação materna sobre parâmetros cognitivos, respostas emocionais e alterações neuroquímicas em ratos

Abstract

Muitas evidências indicam que exposições a eventos adversos no início da vida, tais como abuso e negligência, aumentam a vulnerabilidade a psicopatologias na vida adulta. Tem sido relatado que psicopatologias podem levar a não apenas prejuízos cognitivos, emocionais e sociais, mas também a uma variedade de alterações neuroquímicas. Separações maternas periódicas no período neonatal têm sido usadas como um modelo animal de eventos adversos no início da vida, avaliando-se seus efeitos sobre aspectos comportamentais e fisiológicos observados na vida adulta. As primeiras duas semanas de vida representam um período crítico para o desenvolvimento neural em ratos. Sabe-se que períodos prolongados de separação materna (SM) podem modificar parâmetros neurobiológicos e comportamentais. Logo, o objetivo do presente estudo foi verificar os efeitos duradouros de SM repetida em diferentes parâmetros, incluindo comportamentos de medo, sociais, cognitivos e alimentar, assim como uma série de análises neuroquímicas. Ratos Wistar machos e fêmeas foram sujeitos a SM repetidas (incubadora a 32°C, 3h/dia) nos dia 1 ao 10 de vida. Na primeira parte deste trabalho, os animais foram expostos à tarefa de Medo Condicionado ao Contexto aos 60 dias de idade. Uma semana após, as atividades da Na+, K+-ATPase e de enzimas antioxidantes foram medidas na amígdala. Na segunda parte deste trabalho, os animais foram expostos ao teste de Interação Social por 15 min aos 70 dias de idade. Foram observadas as frequências e durações dos seguintes comportamentos: cheirar; ataque lateral; ataque frontal; boxing; e tempo gasto sem demonstrar comportamentos sociais. A ocitocina foi medida no líquor. Na terceira parte deste trabalho, ratos adultos foram expostos a tarefas de memória (Reconhecimento de Objetos e ao Labirinto Aquático de Morris). O Comportamento Alimentar também foi analisado. Dano celular, quebras do ADN, citocinas inflamatórias e fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF) foram medidos no hipocampo. A SM aumentou o Medo Condicionado ao Contexto e a atividade da Na+, K+-ATPase na amígdala. Foi encontrado um efeito significativo da SM sobre a catalase apenas em fêmeas, aumentando sua atividade. A SM reduziu os comportamentos sociais (duração de cheirar; frequências de ataques lateral e frontal; frequência e duração de boxing). Houve uma tendência dos animais SM apresentarem redução na ocitocina no líquor. Animais SM apresentaram desempenho prejudicado nos testes de Reconhecimento de Objetos e Labirinto aquático de Morris. Não houve efeito sobre o Comportamento Alimentar. Os seguintes resultados foram encontrados nas avaliações neuroquímicas: SM aumentou as quebras de ADN no hipocampo, apresentou uma tendência a diminuir o TNF-α hipocampal em ratos machos e aumentou significativamente o TNF-α hipocampal em fêmeas. Nossos resultados sugerem um papel do ambiente precoce na programação das respostas de medo, sociais e cognitivas na vida adulta, assim como em suas neuroquímicas subjacentes. Observamos que um evento aversivo no início da vida, tal como a SM, pode levar a prejuízos em parâmetros comportamentais e neuroquímicos. Encontramos uma atividade aumentada na amígdala (indicada pela Na+, K+-ATPase) causada pela SM, afetando comportamentos relacionados ao medo, com melhor desempenho na tarefa de medo condicionado em adultos, e esse efeito pode ser tarefa-específico (os efeitos sobre a memória espacial e de reconhecimento de objetos são opostos). Ademais, a SM reduziu comportamentos agressivos e sociais. Esse resultado pode ser relacionado à tendência da SM reduzir os níveis de ocitocina no líquor, a qual é um hormônio envolvido em comportamentos afiliativos e sociais. As diferenças de sexo nos comportamentos sociais estão de acordo com estudos anteriores. Os prejuízos de memória em animais SM podem ser relacionados às mudanças neuroquímicas encontradas no hipocampo, tais como índices aumentados de quebras de ADN. Ademais, nosso trabalho encontrou diferenças de sexo nas atividades neuroquímicas, tais como atividade da CAT na amígdala em fêmeas SM e um efeito contrário entre machos e fêmeas SM nos níveis de TNF-α. Esses achados demonstram que um estresse no início da vida pode levar a efeitos neuroquímicos sexo-específicos.

A large body of evidences indicates that exposure to early adverse life events such as childhood neglect and abuse can increase vulnerability to psychopathology in adult life. It has been reported that psychopathologies may lead not only to cognitive, emotional and social impairments, but also to a variety of neurochemical alterations. Periodic neonatal maternal separation (MS) in the rat has been used as a rodent model of the effects of early adverse life events on adult physiology and behavior. The first two weeks of life are a critical period for neural development in rats. The purpose of the present study was to verify the long-term effects of repeated MS in different parameters, including conditioned fear, social, cognitive and feeding behaviors, as well as a series of neurochemical analysis. Female and male Wistar rats were subjected to repeated MS (incubator at 32°C, 3h/day, during postnatal days 1-10). In the first part of this work, the subjects were exposed to a Contextual Fear Conditioning task at 60 days of age, and Na+, K+ -ATPase and antioxidant enzymes activitieswere evaluated in the amygdala. In the second part of this work, the animals were exposed to 15-min Social Interaction test at 70 days of age in order to analyze social behaviors (frequencies and durations of sniffing; lateral attack; frontal attack; boxing; and time spent in non-social behavior). Oxytocin was measured in cerebral spinal fluid (CSF). In the third part of the present work, adult rats were exposed to Object Recognition and Morris Water Maze memory tasks. Feeding behavior was analyzed as well. Cell damage, mitochondrial viability, DNA breaks, inflammatory cytokines, and brain-derived neurotrophic factor (BDNF) were measured in the hippocampus. MS effects were observed, with increased Contextual Fear Conditioning and increased Na+, K+-ATPase in amygdala, without differences groups on the antioxidant enzymes activities (SOD, GPx, CAT) in male rats. Nevertheless, we found a significant MS effect in females, with an increase of CAT activity. MS decreased social behaviors (sniffing duration; frequencies of lateral and frontal attacks; frequency and duration of boxing). Two way ANOVA indicated a tendency of MS animals towards decreased CSF oxytocin levels. MS animals also shoed impairments on performances of object recognition and Morris water maze tasks, and no differences on feeding behavior. The following results were found on neurochemical assessments: MS increased DNA breaks in hippocampus; additionally, a tendency for MS decreasing hippocampal TNF-α in male rats was observed, while MS significantly increased hippocampal TNF-α in females. Our results suggest a role of early rearing environment in programming fear, social and cognitive responses in adulthood, as well as their underlying neurochemistry. We found that an aversive early-life event, such as MS, may lead to impairments in behavioral and neurochemical parameters. We found that MS increased activity in the amygdala (as indicated by the increased activity of Na+, K+-ATPase), affecting behaviors related to fear in adulthood, and this effect could be task-specific. Moreover, MS decreased aggressive and social behaviors. This result may be related to the marginally reduced CSF oxytocin levels in MS subjects, which is a hormone involved in affiliative and social behaviors. Sex differences on social behaviors are in accordance to previous studies. MS also impaired short- and long-term memories as observed on Object Recognition and Morris Water Maze tasks. These memory impairments on MS animals may be associated to neurochemical changes found in hippocampus, such as increased DNA breaks. Moreover, our work found sex differences on neurochemical activities, such as amygdalar CAT activity in MS females and an opposing effect of hippocampal TNF-α in MS females compared to males. These findings reveal that early stress may lead to sex-specific neurochemical effects.