Estudo do papel dos núcleos da rafe nos comportamentos tipo-depressivos e tipo-ansiosos e na memória de curta duração no modelo animal da doença de Parkinson induzido por rotenona

Abstract

Resumo: A doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa caracterizada por ser uma desordem motora. A principal marca neuropatológica da DP é a morte dos neurônios dopaminérgicos da substância negra parte compacta (SNpc). No entanto, os sistemas noradrenérgico e serotonérgico também estão comprometidos, os quais contribuem para o desenvolvimento das desordens não motoras, tais como: prejuízo cognitivo, ansiedade e depressão. O sistema serotonérgico é composto pelos neurônios dos núcleos da rafe, principalmente, pelo núcleo dorsal da rafe (DRN) e o núcleo mediano da rafe (MRN), responsáveis pela síntese central de serotonina, e por suas projeções que atingem várias estruturas encefálicas. O objetivo do presente trabalho foi investigar se o modelo da rotenona seria capaz de afetar os neurônios serotonérgicos dos núcleos dorsal e mediano da rafe, e, assim, reduzir os níveis de serotonina em estruturas-alvo relacionadas com os comportamentos tipo-depressivos e tipo-ansiosos e a memória de curta-duração. Para isso, ratos Wistar machos adultos foram divididos aleatoriamente em dois grupos. O grupo rotenona recebeu a neurotoxina sistemicamente na dose de 2,5 mg/kg por 10 dias. O grupo controle recebeu o veículo óleo de girassol na dose de 1,0 mL/kg. Após 24 h do fim do protocolo, os animais apresentaram hipolocomoção no campo aberto. Este teste foi repetido nos pontos temporais 7, 14, 21 e 28 dias, e foi observada a recuperação espontânea da função locomotora dos animais. Além disso, o comportamento tipodepressivo (anedonia) foi avaliado no teste da preferência por sacarose, nos tempos 7, 14, 21 e 28 dias. Os resultados obtidos mostraram que o grupo rotenona exibiu alta preferência por sacarose e ausência de comportamento anedônico. No 22º dia, após a última administração de rotenona, os animais foram submetidos ao teste de reconhecimento social, e demonstraram prejuízo de memória de curta duração. Ainda no 22º dia, grupos independentes de animais foram testados no splash test. Como na preferência por sacarose, os resultados mostraram que o grupo rotenona não exibiu comportamento anedônico. No 25º dia, os animais foram submetidos ao teste do labirinto em cruz elevado. Os resultados do teste mostraram que o grupo rotenona não apresentou comportamento tipo-ansioso. Por fim, no 28º dia, os animais foram submetidos ao teste da natação forçada, e os dados mostraram que o grupo rotenona apresentou comportamento tipo-depressivo. Imediatamente após este teste, os animais foram eutanasiados para as posteriores análises. As análises imunohistoquímicas revelaram que a administração de rotenona induziu a uma lesão parcial da SNpc, evidenciada pela redução de 20% dos neurônios dopaminérgicos TH-ir. Além disso, a quantificação dos neurônios serotonérgicos da MRN revelou que houve diminuição significativa do número de neurônios TPH-ir apenas no 28º dia após a última administração de rotenona. Na análise das sub-regiões da DRN, apenas a sub-região DRVL apresentou diminuição no número de neurônios TPH-ir, nos pontos temporais 24 h e 28 dias. A quantificação neuroquímica dos níveis de 5-HT em estruturas-alvo da DRN e MRN, revelou que apenas no córtex pré-frontal e estriado ocorreu redução dos níveis da monoamina. A administração da rotenona não induziu à redução dos níveis de 5-HT na amígdala e no hipocampo. No geral, os resultados do trabalho revelaram que o desenvolvimento dos comprometimentos comportamentais está envolvido com o MRN. Além do papel da 5-HT analisado neste estudo, a disfunção de outros neurotransmissores como a DA e NA também são importantes nos distúrbios não motores no modelo animal da DP.

Abstract: Parkinson's disease (PD) is a neurodegenerative disease characterized as a movement disorder. The main neuropathological hallmark of PD is the death of dopaminergic neurons of the substantia nigra pars compacta (SNpc). However, the noradrenergic and serotonergic systems are also compromised, which contribute to the development of non-motor disorders, such as: cognitive impairment, anxiety and depression. The serotonergic system is composed by neurons of the raphe nuclei, mainly by the dorsal raphe nucleus (DRN) and the median raphe nucleus (MRN), responsible for the central biosynthesis of serotonin, and their efferents that send fibers to several brain areas. The aim of the present work was to investigate whether the rotenone model would be able to affect serotonergic neurons of the DRN and MRN and reduce serotonin levels in target structures related to depressive- and anxiety-like behaviors and short-term memory. To this end, adult male Wistar rats were randomly divided into two groups. The rotenone group received the neurotoxin at a dose of 2.5 mg/kg for 10 days. The control group received sunflower oil at a dose of 1.0 mL/kg. After 24 h from the end of the protocol, the animals presented hypolocomotion in the open field. This test was repeated at the time points 7, 14, 21 and 28 days, and spontaneous recovery of the locomotor function was observed. In addition, depressivelike behavior (anhedonia) was evaluated in the sucrose preference test, at 7, 14, 21 and 28 days. The results showed that the rotenone group exhibited high preference for sucrose and absence of anhedonic behavior. On the 22nd day, after the last administration of rotenone, the animals were submitted to the social recognition test, and they demonstrated short-term memory impairment. Furthermore, on the 22nd day, independent groups of animals were tested in the splash test. As in the sucrose preference, the results showed that the rotenone group did not exhibit anhedonic behavior. On the 25th day, the animals were submitted to the elevated plus maze. The results showed that the rotenone group did not present anxiety-like behavior. Finally, on the 28th day, the animals were submitted to the forced swim test, and the data showed that the rotenone group exhibited depressive-like behavior. Immediately after this test, the animals were euthanized for further analysis. Immunohistochemical analysis revealed that rotenone administration induced a partial lesion of SNpc, evidenced by a 20% reduction in TH-ir dopaminergic neurons. In addition, quantification of serotonergic neurons in the MRN revealed a significant decrease in the number of TPH-ir neurons only on the 28th day after the last administration of rotenone. Regarding the analysis of the sub-regions of DRN, only the DRVL sub-region showed a decrease in the number of TPH-ir neurons, at the time points 24 h and 28 days. Neurochemical quantification of 5-HT levels in target structures of DRN and MRN revealed that only in the prefrontal cortex and striatum there was a reduction in monoamine levels. Rotenone administration did not induce a reduction in 5-HT levels in the amygdala and hippocampus. Overall, the results of this study revealed that the development of behavioral impairments is involved with MRN. In addition to the role of 5-HT analyzed in this work, the dysfunction of other neurotransmitters such as DA and NA are also important in non-motor disorders in the animal model of PD.