Efeitos da inibição da fosfodiesterase 4 após a evocação curta da memória de medo contextual em ratos

Abstract

Resumo: A evocação (EVC) da memória de medo está no centro dos sinais e sintomas do transtorno do estresse pós-traumático (TEPT). EVCs curtas induzem a reconsolidação (REC), que sustenta a memória de medo original, enquanto EVCs longas induzem a extinção (EXT), o que reduz a expressão do medo. Estes processos, recrutam circuitos neurais envolvendo o hipocampo dorsal (HD) e regiões do córtex pré-frontal medial, como o córtex pré-límbico (PL). Além disso, engajam vias de sinalização intracelulares, como a envolvendo o AMPc. A fosfodiesterase 4 (PDE4) regula essa via, por degradar o AMPc. Sugere-se que a inibição da PDE4 seja uma estratégia capaz de alterar o processamento de memórias. Contudo, o papel da PDE4 após uma EVC curta da memória de medo ainda é desconhecido. Avançar neste conhecimento contribui para o desenvolvimento de tratamentos para o TEPT que visam modificar a REC e/ou a EXT da memória. O objetivo deste estudo foi avaliar se a inibição da PDE4 após uma EVC curta altera os desfechos comportamentais induzidos por ela. Ratos Wistar machos adultos foram submetidos ao protocolo de condicionamento de medo ao contexto. Após a EVC curta da memória de medo contextual, os animais receberam o tratamento i.p. com roflumilaste (ROF; inibidor da PDE4) nas doses de 0,01, 0,03, 0,1 ou 0,3 mg/kg, nos tempos de 5, 30 min ou 3 h após a EVC. Após 1 e 10 dias, os animais foram re-expostos ao contexto condicionado para os Testes A1 e A2, respectivamente. A administração de ROF 0,1 mg/kg i.p. 5 min após a EVC reduziu o congelamento dos animais apenas no Teste A2. Para avaliar o papel de proteínas envolvidas na regulação das memórias foi avaliado a expressão de CREB, BDNF, Zif268 ou PKM? no HD e PL após a EVC, Teste A1 ou A2. O tratamento com ROF 0,1 mg/kg 5 min após a EVC aumentou a expressão de proBDNF (16 kDa) no HD após o Teste A1 e reduziu a expressão de Zif268 no PL após o Teste A2. Para entender o papel do HD e do PL nos efeitos, o ROF (9 ng/0,5 ou 0,2 µL) foi administrado 5 min após a EVC diretamente nestas regiões. A inibição da PDE4 (ou dos subtipos PDE4B e PDE4D) no HD após a EVC reduziu o congelamento dos animais apenas no Teste A2. A omissão da EVC ou do Teste A1 preveniram os efeitos do tratamento com ROF i.p. ou no HD, mostrando os efeitos dependem da exposição ao contexto condicionado. Ainda, aumentar o intervalo entre a EVC e o Teste A1, inibir a PKA (após a EVC) ou a inibir a síntese de proteínas (após o Teste A1) aboliram os efeitos induzidos pelo ROF no HD. O tratamento com ROF no HD induziu efeitos sensíveis à reinstalação e que facilitaram a EXT no dia seguinte ao tratamento. Isso favorece a interpretação de que os efeitos do tratamento com ROF após a EVC curta estão relacionados à EXT, mas não à REC. Entretanto, o ROF administrado diretamente no PL aumentou a expressão do medo no Teste A1, mas não houve diferenças significativas no Teste A2. Então, foi avaliado se o tratamento com ROF após o condicionamento favorece a memória de medo. Contudo, o tratamento com ROF 0,1 mg/kg i.p. prejudicou a expressão do medo em um treino fraco. Para avaliar se haveria o mesmo padrão de resultados em outro tipo de memória, avaliou-se os efeitos do tratamento com ROF na memória de reconhecimento de objetos. O tratamento com ROF 0,1 mg/kg i.p. melhorou a REC quando administrado 5 min após a EVC e quando administrado 3 h após o treino melhorou a consolidação. Os resultados sugerem que inibir a PDE4 após a EVC curta induz, em uma re-exposição ao contexto condicionado, a EXT da memória em um tempo que classicamente conduz à REC. Esse efeito é dependente da PKA e está relacionado ao aumento do proBDNF no HD. Os resultados deste trabalho sugerem que, após uma EVC curta da memória, é possível modificar o destino da memória da REC para EXT, um mecanismo que envolve a PDE4.

Abstract: The retrieval (RET) of fear memory is at the core of signs and symptoms of posttraumatic stress disorder (PTSD). Short RET induces reconsolidation (REC), which upholds the original fear memory, while long RET triggers extinction (EXT), diminishing fear expression. These processes engage neural circuits involving the dorsal hippocampus (HD) and medial prefrontal cortex regions like the pre-limbic cortex (PL). Additionally, these processes activate intracellular signaling pathways, such as those involving cAMP. Phosphodiesterase 4 (PDE4) regulates this pathway by degrading cAMP. Inhibiting PDE4 is suggested as a strategy to alter memory processing. However, the role of PDE4 after a short fear memory RET remains unknown. Advancing this knowledge contributes to developing treatments for PTSD aiming to modify memory REC and/or EXT. This study aimed to evaluate whether PDE4 inhibition after a short REt alters the behavioral outcomes induced by RET. Adult male Wistar rats underwent the contextual fear conditioning protocol. After the short RET of the contextual fear memory, the animals received the treatment with roflumilast (ROF; a PDE4 inhibitor) i.p. at doses of 0.01, 0.03, 0.1, or 0.3 mg/kg at 5, 30 min, or 3 h after the RET. After 1 and 10 days, the animals were re-exposed to the conditioned context for Tests A1 and A2, respectively. Administration of 0.1 mg/kg ROF i.p. 5 minutes after the RET reduced animal freezing only in Test A2. To assess the role of proteins involved in memory regulation, the expression of CREB, BDNF, Zif268, or PKM? in HD and PL after RET, Test A1, or A2 were evaluated. Treatment with 0.1 ROF 5 minutes after the RET increased the expression of proBDNF (16 kDa) in HD after Test A1 and reduced Zif268 expression in PL after Test A2. To understand the role of HD and PL in the effects, ROF (9 ng/0.5 or 0.2 µL) was administered 5 minutes after the RET directly into these regions. PDE4 inhibition (or PDE4B and PDE4D subtypes) in HD after the RET reduced animal freezing only in Test A2. Omitting the RET or Test A1 reversed the effects of i.p. ROF treatment or in HD, indicating effects reliant on exposure to the conditioned context. Moreover, extending the interval between the RET and Test A1, inhibiting PKA (after RET), or inhibiting protein synthesis (after Test A1) abolished the effects of ROF in HD. The treatment with ROF in HD induced effects sensitive to reinstatement and facilitated EXT the day after treatment. This favors the interpretation that the effects of ROF treatment after the short RET are related to EXT but not REC. However, ROF administered directly in PL increased fear expression in Test A1, but there were no significant differences in Test A2. Therefore, it was evaluated whether ROF treatment after conditioning favors fear memory. However, treatment with 0.1 ROF i.p. impaired fear expression in weak training. To evaluate whether the same pattern of results occurred in another type of memory, the effects of ROF treatment on object recognition memory were assessed. Treatment with 0.1 ROF i.p. improved REC when administered 5 min after the RET and improved consolidation when administered 3 h after training. The results suggest that inhibiting PDE4 after the short RET induces, upon re-exposure to the conditioned context, memory EXT at a time that typically leads to REC. This effect is PKA-dependent and related to increased proBDNF in HD. The results of this study suggest that after a short fear memory RET, it is possible to modify the memory fate from REC to EXT, a mechanism involving PDE4.