Alterações comportamentais e neuroquímicas induzidas pela administração intracerebroventricular de ouabaína em ratos: implicações para um modelo animal de mania

Abstract

O Transtorno do Humor Bipolar (THB) é uma doença crônica e debilitante que inclui episódios alternados de depressão e mania. Há um conjunto emergente de dados que sugerem que o THB está associado com alterações na neuroplasticidade e sobrevivência celular, incluindo danos ao DNA, mudanças no fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) e mecanismos de estresse oxidativo. Vários estudos encontraram evidências diretas e indiretas para alterações no estado de humor relacionado com a atividade da Na+/K+ATPase no THB. Objetivo: O presente estudo tem como objetivo avaliar parâmetros comportamentais e neuroquímicos, em ratos submetidos a um modelo animal de mania induzido por ouabaína (OUA), um inibidor específico da Na+/K+ATPase. Métodos: os animais receberam uma única dose intracerebroventricular (ICV) de OUA ou fluido cerebrospinal artificial (aCSF), e foram avaliados em diferentes períodos até sete dias após a injeção. O comportamento avaliado foi a atividade motora, através do teste de campo aberto. Os dados neuroquímicos estudados foram os marcadores envolvidos no dano ao DNA, estresse oxidativo e níveis de BDNF, nas estruturas neuroanatômicas: hipocampo, amígdala e córtex pré-frontal. Para investigar a validade preditiva do modelo, foram avaliados os efeitos do lítio (Li) e valproato (VPT) em níveis BDNF e marcadores de estresse oxidativo. No modelo de reversão, os animais receberam uma injeção única de ICV de OUA ou aCSF. Desde o dia após a injeção ICV, os ratos foram tratados durante 6 dias com injeções intraperitoneal (IP) de solução salina (SAL), Li ou VPT duas vezes por dia. No tratamento de manutenção (modelo de prevenção), os ratos receberam injeções IP de Li, VPT, ou SAL duas vezes ao dia por 12 dias. No sétimo dia de tratamento, os animais receberam uma injeção ICV de OUA ou aCSF. Finalmente, foram avaliados os efeitos da administração ICV de BDNF, sobre o dano oxidativo à lipídios e proteínas, no cérebro de ratos submetidos ao modelo animal de mania. Resultados: Os achados demonstraram que a OUA induziu hiperlocomoção, e esta resposta permaneceu até 7 dias após a sua administração. Li e VPT controlaram o comportamento hiperativo induzido pela OUA em ambos os modelos: reversão e manutenção. Observou-se aumento do índice de dano ao DNA no hipocampo induzido por OUA. Foi demonstrado uma redução significativa nos níveis de BDNF no hipocampo e na amígdala. O uso de Li, mas não VPT, reverteu e impediu a redução da expressão de BDNF após administração de OUA, nessas mesmas estruturas. A OUA induziu a formação do estresse oxidativo nas estruturas córtex pré-frontal e hipocampo. A administração IP de Li e VPT reverteram e impediram o dano induzido por OUA, no entanto, este efeito varia dependendo da região do cérebro e regime de tratamento. O BDNF foi incapaz de reverter a hiperlocomoção induzida pela OUA. No entanto, o tratamento com BDNF protegeu o dano oxidativo induzido por OUA no cérebro de ratos. Conclusão: Os resultados sugerem que o modelo atual apresenta adequada validade de face, construto e valor preditivo como um modelo animal de mania, apoiando a hipótese de disfunção da Na+/K+ATPase no THB.

Bipolar Mood Disorder (BMD) is a chronic and debilitating illness which includes alternate episodes of depression and mania. There is an emerging body of data suggesting that bipolar disorder is associated with impairments in neuroplasticity and cell survival, incluindo DNA damage, changes in brain-derived neurotrophic factor (BDNF) levels and Oxidative stress mechanisms. Several studies have found direct and indirect evidence for a mood-state related decrease in the activity of the Na+/K+ATPase. Objective: In this study, we assessed the behavioral and neurochemical parameters in rats submitted to an animal model of mania induced by ouabain (OUA), a specific Na+/K+ATPase inhibitor. Methods: Animals received a single intracerebroventricular (ICV) injection of OUA or artificial cerebrospinal fluid (aCSF), and in different periods at seven days after injection. The behavior was assessed motor activity through the Open Field Test. The data were studied neurochemical markers involved in DNA damage, oxidative stress and the level of BDNF in neuroanatomical structures: hippocampus, amygdala and prefrontal cortex.To investigate predictive validity of the model, the effects of the lithium (Li) and valproate (VPT) were evaluated in BDNF levels and markers of oxidative stress. In the reversal model, animals received a single ICV injection of OUA or aCSF. From the day following the ICV injection, the rats were treated for 6 days with intraperitoneal (IP) injections of saline (SAL), Li or VPT twice a day. In the maintenance treatment (prevention model), the rats received IP injections of Li, VPT, or SAL twice a day for 12 days. In the 7th day of treatment the animals received a single ICV injection of either OUA or aCSF. Finally the effects of BDNF ICV administration on oxidative damage to lipid and protein in the brains of rats submitted to animal model of mania induced by OUA. Results: Our findings demonstrated that OUA induced hyperlocomotion in the openfield test, and this response remained up to 7 days following a single ICV injection. Li and VPT reversed OUA-related hyperactive behavior in both reversal and maintenace model. We observed increased hipocampal and peripheral index of early DNA damage. Showed a significant reduction in BDNF levels in amygdala and hippocampus. Li treatment, but not VPT reversed and prevented the impairment in BDNF expression after OUA administration in these cerebral áreas. OUA induced oxidative stress in prefrontal and hippocampus. Li and VPT treatment reversed and prevented the OUA induced damage, however this effect varies depending on the brain region and treatment regimen. The BDNF was unable to reverse the ouabain-induced hyperactivity. Nevertheless, BDNF treatment protects the OUA-induced damage in the brain of rats. Conclusion: Our results suggest that the present model fulfills adequate face, construct and predictive validity as an animal model of mania, supporting the Na+/K+ATPase hypothesis for BMD.