Effect of GluN2B-containing NMDA receptors in the dorsal and ventral hippocampus on the behavioral consequences of chronic unpredictable stress

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Ferreira, Ricardo Filipe da Silva, 1984-
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: por
Título da fonte: Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/33973
Resumo: Tese de mestrado, Neurociências, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2017
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spelling Effect of GluN2B-containing NMDA receptors in the dorsal and ventral hippocampus on the behavioral consequences of chronic unpredictable stressNMDAGluN2BAnsiedadeStress crónicoHipocampo dorsalHipocampo ventralTeses de mestrado - 2017Domínio/Área Científica::Ciências MédicasTese de mestrado, Neurociências, Universidade de Lisboa, Faculdade de Medicina, 2017O stress pode ser definido como um conjunto de desafios, quer reais quer imaginarios, a homeostasia do individuo. O quotidiano esta repleto de tais desafios e, como tal, existem varios mecanismos compensatorios de resposta que, envolvendo alteracoes neuronais, autonomicas, endocrinas e comportamentais, tentam recuperar o equilibrio. Assim, estes mecanismos fornecem formas de resposta a uma grande variedade de estimulos e desafios agudos. Contudo, apesar de serem fundamentais para a sobrevivencia do individuo, esta claramente descrito que uma exposicao cronica pode levar a uma sobrecarga e uma ma adaptacao destes mecanismos, com consequencias negativas para a saude. As consequencias mais comuns da exposicao a stress cronico incluem alteracoes neuropsiquiatricas, como ansiedade, defices na memoria de trabalho e na flexibilidade comportamental, formacao de habitos, e comportamento depressivo. Estas doencas neuropsiquiatricas estao associadas a alteracoes sequenciais de vias neuronais, provocadas principalmente por uma sobre-ativacao do eixo hipotalamo-hipofise-adrenais (HPA) e consequente libertacao excessiva de corticosteroides. Os corticosteroides afetam as vias neuronais atuando em dois tipos distintos de recetores: os recetores de mineralocorticoides (MR), com alta afinidade; e os recetores de glucocorticoides (GR), que possuem baixa afinidade. Esta diferenca de afinidades leva a um padrao de ativacao especifico destes recetores, que varia consoante a concentracao hormonal libertada. Alem disso, estes recetores apresentam tambem uma distribuicao heterogenea no encefalo, sendo que as suas diferentes distribuicoes, densidades e racio provocam assim efeitos distintos em vias neuronais diferentes. O hipocampo e uma regiao limbica que, em quase todas as especies, apresenta uma elevada co-expressao de recetores GR e MR. Deste modo e interveniente numa das principais e mais estudadas vias inibitorias do eixo HPA, atuando quer em condicoes fisiologicas e em situacoes de stress. Contudo, esta descrito que exposicoes prolongadas a concentracoes elevadas de corticosteroides provocam uma reorganizacao morfologica nas vias neuronais do hipocampo, com alteracoes nos recetores excitatorios e inibitorios, na densidade das espinhas sinapticas, defices na neurogenese, e alteracoes na excitabilidade e plasticidade sinaptica. Deste modo e provavel que estas alteracoes das vias neuronais do hipocampo estejam relacionadas com as alteracoes cognitivas e emocionais observadas apos exposicao cronica a stress. Alem disso, varios estudos sustentam uma segmentacao anatomica e funcional do hipocampo em dois compartimentos: um dorsal (posterior nos primatas), que desempenha principalmente funcoes cognitivas; e um ventral (anterior nos primatas), relacionado com a emocao, afeto e ansiedade. O glutamato e o principal neurotransmissor excitatorio do cerebro, e intervem na plasticidade sinaptica e comportamental. O seu recetor N-metil D-aspartato (NMDA) e um recetor ionotropico, permeavel ao calcio, e envolvido no desenvolvimento e funcao cerebral, mas tambem na neurotoxicidade. Estes recetores sao proteinas tetramericas, sendo que a sua maioria e constituida por duas subunidades GluN1 e duas subunidades GluN2. Para a funcao do canal a existencia das subunidades GluN1 e obrigatoria e, como tal, a distincao destes recetores deve-se principalmente a expressao especifica de diferentes tipos de GluN2 (A-D). No cortex cerebral e no hipocampo os subtipos expressos sao principalmente o GluN2A e GluN2B. Destes, foi demonstrado que os recetores que contem subunidades GluN2B estao relacionados com comportamentos ansiosos, depressivos e influenciados pelo stress. Alem disso, a exposicao ao stress foi associada a uma diminuicao de expressao dos recetores GluN2B, com uma perda seletiva destes na superficie sinaptica. Adicionalmente, a inativacao farmacologica ou genetica dos recetores com subunidades GluN2B foi capaz de inibir o fenotipo comportamental observado em consequencia da exposicao cronica ao stress. De facto, experiencias anteriores realizadas pelo nosso grupo, em que foi utilizado um modelo animal com um knockout (KO) condicional e pos-natal dos recetores GluN2B, foi capaz de alterar a resposta comportamental ao stress cronico, diminuindo principalmente o aumento induzido pelo stress de comportamento ansioso. Foram usados murganhos GluN2B-KO obtidos atraves do cruzamento de murganhos C57BL/6 com o gene que codifica a proteina GluN2B (GRIN2B) entre locais LoxP e murganhos que expressam a Cre-recombinase. Assim, apos administracao de tamoxifeno (um modulador especifico dos recetores de estrogenio) foi possivel obter uma perda de funcao do gene e uma delecao da expressao de recetores com o subtipo GluN2B. Estes murganhos foram depois submetidos a um protocolo de stress cronico imprevisivel (Chronic Unpreditable Stress - CUS) e o seu comportamento foi testado e comparado a controlos (apenas manuseados gentilmente durante o periodo experimental), assim como a grupos wildtype controlo e submetidos ao mesmo protocolo de stress. Deste modo foi possivel constatar que a delecao de expressao de GluN2B impediu as alteracoes biometricas e o aumento de comportamento ansioso, induzidos pelo stress. Contudo, o knockout genetico utilizado e inespecifico, impedindo a expressao dos recetores GluN2B em varias estruturas encefalicas, cuja responsabilidade nas alteracoes comportamentais secundarias ao stress cronico ainda esta por esclarecer. Assim, no presente trabalho, utilizamos o mesmo modelo de murganhos C57BL/6 com o gene GRIN2B entre locais LoxP, mas administramos a Cre-recombinase atraves de um vetor viral, por cirurgia estereotaxica, no hipocampo dorsal e no hipocampo ventral, de modo a investigar o papel especifico dos recetores GluN2B nestas estruturas. Foram entao selecionados grupos de murganhos com 8 semanas de idade, sendo que um grupo foi inoculado com virus-adeno-associado com Cre-recombinase no hipocampo dorsal e outro grupo inoculado no hipocampo ventral, e submetidos posteriormente a um protocolo de stress cronico imprevisivel. Este protocolo, com duracao de 4 semanas, foi iniciado 10 dias apos a cirurgia, e consistiu na exposicao diaria, aleatoria, a um dos seguintes fatores de stress: imobilizacao; agitacao da jaula; derrota social; fluxo de ar quente; iluminacao durante a noite; inversao do ciclo de luz; ou a inclinacao da jaula. Em paralelo, dois outros grupos inoculados de forma similar foram apenas manuseados gentilmente durante o mesmo periodo e utilizados como controlos. De seguida testou-se o comportamento destes animais, com 13 semanas de idade, no Elevated Plus Maze, Open Field e Morris Water Maze. Deste modo, foi possivel observar que os animais com inativacao dos recetores com subunidades GluN2B no hipocampo ventral demonstraram um fenótipo diferente a exposicao cronica ao stress. Foram observadas diferencas comportamentais entre os animais controlo e os submetidos a stress com inativacao dos GluN2B no hipocampo dorsal. Nestes, alteracoes nos resultados dos testes comportamentais demonstraram um aumento marcado no comportamento ansioso dos animais submetidos a CUS. Contudo, tais diferencas nao foram observadas nos murganhos com inativacao no hipocampo ventral, o que nos permite inferir que os recetores que contem o subtipo GluN2B nesta estrutura deverao modular a via neuronal responsavel pelo aumento da ansiedade induzido pelo stress. Adicionalmente, apesar da inativacao de um subtipo de recetores NMDA do hipocampo, nao foram observados defices nas capacidades de aprendizagem e memoria espacial dos animais. Assim, e possivel formular a hipotese que estas capacidades sao independentes do processo de potenciacao a longo prazo (LTP) descrito classicamente, respeitante aos recetores de glutamato GluN2B do hipocampo, incluindo os existentes no seu compartimento dorsal. Assim, o presente trabalho permite confirmar o papel dos recetores NMDA que contem a subunidade GluN2B do hipocampo nas alteracoes comportamentais consequentes a exposicao cronica ao stress, evidenciando particularmente o papel destes recetores do hipocampo ventral no aumento de comportamento ansioso induzido pelo stress.Glutamate and NMDA receptor dysfunction is strongly implicated in the pathophysiology of behavioral changes that occur in response to chronic stress exposure. These behavioral impairments have been attributed to actions at the NMDAR GluN2B subunit, which influences the excitatory postsynaptic currents and synapse maturation. Furthermore, pharmacologic or genetic inactivation of GluN2B subunits is able to inhibit the behavioral phenotype observed in consequence to chronic stress, particularly the stress-induced increase in anxious-like behavior. Nevertheless, the contribution of the several forebrain structures where these receptors are present, on the stress-induced changes, is yet to be fully understood. Still, the hippocampus has been shown to be implicated in stress regulation and in the pathophysiology of some changes observed after chronic stress exposure. As such, in the present work, we investigated the role of the GluN2B receptors of the dorsal and ventral hippocampus. To this end, we used GRIN2B C57BL/6 floxed mutant mice and specifically delivered Cre-recombinase in the dorsal and ventral hippocampus via viral vector–mediated delivery, which led to a restricted and specific deletion of GluN2B expression. A group of animals was inoculated in the dorsal hippocampus and another group was inoculated in the ventral hippocampus, and then submitted to a Chronic Unpredictable Stress protocol; while two other similarly treated groups were only gently handled to serve as controls. We observed a distinct response to stress in our ventral hippocampus groups. Opposite to animals with GluN2B inactivation in the dorsal hippocampus, those whose receptor was inactivated in the ventral hippocampus did not show the characteristic stress-induced increase in anxious-like behavior. Moreover, deletion of hippocampus’ GluN2B receptors did not affect spatial learning and memory capabilities. Our data confirms that GluN2B-contaning NMDARs are involved in mediating the behavioral consequences of chronic stress. Particularly, receptors present in the ventral hippocampus seem to modulate the characteristic stress-induced increase in anxious-like behavior.Cerqueira, João José Fernandes Cardoso AraújoDias, Raquel Alice da Silva Baptista, 1983-Repositório da Universidade de LisboaFerreira, Ricardo Filipe da Silva, 1984-2018-06-19T16:05:17Z20172017-01-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/33973TID:201760347porinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP)instname:FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiainstacron:RCAAP2025-03-17T13:55:26Zoai:repositorio.ulisboa.pt:10451/33973Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireinfo@rcaap.ptopendoar:https://opendoar.ac.uk/repository/71602025-05-29T02:58:01.800318Repositórios Científicos de Acesso Aberto de Portugal (RCAAP) - FCCN, serviços digitais da FCT – Fundação para a Ciência e a Tecnologiafalse
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