Impacto do estresse e do dimorfismo sexual sobre respostas comportamentais e neuroplásticas em um modelo animal de hipercolesterolemia familiar

Abstract

A Hipercolesterolemia Familiar é um distúrbio metabólico causado por mutações no gene que codifica o receptor LDL (LDLr), podendo se apresentar na forma heterozigótica, com a perda parcial da função do receptor, ou pela forma homozigótica, com a perda total da função do receptor, acarretando o aumento significativo das concentrações de colesterol no sangue. Camundongos com homozigóticos para o LDLr (LDLr-/-) têm sido utilizados como modelo experimental da Hipercolesterolemia Familiar, apresentando, além de níveis elevados de colesterol, déficits cognitivos e alterações no comportamento emocional. Além disso, camundongos LDLr-/- apresentam alterações na neurotransmissão monoaminérgica no hipocampo, córtex pré-frontal e estriado, áreas encefálicas envolvidas no controle de funções cognitivas e emocionais. Entretanto, ainda são escassos os trabalhos que investiguem o comportamento social e tipo-ansioso nessa linhagem. Adicionalmente, eventos estressores podem atuar como gatilhos ambientais para alterações comportamentais e neuroquímicas relacionadas à ansiedade e atividade social. Portanto, torna-se relevante observar a sensibilidade de camundongos LDLr-/- frente a paradigmas de estresse e possíveis diferenças associadas ao dimorfismo sexual. Sendo assim, o presente trabalho investigou o efeito do dimorfismo sexual em camundongos LDLr-/- nas respostas comportamentais associadas à ansiedade frente a diferentes modelos de estresse. Além disso, foram investigadas possíveis alterações na via de sinalização mediada por brain derived neurotrophic factor (BDNF), TrkB e nos níveis do receptor de glicocorticoides (GR) no hipocampo e córtex-pré-frontal. Foram utilizados camundongos fêmeas e machos com idade entre 4-5 meses das linhagens LDLr-/- e selvagens (C57BL6). Como protocolos de indução de estresse foram utilizados o estresse agudo de contenção por 7 h e a indução farmacológica de estresse com a administração de dexametasona (4 mg/kg, i.p., por 21 dias). As análises dos comportamentos relacionado à ansiedade foram avaliados com o teste do campo aberto, labirinto em cruz elevado e teste de enterrar esferas, já os comportamentos relacionados à ansiedade social foram avaliados nos testes da sociabilidade no campo aberto e das três câmaras. Os níveis das proteínas de interesse foram avaliados por Western Blot. A corticosterona sérica foi mensurada por ELISA e o colesterol sérico por método colorimétrico. Os animais LDLr-/- avaliados no CA e no LCE apresentaram um comportamento tipo-ansiolítico e o estresse agudo não foi capaz de reverter esse perfil. No protocolo de estresse crônico com dexametasona, apenas as fêmeas LDLr-/- apresentaram perfil ansiolítico no teste do labirinto em cruz elevado e em relação a ansiedade social no teste da sociabilidade no campo aberto, sendo que o estresse crônico também não foi capaz de aumentar o comportamento tipoansioso nas fêmeas LDL-/-. Conforme esperado, os animais LDLr-/- apresentaram níveis de colesterol plasmático duas vezes maiores do que os camundongos do grupo selvagem. Além disso, os níveis de corticosterona dos animais submetidos ao estresse agudo não diferiu dos animais controle. Contudo, nos animais expostos ao tratamento crônico com dexametasona, houve uma diminuição da corticosterona plasmática, demonstrando uma inibição do eixo hipotálamo-hipófise-adrenal. Os animais naive LDLr-/- machos e fêmeas apresentam diminuição de BDNF no córtex pré-frontal e hipocampo, aumento de TrkB no hipocampo nas fêmeas LDLr-/- e diminuição de TrkB no córtex pré-frontal dos machos LDLr-/-. Além disso, observamos um aumento nos níveis do receptor GR no hipocampo dos animais machos e fêmeas LDLr-/- naives. O estresse agudo diminuiu a expressão de GR no córtex das fêmeas LDLr-/- estressadas, e aumentou no córtex e hipocampo dos machos LDLr-/- estressados. Esse último resultado também foi observado no protocolo de estresse crônico, onde foi também observado um aumento de TrkB no hipocampo das fêmeas LDLr-/- estressadas.

Abstract: Familial Hypercholesterolemia is a metabolic disorder caused by mutations in the gene that encodes the LDL receptor (LDLr), which can present in the heterozygous form, with partial loss of receptor function, or in the homozygous form, with total loss of receptor function. , leading to a significant increase in cholesterol concentrations in the blood. Mice homozygous for LDLr (LDLr-/-) have been used as an experimental model of Familial Hypercholesterolemia, presenting, in addition to high cholesterol levels, cognitive deficits and changes in emotional behavior. Furthermore, LDLr-/- mice present changes in monoaminergic neurotransmission in the hippocampus, prefrontal cortex and striatum, brain areas involved in the control of cognitive and emotional functions. However, there are still few studies investigating social and anxiety-like behavior in this lineage. Additionally, stressful events can act as environmental triggers for behavioral and neurochemical changes related to anxiety and social activity. Therefore, it is relevant to observe the sensitivity of LDLr-/- mice to stress paradigms and possible differences associated with sexual dimorphism. Therefore, the present work investigated the effect of sexual dimorphism in LDLr-/- mice on behavioral responses associated with anxiety when faced with different stress models. Furthermore, possible changes in the signaling pathway mediated by brain derived neurotrophic factor (BDNF), TrkB and in the levels of the glucocorticoid receptor (GR) in the hippocampus and prefrontal cortex were investigated. Female and male mice aged between 4-5 months of LDLr-/- and wild-type (C57BL6) lines were used. As stress induction protocols, acute restraint stress for 7 h and pharmacological stress induction with the administration of dexamethasone (4 mg/kg, i.p., for 21 days) were used. The analyzes of anxiety-related behaviors were evaluated with the open field test, elevated plus maze and burying spheres test, while behaviors related to social anxiety were evaluated in the sociability tests in the open field and the three chambers. The levels of proteins of interest were evaluated by Western Blot. Serum corticosterone was measured by ELISA and serum cholesterol by colorimetric method. The LDLr-/- animals evaluated in the AC and LCE showed anxiolytic-like behavior and acute stress was not able to reverse this profile. In the chronic stress protocol with dexamethasone, only LDLr-/- females showed an anxiolytic profile in the elevated plus maze test and in relation to social anxiety in the open field sociability test, and chronic stress was also unable to increase anxiety-like behavior in LDL-/- females. As expected, LDLr-/- animals had plasma cholesterol levels twice as high as mice in the wild group. Furthermore, corticosterone levels in animals subjected to acute stress did not differ from control animals. However, in animals exposed to chronic treatment with dexamethasone, there was a decrease in plasma corticosterone, demonstrating an inhibition of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis. LDLr-/- naive male and female animals show decreased BDNF in the prefrontal cortex and hippocampus, increased TrkB in the hippocampus in LDLr-/- females and decreased TrkB in the prefrontal cortex of LDLr-/- males. Furthermore, we observed an increase in GR receptor levels in the hippocampus of naive male and female LDLr-/- animals. Acute stress decreased GR expression in the cortex of stressed LDLr-/- females, and increased it in the cortex and hippocampus of stressed LDLr-/- males. This last result was also observed in the chronic stress protocol, where an increase in TrkB was also observed in the hippocampus of stressed LDLr-/- females.