Efeitos do enriquecimento ambiental no fenótipo comportamental de ratos: um estudo em modelos isogênicos

Abstract

O Transtorno de Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH) é um distúrbio do neurodesenvolvimento caracterizado por sintomas de hiperatividade motora, desatenção e impulsividade. Entre os modelos animais utilizados para estudar o TDAH, destacam-se as linhagens de ratos isogênicas Spontaneously Hypertensive Rats (SHR) e SHR.LEW-(D4Rat76-D4Mgh11) (SLA16). Essas linhagens possuem genomas idênticos, exceto por uma região no cromossomo 4, conhecida como região genômica diferencial. Em modelos animais de psicopatologias, o enriquecimento ambiental vem se destacando por ser uma estratégia de intervenção promissora capaz de modular o comportamento. Portanto, o objetivo deste estudo é avaliar os efeitos do enriquecimento ambiental no comportamento das linhagens de ratos SHR e SLA16. O 1° capítulo é referente a uma revisão sistemática com meta-análise da literatura relacionada aos efeitos do enriquecimento ambiental nos SHRs. Todos os métodos utilizados para conduzir a revisão foram registrados previamente na plataforma PROSPERO (CRD42023442128). As buscas encontraram 141 estudos indexados nas bases de dados eletrônicas EMBASE, MEDLINE via PubMed, Scopus e Web of Science. De acordo com os critérios de elegibilidade, 5 estudos foram incluídos na revisão. Foi definido como desfecho primário os comportamentos relacionados à locomoção, atenção, impulsividade, memória, aprendizado e emocionalidade. Para avaliar a qualidade dos estudos, foi utilizada a ferramenta SYRCLE?s Risk of Bias. A meta-análise demonstrou que o ambiente enriquecido diminuiu a locomoção (SMD= -2.70, IC 95%= -4.84 a -0.56, Z= 2.47, P= 0.01, I²= 88%) e melhorou a memória (SMD= 1.49, IC 95%= 0.85 a 2.13, Z= 4.54, P< 0.00001, I²= 0%), porém não teve efeito na emocionalidade (SMD= 0.22, IC 95%= -0.46 a 0.89, Z= 0.63, P= 0.53, I²= 0%) dos SHRs. O 2° capítulo compreende uma avaliação experimental dos efeitos do enriquecimento ambiental nas linhagens SHR e SLA16. Quarenta e oito ratos machos, com 28 dias de idade, foram alocados em 4 grupos experimentais: SHR-Ambiente Padrão, SHR-Ambiente Enriquecido, SLA16-Ambiente Padrão e SLA16-Ambiente Enriquecido. Os grupos ambiente padrão (AP) foram mantidos sem qualquer tipo de enriquecimento ambiental, em gaiolas plásticas abrigando 3 animais. Os grupos ambiente enriquecido (AE) ficaram alojados por 40 dias em gaiolas maiores, abrigando 6 animais, e com a presença de 5 objetos estimuladores. Após 28 dias de exposição, foram realizados os seguintes testes comportamentais: Campo Aberto (CA), Marble Burying (MB), Labirinto em Cruz Elevado (LCE), Caixa de Atividade (CAtiv), Reconhecimento de Objeto Novo (RON) e Labirinto em Cruz (LC). Observou-se efeitos de ambiente em parâmetros de locomoção nos testes de CA, CAtiv e LC (AEAP). Também se constatou efeitos de linhagem em parâmetros de locomoção nos testes de CA, LCE e CAtiv (SLA16>SHR), de exploração de áreas aversivas nos testes de CA e LCE (SLA16>SHR) e no número de bolinhas enterradas no MB (SLA16>SHR). Conclui-se que o enriquecimento ambiental demonstra um efeito benéfico nos comportamentos das linhagens SHR e SLA16 e pode ser considerado como uma abordagem não farmacológica para o TDAH.

Abstract: Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder (ADHD) is a neurodevelopmental disorder characterized by symptoms of motor hyperactivity, inattention, and impulsivity. Among the animal models used to study ADHD, the inbred Spontaneously Hypertensive Rats (SHR) and SHR.LEW-(D4Rat76-D4Mgh11) (SLA16) strains stand out. These strains have identical genomes, except for a region on chromosome 4, known as the differential genomic region. In animal models of psychopathologies, environmental enrichment has emerged as a promising intervention strategy capable of modulating behavior. Therefore, the aim of this study is to evaluate the effects of environmental enrichment on the behavior of SHR and SLA16 rat strains. The first chapter is a systematic review with a meta-analysis of the literature related to the effects of environmental enrichment on SHRs. All methods used to conduct the review were previously registered on the PROSPERO platform (CRD42023442128). The search yielded 141 studies indexed in the electronic databases EMBASE, MEDLINE via PubMed, Scopus, and Web of Science. According to the eligibility criteria, 5 studies were included in the review, and their data related to primary and secondary outcomes were extracted. Primary outcomes were defined as behaviors related to locomotion, attention, impulsivity, memory, learning, and emotionality. The SYRCLE?s Risk of Bias tool was used to assess the quality of the studies. The meta-analysis demonstrated that enriched environments decreased locomotion (SMD= -2.70, 95% CI= -4.84 a -0.56, Z= 2.47, P= 0.01, I²= 88%) and improved memory (SMD= 1.49, 95% CI = 0.85 a 2.13, Z= 4.54, P< 0.00001, I²= 0%), but had no effect 95% CI = -0.46 to 0.89, Z = 0.63, P = 0.53, I² = 0%) in SHRs. The second chapter comprises an experimental evaluation of the effects of environmental enrichment on SHR and SLA16 strains. Forty-eight male rats, 28 days old, were allocated into four experimental groups: SHR-Standard Environment, SHR-Enriched Environment, SLA16-Standard Environment, and SLA16-Enriched Environment. The standard environment (SE) groups were housed without any environmental enrichment, in plastic cages with 3 animals per cage. The enriched environment (EE) groups were housed for 40 days in larger cages, with 6 animals per cage, and 5 stimulating objects. After 28 days of exposure, the following behavioral tests were performed: Open Field (OF), Marble Burying (MB), Elevated Plus Maze (EPM), Activity Cage (AC), Novel Object Recognition (NOR), and Plus Maze (PM). Environmental effects were observed in locomotion parameters in the OF, AC, and PM tests (EESE). Strain effects were also noted in locomotion parameters in the OF, EPM, and AC tests (SLA16>SHR), in aversive area exploration parameters in the OF and EPM (SLA16>SHR), and in the number of buried marbles in the MB (SLA16>SHR). In conclusion, environmental enrichment demonstrates a beneficial effect on the behaviors of the SHR and SLA16 strains and may be considered a non-pharmacological approach for ADHD.