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Document type: Tese
Title: Modelos experimentais de moradia empobrecida e privação do cuidado materno na infância: efeitos sobre o funcionamento cognitivo, mecanismos moleculares e neuroepigenéticos
Author: Viola, Thiago Wendt 
Advisor: Grassi-Oliveira, Rodrigo
Abstract (native): Introdução: O desenvolvimento infantil em ambientes e condições adversas, como frente a escassez de recursos econômicos ou de cuidado parental, é considerado fator de risco para doenças neurológicas e psiquiátricas. Alterações em processos cognitivos parecem mediar esta relação, contudo, os mecanismos neurobiológicos adjacentes aos efeitos de experiências adversas precoces sobre a cognição ainda não foram completamente revelados. Evidências apontam que a neurotransmissão dopaminérgica e o sistema corticotrofinérgico possuem importantes funções na neurobiologia da tomada de decisão e avaliação do risco, que são processos cognitivos associados a funcionalidade do córtex cerebral. Similarmente, a memória de trabalho é outro domínio cognitivo que envolve atividade cortical, e alguns estudos apontam que alterações na sinalização neuroimunológica podem contribuir para o declínio destas funções cognitivas superiores. Objetivos: Investigar o efeito da exposição a moradia empobrecida na infância sobre o processamento cognitivo de avaliação do risco e mecanismos neurobiológicos e epigenéticos corticais associados em camundongos adolescentes da linhagem C57BL/6. Além disso, investigar o efeito da privação do cuidado materno na infância e da ativação sistêmica do receptor do tipo toll (TLR)-3 sobre a memória de trabalho e mecanismos neurobiológicos corticais associados em camundongos machos adolescentes da linhagem BALB/c. Métodos: Foram propostos dois estudos com modelos experimentais murinos. O primeiro estudo utilizou um modelo de moradia empobrecida do dia pós-natal (P) 2 ao P9. Quando os animais encontravam-se no período da adolescência, o processamento de avaliação do risco foi investigado por uma tarefa que explora um conflito entre dois estímulos biologicamente fundamentais na vida de um roedor, a motivação de consumir uma solução doce e altamente palatável (leite condensado) tendo que se expor a pistas olfativas de um predador natural, o coiote. Os níveis de expressão de genes dopaminérgicos (Drd1, Drd2) e corticotrofinérgicos (Cfr, Crfr1) no córtex medial pré-frontal (mPFC) foram investigados por PCR em tempo real. Os níveis de alterações de histonas (H3K9me3, H3R2me2s) foram avaliados na região promotora de genes associados aos desfechos comportamentais. Adicionalmente, os níveis de corticosterona plasmática foram avaliados por ELISA. No segundo estudo, o modelo de adversidade utilizado foi o de privação do cuidado materno do P2 ao P15. Similarmente, quando os animais encontravam-se no período da adolescência, ocorreu a administração sistêmica de um agonista de TLR-3, um receptor viral relacionado a sinalização inflamatória, e posteriormente os animais foram testados em uma tarefa de memória de trabalho. Os níveis de expressão gênica de genes pró-inflamatórios (Nfkb1, Il6 e Tnf-α) e do próprio receptor (Tlr3), foram avaliados no mPFC por PCR em tempo real. Resultados: no primeiro estudo, observou-se um aumento de comportamentos do tipo ansioso, maior responsividade do eixo Hipotálamo-Pituitária-Adrenal (HPA) e uma diminuição do processamento de avaliação do risco nas fêmeas expostas a moradia empobrecida, ao passo que não ocorreram alterações nos animais machos. A diminuição de avaliação do risco foi associada a um aumento na expressão de Crfr1 no mPFC, o que se correlacionou com um aumento dos níveis de H3R2me2s na região promotora deste gene. No segundo estudo, observou-se que a ativação sistêmica de TLR-3 exacerbou os prejuízos de memória de trabalho decorrentes da exposição a privação do cuidado materno, e este efeito correlacionou-se aos níveis de expressão de Nfkb1 no mPFC. Conclusões: os achados do estudo 1 indicam um efeito deletério da exposição a moradia precária na infância sobre o processamento de avaliação do risco em fêmeas, revelando um prejuízo específico referente ao engajamento cognitivo frente a situações potencialmente perigosas. Além disso, evidenciou-se um efeito a nível epigenético de regulação da expressão cortical de Crfr1, indicando um importante papel deste gene sobre a relação entre pobreza na infância e alterações cognitivas em fêmeas adolescentes. Por fim, os achados do estudo 2 demonstraram que a ativação sistêmica do TLR-3 pode exacerbar os prejuízos de memória de trabalho induzidos pelo estresse precoce, revelando um papel mediador da sinalização neuroinflamatória no córtex cerebral relacionada as alterações cognitivas decorrentes da exposição a privação do cuidado materno.
Abstract (english): Introduction: Child development in adverse environments and conditions, such as with the lack of economic resources or with parental care deprivation, is considered a major risk factor for neurological and psychiatric diseases. Altered cognitive processing is thought to mediate this relationship, however, the neurobiological mechanisms underlying the effects of early adverse experiences on cognition have not yet been fully revealed. Evidence indicates that dopaminergic neurotransmission and the corticotrophinergic system have important functions in the neurobiology of decision-making and risk assessment, which are cognitive processes associated with the functionality of the cerebral cortex. Similarly, working memory is another cognitive domain that underlies cortical activity, and some studies indicate that alterations in neuroimmunologic signaling may contribute to the decline of these higher order cognitive functions. Objectives: To investigate the effects of impoverished housing conditions during early life on risk assessment processing and its associated cortical neurobiological and epigenetic mechanisms in C57BL/6 adolescent mice. In addition, we investigated the effects maternal care deprivation during early life, and the effects of systemic activation of the toll-type receptor (TLR)-3 on working memory performance, and its associated cortical neurobiological mechanisms in male BALB/c mice. Methods: Two studies with rodent experimental models were proposed. The first study used a model of impoverished housing from the postnatal day (P) 2 to P9. During adolescence, risk assessment was investigated using a behavioral paradigm that explores the conflict between two biologically relevant stimuli: the motivation to consume a sweet and highly palatable solution while being threatened by predatory olfactory cues. The expression of dopaminergic (Drd1, Drd2) and corticotrophinergic (Cfr, Crfr1) genes in the medial prefrontal cortex (mPFC) were investigated by real-time PCR. The accumulation of histone marks (H3K9me3, H3R2me2s) were assessed at the promoter region of genes associated with behavioral outcomes. In addition, plasma corticosterone levels were assessed by ELISA. In the second study, a rodent model of maternal care deprivation from P2 to P15 was applied. During adolescence, animals were injected with a TLR-3 agonist, which is a viral receptor implicated with inflammatory signaling, and then tested in a working memory task. The expression of pro-inflammatory genes (Nfkb1, Il6 and Tnf-α) and the receptor itself (Tlr3), were performed in the mPFC by real-time PCR. Results: In the first study, we found increased anxiety-like behavior, increased HPA axis response to stress and impaired RA processing in female adolescent mice, with no effect in males. These sex-specific effects were associated with increased Crfr1 mRNA expression in the medial prefrontal cortex (mPFC), which correlated with an increase in the occupancy of the histone mark H3R2me2s, a histone modification known to be involved in transcriptional activation and epigenetic priming, within the promoter of the Crfr1 gene. In the second study, we found that systemic administration of a TLR-3 agonist can modulate and exacerbate early life stress induced working memory impairments, and that higher gene expression levels of Nfkb1 in the mPFC was associated a lower working memory performance. Conclusions: The findings of the first study indicated a deleterious effect of impoverished housing exposure on risk assessment processing in females, which could be detrimental for cognitive performance in potentially dangerous situations, and suggest that the epigenetic priming of the Crfr1 gene may represent a critical factor mediating the relationship between early life stress and altered cognitive processing later in life in females. Finally, the findings of the second study demonstrated that the systemic activation of TLR-3 can induce working memory impairments, revealing an important mediating role of the neuroinflammatory signalling in the cerebral cortex associated with the cognitive changes resulting from maternal care deprivation exposure during early in life.
Keywords: Estresse Precoce
Cognição
Marcadores Imunológicos
Sistema Dopaminérgico
Sistema Corticotrofinérgico
Avaliação do Risco
Memória de Trabalho
Early Life Sress
Cognition
Immunological Markers
Dopaminergic System
Corticotrophinergic System
Risk Assessment
Working Memory
CNPQ Knowledge Areas: CIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA
MEDICINA::SAUDE MATERNO-INFANTIL
Language: por
Country: Brasil
Publisher: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Institution Acronym: PUCRS
Department: Escola de Medicina
Program: Programa de Pós-Graduação em Medicina/Pediatria e Saúde da Criança
Access type: Acesso Aberto
Fulltext access restriction: Trabalho será publicado como artigo ou livro
Time to release fulltext: 60 meses
Date to release fulltext: 30/05/2023
URI: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/8087
Issue Date: 12-Mar-2018
Appears in Collections:Programa de Pós-Graduação em Pediatria e Saúde da Criança

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