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Tipo do documento: Dissertação
Título: Influência do enriquecimento ambiental sobre parâmetros nociceptivos e inflamatórios em um modelo de artrite em camundongos
Autor: Estrázulas, Marina
Primeiro orientador: Campos, Maria Martha
Resumo: O presente estudo teve como objetivo investigar os efeitos do enriquecimento ambiental (EE) sobre parâmetros periféricos e centrais no modelo de artrite induzido por CFA em camundongos, avaliando também seus efeitos sobre as ações do fármaco anti-inflamatório dexametasona. Os protocolos experimentais foram aprovados pela Comissão de Ética no Uso de Animais, da Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS; CEUA 9666). Noventa camundongos machos C57BL/6-Junib, livres de patógenos específicos, com um mês de idade ao início dos experimentos (20-25 g de peso corporal), foram divididos em dois grupos principais, mantidos em condições padrão (SE) ou expostos a protocolos de EE. Os animais SE (n=45) foram alocados em gaiolas com dimensão de 19,5 cm × 36,5 cm × 16,0 cm. Os camundongos dos grupos EE (n=45) foram mantidos em gaiolas medindo 33,5 cm × 36,5 cm × 16.0 cm, sendo expostos a estímulos alternados a cada dois dias, a saber: roda de exercícios voluntários, ninhos de algodão, túneis de PVC, brinquedos de madeira atóxicos e rolos de papel. Decorridos sete dias do início do EE, foi realizada a indução do modelo de artrite pela injeção intraplantar do adjuvante completo de Freund (CFA), diluído em solução salina (NaCl 0,9%), na proporção 1:1, em um volume de 50 μL/pata (n=60; pata direita). Os animais do grupo controle (sem artrite; n=30) receberam o mesmo volume de solução salina. A indução do modelo foi realizada sob anestesia com mistura de quetamina (50 mg/kg) e xilazina (5 mg/kg), por via intraperitoneal. Grupos separados de animais que receberam CFA, mantidos em SE ou EE, foram tratados com o glicocorticoide, dexametasona (0,5 mg/kg, por via subcutânea – s.c.), a cada 48 h, a partir do primeiro dia de indução do modelo de artrite (n=30). Ao final da distribuição, foram avaliados seis grupos experimentais com 15 animais/grupo: SE controle; SE CFA; SE CFA + dexametasona; EE controle; EE CFA e EE CFA + dexametasona. Os animais foram analisados nas fases aguda (24, 48 e 72 h) e crônica (7, 14, 21 e 35 dias) do modelo de artrite, em paradigmas experimentais de dor e inflamação. A alodinia mecânica e a sensibilidade térmica foram medidas através da utilização dos filamentos de Von Frey (0,4 g, aplicados 10 vezes) e no aparato da placa quente, mantida em 50 oC, respectivamente. Como indicativo de inflamação, foi medido o edema de pata em pletismômetro como a diferença de volume entre as patas direita e esquerda (em μL). O escores de inflamação articular também foram registrados, considerando: 0, nenhuma evidência de hiperemia e/ou inflamação; 1, hiperemia com pouco ou nenhum edema de pata; 2, edema confinado predominantemente à região articular, com hiperemia modesta; 3, aumento do edema na pata e hiperemia envolvendo a articulação e metatarso, e 4, edema máximo da pata e hiperemia envolvendo as regiões articulares, metatarso e tarso. Ao final dos 35 dias de avaliação, os animais foram eutanasiados pela inalação de isoflurano. Foram coletados o soro, o tecido plantar e o cérebro dos animais. O soro foi armazenado em -80 oC para a medida posterior dos níveis do fator de necrose tumoral (TNF), através do método de ELISA. O tecido plantar e o cérebro foram fixados em formol 10% e processados para análise histoquímica, em cortes de quatro μm. As seções das patas foram coradas com hematoxilina e eosina (HE) para medida do infiltrado inflamatório e da espessura da epiderme. Os cérebros foram utilizados para a medida da ativação de células gliais, com o emprego dos marcadores IBA1 (córtex pré-frontal) e GFAP (girus denteado), para micróglias e astrócitos, respectivamente. A expressão do fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) foi avaliada no hipocampo. Os dados foram analisados pelos testes de ANOVA ou Kruskal–Wallis, dependendo da distribuição normal ou não, respectivamente. Valores de P<0,05 foram considerados como indicativos de significância. Os resultados obtidos demonstram que a intervenção EE não foi capaz de alterar a alodinia mecânica ou a hipersensibilidade térmica induzidas pelo CFA, em comparação ao grupo SE. Destaca-se que no tempo de 24 h após a aplicação do CFA, os efeitos analgésicos da dexametasona foram mais pronunciados no grupo EE. Em relação aos parâmetros inflamatórios, a exposição a diferentes estímulos ambientais nos grupos EE produziu efeitos anti-inflamatórios per se, com indicado pela avaliação do edema de pata em 72 h, e dos escores inflamatórios em 24 h e 72 h. Os efeitos anti-inflamatórios da dexametasona não foram alterados pelo EE na avaliação do edema ou dos escores de artrite. Em relação à avaliação histológica do tecido plantar, os protocolos de EE foram capazes de reduzir a espessura da epiderme, com maiores efeitos anti-inflamatórios para a dexametasona, sem alterar a intensidade do infiltrado inflamatório. Os níveis séricos de TNF não foram detectáveis em nenhum dos grupos experimentais. Em relação à ativação cortical dos astrócitos, não houve efeitos marcantes para o EE. Contudo, o grupo exposto ao EE apresentou um menor efeito inibitório para a dexametasona nesse parâmetro. De forma interessante, a ativação de micróglia foi significativamente menor nos grupos EE, independente do tratamento com dexametasona. Finalmente, o EE induziu aumento da expressão de BDNF no hipocampo dos animais controle e com artrite, um efeito que foi reduzido pela dexametasona. Em conjunto, os dados do presente estudo demonstram que o EE foi capaz de alterar parâmetros inflamatórios periféricos no modelo do CFA, com mudanças na ativação de micróglias e na expressão de BDNF no hipocampo. Ademais, em alguns parâmetros, o EE modificou as respostas da dexametasona. Os dados obtidos sugerem claramente que as condições de manutenção dos animais e os protocolos de EE podem modificar desfechos centrais e periféricos em modelos de inflamação. Esses dados apresentam relevância para o planejamento de ensaios pré-clínicos voltados ao desenvolvimento de fármacos analgésicos e anti-inflamatórios.
Abstract: The present study aimed at investigating the effects of environmental enrichment (EE) on peripheral and central parameters in the mouse model of arthritis induced by CFA. Attempts have also been made to asses the effects of EE on the actions of the anti-inflammatory drug dexamethasone. The experimental protocols were approved by the Animal Ethics Committee of Pontificia Universidade Católica do Rio Grande do Sul (PUCRS; CEUA 9666). Ninety male C57BL/6-Junib specific-pathogen-free mice, one month-old at the beginning of experiments (20-25 g body weight) were divided into two main groups, maintained under standard conditions (SE) or exposed to EE protocols. The SE animals (n=45) were allocated in cages with a dimension of 19.5 cm × 36.5 cm × 16.0 cm. The mice of the EE groups (n=45) were kept in cages measuring 33.5 cm ×36.5 cm × 16.0 cm, being exposed to alternating stimuli every two days, i.e.: volunteer exercise wheel, cotton nests, PVC tunnels, nontoxic wooden toys and paper rolls. Seven days after the onset of EE, the arthritis model was induced by an intraplantar injection of complete Freund’s adjuvant (CFA), diluted in saline solution (0.9% NaCl), in a 1:1 ratio and a volume of 50 μL/paw (n=60; right paw). The animals in the control group (without arthritis; n=30) received the same volume of saline solution. The arthritis model was induced under anesthesia with a mixture of ketamine (50 mg/kg) and xylazine (5 mg/kg), intraperitoneally. Separate groups of animals that received CFA, kept in SE or EE, were treated with the glucocorticoid dexamethasone (0.5 mg/kg, subcutaneously – s.c.), every 48 h, from the first day of induction of arthritis (n=30). Therefore, six experimental groups with 15 animals/group were evaluated: SE control; SE CFA; SE CFA + dexamethasone; EE control; EE CFA and EE CFA + dexamethasone. The animals were analyzed in the acute (24, 48 and 72 h) and chronic (7, 14, 21 and 35 days) phases of arthritis, in experimental pain and inflammation paradigms. Mechanical allodynia and thermal sensitivity were measured using Von Frey filaments (0.4 g, applied 10 times) and in the hot plate apparatus, maintained at 50 oC, respectively. As an indicative of inflammation, paw edema was measured in a plethysmometer as the difference between the right and the left paw volume (in μL). Joint inflammation scores were also recorded, considering: 0, no evidence of hyperemia and/or inflammation; 1, hyperemia with little or no paw swelling; 2, swelling confined predominantly to the ankle region, with modest hyperemia; 3, increased paw swelling and hyperemia of the ankle and metatarsal regions, and 4, maximal paw swelling and hyperemia involving the ankle, metatarsal, and tarsal regions. At the end of the 35 days of evaluation, the animals were euthanized by inhalation of isoflurane. The serum, the paw tissue and the brain of the animals were collected. The serum was stored at -80 oC for further analysis of tumor necrosis factor (TNF) levels using the ELISA method. The plantar tissue and brains were fixed in 10% formaldehyde solution and processed for histochemical analysis, in four μm sections. The paw sections were stained with hematoxylin and eosin (HE) to assess the inflammatory infiltrate and the epidermis thickness. The brains were used to measure the activation of glial cells, with the use of IBA1 (prefrontal cortex) and GFAP (jagged girus), as markers for microglia and astrocyte activation, respectively. Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) expression was evaluated in the hippocampus. The data were analyzed by ANOVA or Kruskal-Wallis tests, depending on the normal distribution. Values of P<0.05 were considered as indicative of significance. The results show that the EE intervention was not able to alter the mechanical allodynia or thermal hypersensitivity induced by CFA, compared with the SE group. Noteworthy, at 24 h after the application of CFA, the analgesic effects of dexamethasone were more pronounced in the EE group. Regarding inflammatory parameters, exposure to different environmental stimuli in the EE groups produced anti-inflammatory effects per se, as indicated by the evaluation of paw edema at 72 h, and inflammatory scores at 24 h and 72 h. The anti-inflammatory effects of dexamethasone were not altered by EE in either edema evaluation or arthritis scoring. Regarding the histological evaluation of the paw tissues, the EE protocols were able to reduce the thickness of the epidermis, with greater anti-inflammatory effects for dexamethasone, without altering the intensity of the inflammatory infiltrate. Serum TNF levels were not detectable in any of the experimental groups. Concerning the evaluation of cortical astrocyte activation, there were no significant effects for EE. However, the group exposed to EE presented a lower inhibitory effect for dexamethasone in this parameter. Interestingly, microglia activation was significantly lower in the EE groups, regardless of dexamethasone treatment. Finally, EE induced an increase of BDNF expression in the hippocampus of control and CFA groups, an effect that was reduced by dexamethasone treatment. Altogether, data of the present study demonstrate that EE was able to alter peripheral inflammatory parameters in the CFA mouse model, with changes in astrocyte activation and BDNF expression in the hippocampus. In addition, in some parameters, the EE modified dexamethasone responses. Our results clearly show that animal maintenance conditions and EE protocols can modify central and peripheral outcomes in inflammation models. These data are relevant for planning preclinical trials aimed at the development of analgesic and anti-inflammatory drugs.
Palavras-chave: Enriquecimento aAbiental
Artrite Reumatóide
Nocicepção
Inflamação
BDNF
Environmental Enrichment
Rheumatóid Arthritis
Nociception
Inflammation
BDNF
Área(s) do CNPq: CIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA
Idioma: por
País: Brasil
Instituição: Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul
Sigla da instituição: PUCRS
Departamento: Escola de Medicina
Programa: Programa de Pós-Graduação em Medicina e Ciências da Saúde
Tipo de acesso: Acesso Aberto
Restrição de acesso: Trabalho será publicado como artigo ou livro
Prazo para liberar texto completo: 60 meses
Data para liberar texto completo: 15/09/2026
URI: http://tede2.pucrs.br/tede2/handle/tede/9853
Data de defesa: 30-Mar-2021
Aparece nas coleções:Programa de Pós-Graduação em Medicina e Ciências da Saúde

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