A depressão é uma doença com alta incidência na população mundial e os antidepressivos atualmente disponíveis não são completamente eficazes. Esses fármacos apresentam uma latência de 2-4 semanas para induzir uma melhora significativa dos sintomas e cerca de 45% dos pacientes não respondem ao tratamento, cujo mecanismo é baseado na facilitação da neurotransmissão monoaminérgica no SNC. Por outro lado, recentemente tem sido demonstrado que a ketamina, antagonista do receptor de glutamato do tipo NMDA induz um efeito antidepressivo rápido e sustentado em animais e pacientes. No entanto, o uso dessa droga para o tratamento da depressão possui diversas limitações e, assim, o entendimento dos mecanismos subjacentes à sua ação antidepressiva pode contribuir para o desenvolvimento de novas e melhores alternativas terapêuticas. Estes mecanismos parecem ser mais complicados do que simplesmente o bloqueio do receptor NMDA, dado que tal bloqueio com o antagonista MK-801, por exemplo, induz efeito tipo-antidepressivo no teste do nado forçado (FST) por até 3 horas, mas sem reproduzir os efeitos prolongados da ketamina. Por isso, a cascata de eventos neuroquímicos iniciada após a administração de ketamina que culmina com a regulação da expressão gênica e síntese de proteínas relacionadas aos processos de plasticidade neural têm sido alvo de grande investigação a fim de se compreender o mecanismo de ação subjacente ao efeito antidepressivo rápido e sustentado dessa droga. A expressão desses genes pode ser modulada por mecanismos epigenéticos, como a metilação do DNA, um processo realizado por DNA metiltransferases (DNMTs), que também tem apresentado grande relevância para a neurobiologia da depressão. Diante disso, o presente estudo teve como objetivo avaliar os efeitos da administração de antagonistas do receptor NMDA, ketamina e MK-801, em doses e protocolos de tratamento que promovam efeito tipo-antidepressivo no FST, sobre a metilação do DNA em estruturas encefálicas importantes para a neurobiologia da depressão, em animais submetidos ou não ao estresse de nado forçado. Para tanto, primeiramente, foram delineados protocolos experimentais para análise do efeito tipo-antidepressivo destas drogas: Em ratos, administração sistêmica aguda de S(+)-ketamina 10 mg/Kg ou MK-801 0,025 mg/Kg 23 horas após a sessão pré-teste e 1 hora ou 7 dias antes da sessão teste do FST, permitiu a análise de um efeito tipo-antidepressivo rápido e sustentado induzido pela ketamina e apenas rápido pelo MK-801. Em seguida, utilizando estes protocolos, avaliou-se os efeitos do estresse do pré-teste do FST e do tratamento com tais antagonistas do receptor NMDA sobre os níveis de metilação global do DNA e expressão de DNMT3a e DNMT3b no córtex frontal, hipocampo ventral e dorsal dos animais. Foram encontradas alterações nas quantificações realizadas, sugerindo que o estresse e o tratamento podem induzir efeitos importantes sobre a metilação do DNA nas estruturas analisadas. Além disso, o tratamento com ketamina ou MK-801 parecem induzir efeitos diferenciais em algumas regiões, o que poderia estar associado aos efeitos também distintos que apresentam sobre a ação antidepressiva / Although depression presents a high incidence in the world population, currently available antidepressants exhibit a latency of 2-4 weeks to induce a significant improvement of symptoms and around 45% of patients do not respond to these drugs. On the other hand, it has been recently shown that ketamine, a NMDA receptor antagonist, induces a rapid and sustained antidepressant effect in animals and patients. However, the use of this drug for depression treatment has several limitations and, thus, the understanding of the mechanisms underlying its antidepressant action could present a significant importance for the development of new and better therapeutic alternatives. These mechanisms appear to be more complex than the initial blockade of the NMDA receptor, since such blockade by MK-801, for example, reduces the immobility time of mice submitted the forced swimming test (FST) for up to 3 hours, without reproducing the sustained effects of ketamine. Therefore, the cascade of neurochemical events that are initiated after ketamine administration that culminate in the regulation of gene expression and syntehsis of proteins related to neuronal plasticity has been the focus of intense investigation. These genes, in turn, can be modulated by epigenetic mechanisms such as DNA methylation, a process performed by DNA methyltransferase (DNMTs), which has also shown a high relevance to the neurobiology of depression and its treatment. Based on that, the present study aimed at investigating the effects induced by ketamine and MK-801, at doses and treatment protocols that promote antidepressant-like effect in the FST, upon DNA methylation in brain structures of animals submitted or not to the forced swim stress. The first experimental protocols were designed for the analysis of acute and sustained drug-induced antidepressant-like effects: In rats, acute systemic administration of S(+)-Ketamine 10 mg/Kg or MK-801 0.025 mg/Kg 23 hours after the pretest session and 1 hour or 7 days before the test session of FST was investigated. Based on these protocols, the effects of stress (FST) and of treatment with NMDA receptor antagonists were investigated on global DNA methylation levels and DNMT3a and Dnmt3b expression in the rat frontal cortex, ventral and dorsal hippocampus. Both, stress and treatment, induced changes in DNA methylation and DNMT3 expression in some of the brain regions analised. In addition, treatment with MK-801 and ketamine seem to induce differential effects in some areas, which could also be associated with different effects that they present on antidepressant action.

O estresse sido relacionado às causas de diferentes transtornos psiquiátricos, como os transtornos de humor. Dentre os modelos utilizados no estudo da neurobiologia da depressão e que empregam a exposição a agentes estressores, o desamparo aprendido tem sido bastante empregado. Nesse sentido, a adaptação ao estresse parece envolver um fortalecimento da neurotransmissão serotoninérgica do Hipocampo Dorsal (HD) ou do Núcleo Mediano da Rafe (NMnR), estruturas essas anatômica e funcionalmente vinculadas. O HD recebe projeções serotoninérgicas oriundas do NMnR, onde também estão localizados receptores de glutamato de tipo NMDA (NMDAr), os quais controlam a liberação de serotonina no HD e também no próprio NMnR. Entretanto, ainda não se sabe qual o papel dos NMDA na adaptação ao estresse. Assim, o objetivo desse trabalho é investigar se as ativações dos NMDAr do NMnR são capazes de prevenir ou atenuar os efeitos da exposição a choques elétricos inescapáveis. Para tanto, foram utilizados ratos Wistar com cânula guia direcionada ao NMnR e submetidos ao desamparo aprendido. Os animais foram divididos de acordo com o tratamento farmacológico (injeções intracerebrais - i.c.) com salina, AP7 e/ou NMDA, combinadas de forma compor os seguintes grupos: salina + salina, AP7 + salina, salina + NMDA e AP7 + NMDA. O tratamento intracerebral foi realizado imediatamente antes (inj + CI CE; Estudo 1) ou depois (CI + inj CE; Estudo 2) da exposição a choques inescapáveis nas patas (CI). Após 24h os animais foram submetidos a choques escapáveis sinalizados (CEs) por uma luz. O grupo controle do estudo (inj CE; Estudo 3) recebeu os diferentes tratamentos i.c. e foi testado 24h depois. As respostas de esquiva, fuga, falha bem como as latências de respostas e cruzamentos foram registradas e agrupadas em blocos de cinco respostas consecutivas (BT). Os dados dos animais que tiveram sítio de injeção confirmado, após análise histológica, foram analisados estatisticamente utilizando-se MANOVA de medidas repetidas com post hoc de Bonferroni. Foi considerado como significativo o valor de p<0,05. O tratamento antes da pré-exposição com AP7 + NMDA aumentou o número de esquivas, diminuindo a latência para essas respostas. Quando o tratamento com AP7 e/ou NMDA foi realizado imediatamente após a pré-exposição, não foram observadas diferenças em relação ao grupo controle (salina + salina). Não foram observadas diferenças entre os grupos na condição controle. Os dados mostram que o bloqueio da neurotransmissão mediada por NMDA no NMnR previne os efeitos da exposição prévia a um estressor, sugerindo que a ativação destes receptores é importante para a aquisição das memórias relacionadas ao episódio estressante. / Exposure to stressful situations has been related to different psychiatric diseases, such as mood disorders. Learned helplessness has been widely used to investigate the neurobiology of depression among the animal models that involve exposure to uncontrollable aversive stimuli, learned. In this sense, it seems adaptation to the stressful conditions involves an increase in serotoninergic neurotransmission within the dorsal Hippocampus (dH) or Median Raphe Nucleus (MnRN), which are interrelated. The dH receives serotoninergic projections from the MnRN which, in turn, also has NMDA-type glutamate receptors (NMDAr). These NMDAr regulate serotonin release in the dH and also within the MnRN itself. However, the role of MnRN NMDAr it is not known in the development of tolerance to stress. Therefore, the aim of this work was to investigate if MnRN NMDAr activation can prevent and/or attenuate the behavioural effects of exposure to inescapable electric footshocks. Male wistar rats with guided cannulas aimed to the MnRN were submitted to the learned helplessness model. Animals were divided into groups according to the pharmacological treatment (intracerebral injections) they received of Saline, AP7 (NMDAr antagonist) and/or NMDA (NMDAr agonist) as follows: saline + saline, AP7 + saline, saline + NMDA or AP7 + NMDA. Intracerebral treatment was performed immediately before (inj + Ifs SEFs) or after (Ifs + inj SEFs) exposure to inescapable footshocks (IFs). Twenty-four hours later rats were tested and received light-signalized escapable footshocks (SEFs). In an additional control condition, rats received the intracerebral treatment 24 h before test, but were not pre-exposed to IFs (inj SEFs). Avoidance, fight, failure and latency to these responses were registered and presented in blocks of five consecutive trials. Data of animals with confirmed brain site injections were analyzed by repeated measures MANOVA followed by Bonferroni post hoc test. Significance was considered for p<0,05. Pre-exposure treatment with AP7 + NMDA increased number of avoidance responses, decreasing latency to response. When treated with AP7 and/or NMDA immediately after exposure to IFs, no differences were observed when compared to control rats. Also, no differences between groups were detected in control condition, when rats were treated 24 h before test with SEFs. Our data shows that blockade of NMDAr prevents development of behavioral consequences of stress, suggesting that activation of these receptors are important for the acquisition of stressful memories.

Quando confrontado com situações de medo os roedores apresentam respostas comportamentais (ex., luta, fuga, imobilidade e vocalização) e neurovegetativas (taquicardia, hipertensão e defecação) que caracterizam a reação de defesa. Em geral essas respostas são acompanhadas de antinocicepção. Estudos demonstram um papel do óxido nítrico (NO) e de receptores NMDA (N-metil-D-aspartato) na mediação de respostas nociceptivas no corno dorsal da medula espinal. Resultados do nosso laboratório demonstraram que a exposição a uma situação ameaçadora, como o labirinto em cruz elevado aberto ou sem paredes (LCEa), provoca antinocicepção de alta magnitude em ratos e camundongos. Assim, o presente estudo teve por objetivo investigar o papel do complexo receptor glutamato/NMDA e NO no corno dorsal da medula espinal na resposta antinociceptiva induzida pela exposição ao LCEa. Camundongos receberam injeção por via intratecal (i.t.) de NMDA (0; 0,4 ou 0,8 nmol/5,0 l) para avaliar seus efeitos intrínsecos sobre a nocicepção. Enquanto a dose de 0,8 nmol de NMDA provocou efeitos nociceptivos, a dose de 0,4 nmol se mostrou desprovida de efeitos. Em seguida, nosso estudo avaliou os efeitos do NMDA (0; 0,1; 0,2 ou 0,4 nmol, i.t.) na nocicepção induzida pela injeção de formalina 2,5% na pata traseira direita do camundongo. Nenhuma dose de NMDA aumentou o tempo de lambidas na pata durante os 10 minutos do teste. Assim, investigamos os efeitos da injeção i.t. de NMDA (0; 0,1; 0,2 ou 0,4 nmol) na antinocicepção induzida pela exposição ao ambiente aversivo (LCEa) ou não aversivo (LCE fechado: quatro braços com paredes; LCEf) em camundongos pré-tratados com formalina a 2,5% na pata traseira direita, durante 10 minutos. O tratamento com NMDA (0,4 nmol) reverteu parcialmente a antinocicepção induzida pela exposição ao LCEa, sem afetar a resposta dos animais expostos ao LCEf. Para avaliar se os efeitos anti-antinociceptivos do NMDA (0,4 nmol) dependem da síntese de NO, camundongos receberam injeção i.t. combinada de L-NAME (N-nitro-L-arginina-metil-éster), um inibidor da NOS, e NMDA. O pré-tratamento com L-NAME (40 nmoles/5,0 l i.t.) bloqueou seletivamente os efeitos anti-antinociceptivos do NMDA. Tomados em conjunto, nossos resultados sugerem que a antinocicepção induzida pela exposição ao LCEa pode ser parcialmente revertida pela ativação de receptores NMDA e indicam que esse efeito depende da síntese de NO no corno dorsal da medula espinal de camundongos. / Rodents exposed to threatening situations (e.g., prey-predator interactions) usually display defensive behaviors (e.g., fight, flight, freezing, vocalization), and neurovegetative (e.g., tachycardia, hypertension, defecation) responses characterized as a fear reaction. Commonly, these responses are accompanied by antinociception. Evidence showing that the glutamate NMDA (N-methyl-d-aspartate) receptor and nitric oxide (NO) complex located within the dorsal horn of the spinal cord in the mediation of the nociceptive response have instigated researchers to investigate the role of the NMDA/NO on some types of fear-induced antinociception. This study investigated the role of the glutamate-NMDA receptor complex and NO in the dorsal horn of the spinal cord of mice in the antinociception induced by a potentially aversive situation, i.e., an exposure to an open elevated plus maze (oEPM: four open arms). Mice were intrathecally (i.t.) injected with N-methyl-D-aspartic acid (NMDA: 0, 0.4 or 0.8 nmol/5.0 l) to assess its intrinsic effects upon nociception. Results showed that NMDA at 0.8 nmol, but not at 0.4 nmol, was able to induce intrinsic nociceptive effect. When injected in animals pre-treated with formalin 2.5% into the right hind paw (nociceptive test), NMDA (0, 0.1, 0.2 or 0.4 nmol, i.t.) did not change time spent licking the formalin injected paw. Then, we investigated the effects of NMDA injection (0, 0.1, 0.2 or 0.4 nmol, i.t.) on nociceptive response induced by formalin test in mice exposed to the oEPM (aversive situation) or enclosed EPM (eEPM: four enclosed arms; control situation) for 10 minutes. NMDA treatment (0.4 nmol) partially reversed the antinociception induced by oEPM exposure without affect nociception in mice exposed to the eEPM. Finally, we investigated whether the anti-antinociceptive effect of NMDA would be dependent on NO synthesis by injecting L-NAME (N-nitro-L-arginine-methyl-ester) i.t., a inhibitor of NOS (nitric oxide synthase), 10 minutes before NMDA injection. L-NAME pretreatment (40 nmol/5.0 l; i.t.) selectivelly blocked anti-antinociceptive effect of NMDA 0.4 nmol. Taken together, our results suggest that antinociception induced by oEPM exposure (i) is, at least in part, reversed by NMDA receptors activation and (ii) this NMDA effect seems to be dependent on NO synthesis within the dorsal horn of the spinal cord in mice.

Résumé: Les récepteurs du glutamate de type NMDA (NMDAR) sont des canaux ioniques impliqués dans les phénomènes de plasticité de la transmission synaptique dans le système nerveux central, des mécanismes supposés être à la base du développement neuronal, de l’apprentissage et de la formation de la mémoire. Les NMDAR forment des tétramères à la membrane plasmique, constitués de deux sous-unités obligatoires GluN1 et deux sous-unités variables GluN2 (GluN2A-D) ou GluN3. Dans le prosencéphale, les récepteurs comportant les sous-unités GluN2A (GluN2A-NMDAR) et GluN2B (GluN2B-NMDAR) sont les plus abondants et présentent des profils d’expression différents au cours du développement, les GluN2B-NMDAR étant fortement exprimés aux stades précoces tandis que l’expression des GluN2A-NMDAR augmente progressivement au cours du développement postnatal. Des contributions relatives de ces deux sous-types majoritaires de NMDAR aux propriétés de signalisation distinctes dépendent directement les phénomènes de plasticité neuronale, tels que l’adaptation des synapses glutamatergiques et des circuits neuronaux excitateurs. Bien que la régulation moléculaire des NMDAR ait fait l’objet d’intenses recherches ces dernières décennies, la localisation précise de ces deux sous-types de récepteurs dans la membrane postsynaptique demeurait méconnue. Pour répondre à cette question, nous avons étudié la distribution des NMDAR à la surface de neurones d’hippocampe de rats en combinant deux techniques de microscopie de super-résolution - la microscopie de reconstruction optique stochastique directe (dSTORM) et la déplétion d’émission stimulée (STED) - permettant de dépasser la limite de résolution inhérente à la diffraction de la lumière. Ces techniques nous ont permis de mettre en évidence que les sous-types de récepteurs GluN2A- et GluN2B-NMDAR présentent une nano-organisation différente à la surface neuronale. En effet, ils sont organisés en structures nanoscopiques (nanodomaines) qui diffèrent en nombre, en surface et en morphologie, notamment au niveau des synapses. Au cours du développement, l’organisation membranaire des deux sous-types de NMDAR évolue, avec en particulier de profonds changements de distribution des GluN2A-NMDAR. De plus, cette organisation nanoscopique est impactée différemment par des modulations de l’interaction avec les protéines d’échafaudage à domaine PDZ ou de l’activité de la kinase CaMKII suivant le sous-type de NMDAR considéré. En effet, la réorganisation des GluN2A-NMDAR implique principalement des changements de nombre de récepteurs dans les nanodomaines sans modification de leur localisation, tandis que la réorganisation des GluN2B-NMDAR passe essentiellement par des modifications de localisation des nanodomaines sans changements du nombre de récepteurs qu’ils contiennent. Ainsi, les GluN2A- et GluN2B-NMDAR présentent des nano-organisations différentes dans la membrane postsynaptique, reposant vraisemblablement sur des voies de régulation et des complexes de signalisation distincts. / NMDA-type glutamate receptors (NMDARs) are a type of ion permeable channels playing critical roles in excitatory neurotransmission in the central nervous system by mediating different forms of synaptic plasticity, a mechanism thought to be the molecular basis of neuronal development, learning and memory formation. NMDARs form tetramers in the postsynaptic membrane, most generally associating two obligatory GluN1 subunits and two modulatory GluN2 (GluN2A-D) or GluN3 (GluN3A-B) subunits. In the hippocampus, the dominant GluN2 subunits are GluN2A and GluN2B, displaying different expression patterns, with GluN2B being highly expressed in early development while GluN2A levels increase gradually during postnatal development. In the forebrain, the plastic processes mediated by NMDARs, such as the adaptation of glutamate synapses and excitatory neuronal networks, mostly rely on the relative implication of GluN2A- and GluN2B-containing NMDARs that have different signaling properties. Although the molecular regulation of synaptic NMDARs has been under intense investigation over the last decades, the exact topology of these two subtypes within the postsynaptic membrane has remained elusive. Here we used a combination of super-resolution microscopy techniques such as direct stochastic optical reconstruction microscopy (dSTORM) and stimulated emission depletion (STED) microscopy to characterize the surface distribution of GluN2A- or GluN2B-containing NMDARs. Both dSTORM and STED microscopy, based on different principles, enable to overcome the resolution barrier due to the diffraction limit of light. Using these techniques, we here unveil a differential nanoscale organization of native GluN2A- and GluN2B-NMDARs in rat hippocampal neurons. Both NMDAR subtypes are organized in nanoscale structures (termed nanodomains) that differ in their number, area, and shape. These observed differences are also maintained in synaptic structures. During development of hippocampal cultures, the membrane organization of both NMDAR subtypes evolves, with marked changes for the topology of GluN2A-NMDARs. Furthermore, GluN2A- and GluN2B-NMDAR nanoscale organizations are differentially affected by alterations of either interactions with PDZ scaffold proteins or CaMKII activity. The regulation of GluN2A-NMDARs mostly implicates changes in the number of receptors in fixed nanodomains, whereas the regulation of GluN2B-NMDARs mostly implicates changes in the nanodomain topography with fixed numbers of receptors. Thus, GluN2A- and GluN2B-NMDARs have distinct organizations in the postsynaptic membrane, likely implicating different regulatory pathways and signaling complexes.

O estresse sido relacionado às causas de diferentes transtornos psiquiátricos, como os transtornos de humor. Dentre os modelos utilizados no estudo da neurobiologia da depressão e que empregam a exposição a agentes estressores, o desamparo aprendido tem sido bastante empregado. Nesse sentido, a adaptação ao estresse parece envolver um fortalecimento da neurotransmissão serotoninérgica do Hipocampo Dorsal (HD) ou do Núcleo Mediano da Rafe (NMnR), estruturas essas anatômica e funcionalmente vinculadas. O HD recebe projeções serotoninérgicas oriundas do NMnR, onde também estão localizados receptores de glutamato de tipo NMDA (NMDAr), os quais controlam a liberação de serotonina no HD e também no próprio NMnR. Entretanto, ainda não se sabe qual o papel dos NMDA na adaptação ao estresse. Assim, o objetivo desse trabalho é investigar se as ativações dos NMDAr do NMnR são capazes de prevenir ou atenuar os efeitos da exposição a choques elétricos inescapáveis. Para tanto, foram utilizados ratos Wistar com cânula guia direcionada ao NMnR e submetidos ao desamparo aprendido. Os animais foram divididos de acordo com o tratamento farmacológico (injeções intracerebrais - i.c.) com salina, AP7 e/ou NMDA, combinadas de forma compor os seguintes grupos: salina + salina, AP7 + salina, salina + NMDA e AP7 + NMDA. O tratamento intracerebral foi realizado imediatamente antes (inj + CI CE; Estudo 1) ou depois (CI + inj CE; Estudo 2) da exposição a choques inescapáveis nas patas (CI). Após 24h os animais foram submetidos a choques escapáveis sinalizados (CEs) por uma luz. O grupo controle do estudo (inj CE; Estudo 3) recebeu os diferentes tratamentos i.c. e foi testado 24h depois. As respostas de esquiva, fuga, falha bem como as latências de respostas e cruzamentos foram registradas e agrupadas em blocos de cinco respostas consecutivas (BT). Os dados dos animais que tiveram sítio de injeção confirmado, após análise histológica, foram analisados estatisticamente utilizando-se MANOVA de medidas repetidas com post hoc de Bonferroni. Foi considerado como significativo o valor de p<0,05. O tratamento antes da pré-exposição com AP7 + NMDA aumentou o número de esquivas, diminuindo a latência para essas respostas. Quando o tratamento com AP7 e/ou NMDA foi realizado imediatamente após a pré-exposição, não foram observadas diferenças em relação ao grupo controle (salina + salina). Não foram observadas diferenças entre os grupos na condição controle. Os dados mostram que o bloqueio da neurotransmissão mediada por NMDA no NMnR previne os efeitos da exposição prévia a um estressor, sugerindo que a ativação destes receptores é importante para a aquisição das memórias relacionadas ao episódio estressante. / Exposure to stressful situations has been related to different psychiatric diseases, such as mood disorders. Learned helplessness has been widely used to investigate the neurobiology of depression among the animal models that involve exposure to uncontrollable aversive stimuli, learned. In this sense, it seems adaptation to the stressful conditions involves an increase in serotoninergic neurotransmission within the dorsal Hippocampus (dH) or Median Raphe Nucleus (MnRN), which are interrelated. The dH receives serotoninergic projections from the MnRN which, in turn, also has NMDA-type glutamate receptors (NMDAr). These NMDAr regulate serotonin release in the dH and also within the MnRN itself. However, the role of MnRN NMDAr it is not known in the development of tolerance to stress. Therefore, the aim of this work was to investigate if MnRN NMDAr activation can prevent and/or attenuate the behavioural effects of exposure to inescapable electric footshocks. Male wistar rats with guided cannulas aimed to the MnRN were submitted to the learned helplessness model. Animals were divided into groups according to the pharmacological treatment (intracerebral injections) they received of Saline, AP7 (NMDAr antagonist) and/or NMDA (NMDAr agonist) as follows: saline + saline, AP7 + saline, saline + NMDA or AP7 + NMDA. Intracerebral treatment was performed immediately before (inj + Ifs SEFs) or after (Ifs + inj SEFs) exposure to inescapable footshocks (IFs). Twenty-four hours later rats were tested and received light-signalized escapable footshocks (SEFs). In an additional control condition, rats received the intracerebral treatment 24 h before test, but were not pre-exposed to IFs (inj SEFs). Avoidance, fight, failure and latency to these responses were registered and presented in blocks of five consecutive trials. Data of animals with confirmed brain site injections were analyzed by repeated measures MANOVA followed by Bonferroni post hoc test. Significance was considered for p<0,05. Pre-exposure treatment with AP7 + NMDA increased number of avoidance responses, decreasing latency to response. When treated with AP7 and/or NMDA immediately after exposure to IFs, no differences were observed when compared to control rats. Also, no differences between groups were detected in control condition, when rats were treated 24 h before test with SEFs. Our data shows that blockade of NMDAr prevents development of behavioral consequences of stress, suggesting that activation of these receptors are important for the acquisition of stressful memories.

Exposição a estressores incontroláveis leva a mudanças comportamentais e neuroquímicas, que têm sido associadas ao mau funcionamento da via Núcleo Mediano da Rafe (NMnR) Hipocampo Dorsal (HD). Estas mudanças comportamentais podem ser atenuadas por injeções intra hipocampais de NMDA ou de agonistas 5-HT1a. Ativação de receptores NMDA (NMDAr) aumentam os níveis de serotonina tanto no NMnR quanto no HD. Neste trabalho, nosso obejtivo foi analisar, em animais expostos ao Teste do nado forçado, se a ativação ou bloqueio dos receptores NMDA antes da exposição ao agente estressor ou 24 horas após essa exposição podem prevenir ou atenuar os efeitos do estresse. Ratos Wistar machos receberam duas injeções intra-NMnR de Salina (Sal), NMDA (1nmoles/0,2µL; agonista NMDAr) e/ou AP-7 (3nmoles/0,2µL; antagonista NMDAr) compondo os grupos experimentais: Sal+Sal, Sal+NMDA, AP-7+Sal, AP-7+NMDA. As drogas foram administradas em dois grupos experimentais, antes da pré-exposição ao nado forçado ou 24 horas após a pré-exposição e antes do teste. Foram analisados o tempo de latência para o primeiro episódio de imobilidade e o tempo total de imobilidade. A análise dos resultados mostrou que a administração de AP-7 antes da pré-exposição ou antes do teste e a administração de NMDA antes do teste, atenuaram os efeitos comportamentais causados pelo estresse, mostrando o envolvimento desses receptores nos mecanismos de adaptação a eventos aversivo e também que o momento no qual ocorre a intervenção farmacológica influencia essa adaptação. / Exposure to uncontrollable stressors leads to behavioral and neurochemical changes, which has been associated to mal functioning of the Median Raphe Nucleus (MnRN)-Dorsal Hippocampus (DH) serotoninergic pathway. These deficits can be attenuated by intra-hippocampal injections of NMDA antagonists or 5-HT1a agonists. Activation of MnRN glutamatergic NMDA receptors (NMDAr) increases serotonin release in both MnRN and DH. We previously showed that MnRN injections of NMDA (NMDAr agonist) and/or AP7 (NMDAr antagonist) after pre-test attenuated total time spent immobile in the forced swim test (FST). In this study we used the forced swim test to investigated whether activation and/or blockade of MnRN NMDAr before exposure to swim stress or 24 hours after the exposure, could prevent the effects of this stressor. Rats with cannulas aimed to the MnRN received two intracerebral injections (0.2µl each) of Saline (Sal), AP7 (3nmols) and/or NMDA (1nmol)(5 min interval), administered as follows: Sal+Sal, Sal+NMDA, AP7+Sal and AP7+NMDA. The animals were forced to swim for 15 min and 24 hrs later rats were re-exposed to FST One group received the treatment before exposure to stress and another group received it 24 hrs later, right before the test. Latency to display immobility and total time spent immobile were registered. After test, all animals were sacrificed under deep anesthesia, perfused and had their brains removed for histological analysis to confirm site of injection. Only animals who had their sites of injection confirmed were used in the analysis (ONEWAY ANOVA/Tukey test). Our data suggest that blockade of glutamatergic neurotransmission in the MnRN before exposure and 24 hrs later, and activation of this transmission 24 hrs later to stress prevents the behavioral consequences of forced swim stress.

Dados pré-clínicos e clínicos indicam que o canabidiol (CBD), um composto não-psicotomimético presente na planta Cannabis sativa, induz efeitos tipo-antipsicóticos. No entanto, poucos estudos em animais de laboratório investigaram as propriedades antipsicóticas do tratamento repetido com CBD. As alterações comportamentais induzidas pelo tratamento repetido com antagonistas dos receptores glutamatérgicos do tipo N-metil-D-aspartato (NMDA) têm sido propostas como um modelo animal de esquizofrenia. Evidências sugerem que uma hipofunção dos receptores NMDA estaria envolvida nos sintomas positivos, bem como nos sintomas negativos e cognitivos da esquizofrenia. Assim, no presente estudo, nós avaliamos se o tratamento repetido com CBD atenuaria as alterações comportamentais e moleculares induzidas pela administração crônica de um desses antagonistas, o MK-801. Camundongos C57BL/6J receberam injeções intraperitoneais diárias de MK-801 (0,1, 0,5 ou 1 mg/kg) durante 14, 21 ou 28 dias. Vinte e quatro horas após a última injeção, os animais foram submetidos ao teste de inibição pelo pré-pulso (PPI). Posteriormente, foi avaliado se o tratamento repetido com CBD (15, 30 e 60 mg/kg) atenuaria o prejuízo no teste de PPI induzido pelo MK-801 (1 mg/kg; por 28 dias). O tratamento com CBD iniciou-se no sexto dia após o início da administração de MK-801 e continuou até o final do tratamento. Nós também avaliamos se o tratamento com CBD atenuaria as alterações comportamentais induzidas pelo MK-801 nos testes de interação social e reconhecimento de objeto. Imediatamente após os testes comportamentais, os cérebros dos animais foram removidos e processados para posterior avaliação de alterações moleculares. Foram avaliadas as alterações na expressão das proteínas FosB/FosB e parvalbumina, um marcador de atividade neuronal e uma proteína de ligação ao cálcio expressa em uma subclasse de interneurônios GABAérgicos, respectivamente. Alterações na expressão do RNAm para o gene da subunidade obrigatória GluN1 do receptor NMDA (GRN1) também foram avaliadas. Adicionalmente, um número crescente de estudos indica que condições neuroinflamatórias e células gliais, como microglia e astrócitos, parecem estar envolvidas na patogênese da esquizofrenia. E, devido ao fato que o CBD, além de suas propriedades antipsicóticas, também induz efeitos anti-inflamatórios e neuroprotetores, nós também avaliamos possíveis alterações na expressão de NeuN (um marcador neuronal), Iba-1 (um marcador de microglia) e GFAP (um marcador de astrócitos) induzidas pelos tratamentos. Os efeitos do CBD foram comparados àqueles induzidos pelo antipsicótico atípico clozapina. A administração de MK-801, na dose de 1 mg/kg, por 28 dias induziu um prejuízo no teste de PPI, um efeito atenuado pelo tratamento repetido com CBD (30 e 60 mg/kg). Adicionalmente, o CBD também foi capaz de atenuar os prejuízos nos testes de interação social e reconhecimento de objeto induzidos pelo MK-801. Além das alterações comportamentais, o tratamento repetido com MK-801 aumentou a expressão da proteína FosB/FosB e diminuiu a expressão da parvalbumina no córtex pré-frontal medial (CPFm). Uma diminuição da expressão do mRNA para GRN1 no hipocampo também foi observada. O tratamento com MK-801 resultou ainda em aumento no número de astrócitos GFAP-positivos no CPFm e na porcentagem de células microgliais Iba-1-positivas apresentando um fenótipo reativo no CPFm e hipocampo dorsal, mas sem alterar o número total de células Iba-1-positivas. Nenhuma alteração no número de células NeuN-positivas foi observada. Assim como para as alterações comportamentais, as alterações moleculares induzidas pelo MK-801 também foram atenuadas pelo CBD. Entretanto, o CBD por si só não induziu qualquer efeito. Além disso, os efeitos do CBD foram semelhantes àqueles induzidos pelo tratamento repetido com clozapina. Estes resultados indicam que o tratamento repetido com o CBD, semelhante à clozapina, atenuou as alterações comportamentais tipo-esquizofrenia e as alterações moleculares observadas após a administração repetida de um antagonista dos receptores NMDA. Estes dados reforçam a proposta de que o CBD possui propriedades antipsicóticas. Embora os possíveis mecanismos de ação envolvidos nesses efeitos não estejam completamente elucidados, eles poderiam envolver as propriedades antiinflamatórias e neuroprotetoras do CBD. Além disso, nossos dados suportam a visão de que a inibição da microglia ativada pode ser benéfica para a melhora dos sintomas da esquizofrenia / Preclinical and clinical data suggest that cannabidiol (CBD), a major non-psychotomimetic compound from Cannabis sativa, induces antipsychotic-like effects. However, the antipsychotic properties of repeated CBD treatment have been poorly investigated. Behavioral changes induced by repeated treatment with glutamate NMDA receptor antagonists have been proposed as an animal model of schizophrenia-like symptoms. Evidence suggests that NMDA receptor hypofunction could be involved, in addition to the positive, also to the negative symptoms and cognitive deficits found in schizophrenia patients. In the present study we evaluated if repeated treatment with CBD would attenuate the behavioral and molecular changes induced by chronic administration of one of these antagonists, MK-801. Male C57BL/6J mice received daily intraperitoneal injections of MK-801 (0.1, 0.5 or 1 mg/kg) for 14, 21 or 28 days. Twenty-four hours after the last injection animals were submitted to the prepulse inhibition (PPI) test. After that, we investigated if repeated treatment with CBD (15, 30 and 60 mg/kg) would attenuate the PPI impairment induced by chronic treatment with MK-801 (1 mg/kg; 28 days). We also evaluate if the repeated CBD treatment would attenuate the MK-801-induced behavioral changes in social interaction and novel object recognition tests. CBD treatment began on the 6th day after the start of MK-801 administration and continued until the end of the treatment. Immediately after the behavioral tests, the mice brains were removed and processed to evaluate molecular changes. We measured changes in FosB/FosB and parvalbumin expression, a marker of neuronal activity and a calcium-binding protein expressed in a subclass of GABAergic interneurons, respectively. Changes in the mRNA expression of the NMDA receptor GluN1 subunit gene (GRN1) were also evaluated. Additionally, an increasing number of data has linked schizophrenia with neuroinflammatory conditions, and glial cells, such as microglia and astrocytes, have become increasingly attractive as candidates accounting for the pathogenesis of schizophrenia. And besides its antipsychotic properties, CBD also induces anti-inflammatory and neuroprotective effects. Thus, we also evaluated changes in NeuN (a neuronal marker), Iba-1 (a microglia marker) and GFAP (an astrocyte marker) expression in the medial prefrontal cortex (mPFC), dorsal striatum, nucleus accumbens core and shell, and dorsal hippocampus by immunohistochemistry. CBD effects were compared to those induced by the atypical antipsychotic clozapine. MK-801 administration at the dose of 1 mg/kg for 28 days impaired PPI responses. Chronic treatment with CBD (30 and 60 mg/kg) attenuated MK801-induced PPI impairment. CBD treatment also attenuated the impairment in social interaction and NOR tests induced by MK-801 treatment. Besides behavioral disruption, MK-801 treatment increased FosB/FosB expression and decreased parvalbumin expression in the mPFC. A decreased mRNA level of GRN1 in the hippocampus was also observed. Repeated MK-801 treatment also increased the number of GFAP-positive astrocytes in the mPFC and increased the percentage of Iba-1-positive microglia cells with a reactive phenotype in the mPFC and dorsal hippocampus without changing the number of Iba-1-positive cells. In addition, no change in the number of NeuN-positive cells was observed. All the molecular changes were attenuated by CBD. CBD by itself did not induce any effect. Moreover, CBD effects were similar to those induced by repeated clozapine treatment. These results indicate that repeated treatment with CBD, similar to clozapine, reverses the psychotomimetic-like effects and attenuates molecular changes observed after chronic administration of an NMDA receptor antagonist. These data reinforce the proposal that CBD may induce antipsychotic-like effects. Although the possible mechanism of action of these effects is still unknown, it may involve CBD anti-inflammatory and neuroprotective properties. Furthermore, our data support the view that inhibition of microglial activation may improve schizophrenia symptoms

Dados pré-clínicos e clínicos indicam que o canabidiol (CBD), um composto não-psicotomimético presente na planta Cannabis sativa, induz efeitos tipo-antipsicóticos. No entanto, poucos estudos em animais de laboratório investigaram as propriedades antipsicóticas do tratamento repetido com CBD. As alterações comportamentais induzidas pelo tratamento repetido com antagonistas dos receptores glutamatérgicos do tipo N-metil-D-aspartato (NMDA) têm sido propostas como um modelo animal de esquizofrenia. Evidências sugerem que uma hipofunção dos receptores NMDA estaria envolvida nos sintomas positivos, bem como nos sintomas negativos e cognitivos da esquizofrenia. Assim, no presente estudo, nós avaliamos se o tratamento repetido com CBD atenuaria as alterações comportamentais e moleculares induzidas pela administração crônica de um desses antagonistas, o MK-801. Camundongos C57BL/6J receberam injeções intraperitoneais diárias de MK-801 (0,1, 0,5 ou 1 mg/kg) durante 14, 21 ou 28 dias. Vinte e quatro horas após a última injeção, os animais foram submetidos ao teste de inibição pelo pré-pulso (PPI). Posteriormente, foi avaliado se o tratamento repetido com CBD (15, 30 e 60 mg/kg) atenuaria o prejuízo no teste de PPI induzido pelo MK-801 (1 mg/kg; por 28 dias). O tratamento com CBD iniciou-se no sexto dia após o início da administração de MK-801 e continuou até o final do tratamento. Nós também avaliamos se o tratamento com CBD atenuaria as alterações comportamentais induzidas pelo MK-801 nos testes de interação social e reconhecimento de objeto. Imediatamente após os testes comportamentais, os cérebros dos animais foram removidos e processados para posterior avaliação de alterações moleculares. Foram avaliadas as alterações na expressão das proteínas FosB/FosB e parvalbumina, um marcador de atividade neuronal e uma proteína de ligação ao cálcio expressa em uma subclasse de interneurônios GABAérgicos, respectivamente. Alterações na expressão do RNAm para o gene da subunidade obrigatória GluN1 do receptor NMDA (GRN1) também foram avaliadas. Adicionalmente, um número crescente de estudos indica que condições neuroinflamatórias e células gliais, como microglia e astrócitos, parecem estar envolvidas na patogênese da esquizofrenia. E, devido ao fato que o CBD, além de suas propriedades antipsicóticas, também induz efeitos anti-inflamatórios e neuroprotetores, nós também avaliamos possíveis alterações na expressão de NeuN (um marcador neuronal), Iba-1 (um marcador de microglia) e GFAP (um marcador de astrócitos) induzidas pelos tratamentos. Os efeitos do CBD foram comparados àqueles induzidos pelo antipsicótico atípico clozapina. A administração de MK-801, na dose de 1 mg/kg, por 28 dias induziu um prejuízo no teste de PPI, um efeito atenuado pelo tratamento repetido com CBD (30 e 60 mg/kg). Adicionalmente, o CBD também foi capaz de atenuar os prejuízos nos testes de interação social e reconhecimento de objeto induzidos pelo MK-801. Além das alterações comportamentais, o tratamento repetido com MK-801 aumentou a expressão da proteína FosB/FosB e diminuiu a expressão da parvalbumina no córtex pré-frontal medial (CPFm). Uma diminuição da expressão do mRNA para GRN1 no hipocampo também foi observada. O tratamento com MK-801 resultou ainda em aumento no número de astrócitos GFAP-positivos no CPFm e na porcentagem de células microgliais Iba-1-positivas apresentando um fenótipo reativo no CPFm e hipocampo dorsal, mas sem alterar o número total de células Iba-1-positivas. Nenhuma alteração no número de células NeuN-positivas foi observada. Assim como para as alterações comportamentais, as alterações moleculares induzidas pelo MK-801 também foram atenuadas pelo CBD. Entretanto, o CBD por si só não induziu qualquer efeito. Além disso, os efeitos do CBD foram semelhantes àqueles induzidos pelo tratamento repetido com clozapina. Estes resultados indicam que o tratamento repetido com o CBD, semelhante à clozapina, atenuou as alterações comportamentais tipo-esquizofrenia e as alterações moleculares observadas após a administração repetida de um antagonista dos receptores NMDA. Estes dados reforçam a proposta de que o CBD possui propriedades antipsicóticas. Embora os possíveis mecanismos de ação envolvidos nesses efeitos não estejam completamente elucidados, eles poderiam envolver as propriedades antiinflamatórias e neuroprotetoras do CBD. Além disso, nossos dados suportam a visão de que a inibição da microglia ativada pode ser benéfica para a melhora dos sintomas da esquizofrenia / Preclinical and clinical data suggest that cannabidiol (CBD), a major non-psychotomimetic compound from Cannabis sativa, induces antipsychotic-like effects. However, the antipsychotic properties of repeated CBD treatment have been poorly investigated. Behavioral changes induced by repeated treatment with glutamate NMDA receptor antagonists have been proposed as an animal model of schizophrenia-like symptoms. Evidence suggests that NMDA receptor hypofunction could be involved, in addition to the positive, also to the negative symptoms and cognitive deficits found in schizophrenia patients. In the present study we evaluated if repeated treatment with CBD would attenuate the behavioral and molecular changes induced by chronic administration of one of these antagonists, MK-801. Male C57BL/6J mice received daily intraperitoneal injections of MK-801 (0.1, 0.5 or 1 mg/kg) for 14, 21 or 28 days. Twenty-four hours after the last injection animals were submitted to the prepulse inhibition (PPI) test. After that, we investigated if repeated treatment with CBD (15, 30 and 60 mg/kg) would attenuate the PPI impairment induced by chronic treatment with MK-801 (1 mg/kg; 28 days). We also evaluate if the repeated CBD treatment would attenuate the MK-801-induced behavioral changes in social interaction and novel object recognition tests. CBD treatment began on the 6th day after the start of MK-801 administration and continued until the end of the treatment. Immediately after the behavioral tests, the mice brains were removed and processed to evaluate molecular changes. We measured changes in FosB/FosB and parvalbumin expression, a marker of neuronal activity and a calcium-binding protein expressed in a subclass of GABAergic interneurons, respectively. Changes in the mRNA expression of the NMDA receptor GluN1 subunit gene (GRN1) were also evaluated. Additionally, an increasing number of data has linked schizophrenia with neuroinflammatory conditions, and glial cells, such as microglia and astrocytes, have become increasingly attractive as candidates accounting for the pathogenesis of schizophrenia. And besides its antipsychotic properties, CBD also induces anti-inflammatory and neuroprotective effects. Thus, we also evaluated changes in NeuN (a neuronal marker), Iba-1 (a microglia marker) and GFAP (an astrocyte marker) expression in the medial prefrontal cortex (mPFC), dorsal striatum, nucleus accumbens core and shell, and dorsal hippocampus by immunohistochemistry. CBD effects were compared to those induced by the atypical antipsychotic clozapine. MK-801 administration at the dose of 1 mg/kg for 28 days impaired PPI responses. Chronic treatment with CBD (30 and 60 mg/kg) attenuated MK801-induced PPI impairment. CBD treatment also attenuated the impairment in social interaction and NOR tests induced by MK-801 treatment. Besides behavioral disruption, MK-801 treatment increased FosB/FosB expression and decreased parvalbumin expression in the mPFC. A decreased mRNA level of GRN1 in the hippocampus was also observed. Repeated MK-801 treatment also increased the number of GFAP-positive astrocytes in the mPFC and increased the percentage of Iba-1-positive microglia cells with a reactive phenotype in the mPFC and dorsal hippocampus without changing the number of Iba-1-positive cells. In addition, no change in the number of NeuN-positive cells was observed. All the molecular changes were attenuated by CBD. CBD by itself did not induce any effect. Moreover, CBD effects were similar to those induced by repeated clozapine treatment. These results indicate that repeated treatment with CBD, similar to clozapine, reverses the psychotomimetic-like effects and attenuates molecular changes observed after chronic administration of an NMDA receptor antagonist. These data reinforce the proposal that CBD may induce antipsychotic-like effects. Although the possible mechanism of action of these effects is still unknown, it may involve CBD anti-inflammatory and neuroprotective properties. Furthermore, our data support the view that inhibition of microglial activation may improve schizophrenia symptoms

It is considered that coincident inputs from multiple presynaptic axons are required to achieve both the suprathreshold level of excitation for the central neurons and the activation of NMDA receptors. The aim of the present study was to determine, whether a discharge of single retinal ganglion cell, which axon terminates in the tectum layer F, can evoke a suprathreshold excitation of frog tectum neurons and activate the NMDA receptors. Extracellular recordings of the neuronal activity elicited by the electrical stimulation of single optic fiber were made in frog tectum. We conclude, that: (1) a train of action potentials of single optic fiber, which terminates in the frog tectum layer F, surely elicits a suprathreshold excitation of tectal neurons at physiological conditions. The suprathreshold level is achieved due to the frequency facilitation of the fast non-NMDA retinotectal synaptic potentials. (2) The train of action potentials of higher frequency activates the NMDA receptors of the tectal neurons at physiological conditions. The activation of NMDA receptors is achieved due to the temporal summation and frequency facilitation of the fast synaptic potentials. (3) Two different kinds of optic fibers (likely darkness and moving edge detectors) exhibit different efficiency to achieve both the suprathreshold excitation of the tectal neurons and the activation of NMDA receptors. Findings of the present study improve the understanding of how the local neural network operates... [to full text]

Untersucht wurde die mögliche Rolle von Adenosin-5´-Triphosphat (ATP) als extrazelluläres Signalmolekül im Neostriatum der Ratte. Zum Einsatz kam die patch-clamp Methode, adaptiert für Ableitungen aus akuten Hirnschnitten. Bereits bekannt war, dass ATP exzitatorische postsynaptische Ströme an GABAergen, striatalen Projektionsneuronen („medium spiny“ Neurone) hemmen konnte. Nun sollten die verantwortlichen Mechanismen hinter diesem Effekt aufgeklärt werden. Es zeigte sich, dass exogen zugeführtes ATP zunächst zu Adenosin metabolisiert werden musste, um seine Wirkung ausüben zu können. Ein Teil dieses Effektes war, vermittelt über präsynaptische Adenosin A1-Rezeptoren, einer Hemmung der striatalen Glutamat-Freisetzung geschuldet. Neu war, dass auch die „medium spiny“ Neurone selbst funktionelle A1-Rezeptoren exprimierten. Aktiviert durch lokal gebildetes Adenosin vermittelten diese eine Hemmung der Leitfähigkeit von Glutamat-Rezeptoren des N-Methyl-D-Aspartat (NMDA) Subtyps. Unter physiologischen Bedingungen mag dieser Mechanismus der Begrenzung der Informationsweiterleitung über die GABAergen Projektionsneurone dienen. Striataler Glutamat-Exzess mit Überaktivierung von NMDA-Rezeptoren ist ein Charakteristikum der Huntington´schen Erkrankung. Eine Adressierung der A1 Rezeptoren als therapeutische Option im Rahmen dieser Basalganglienerkrankung scheint daher prinzipiell möglich.