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Diversos estudos demonstram que o estresse infantil, incluindo situações de perda dos pais, negligência e abusos, representa um forte fator de risco para o desenvolvimento de transtornos de ansiedade, sendo de especial interesse para este trabalho, o transtorno do pânico. Modelos de estresse neonatal em animais de laboratório, que se baseiam na ruptura da relação mãe-filhote, como a separação materna e a privação materna, têm sido amplamente utilizados para avaliar as consequências desse estressor sobre a expressão de comportamentos defensivos associados à ansiedade na vida adulta. No entanto, pouco se sabe sobre seus efeitos em modelos animais de ataques de pânico, mais especificamente aqueles que associam esta condição emocional à resposta defensiva de fuga em animais. Diante disso, o objetivo inicial do presente trabalho foi o de estender as investigações dos efeitos do estresse neonatal sobre o comportamento de fuga de ratos adultos (após 60 dias de nascimento) observado no labirinto em T elevado (LTE), pela estimulação elétrica da substância cinzenta periaquedutal (SCPD) e durante a exposição a um ambiente em hipóxia (7% O2). Para efeitos comparativos, esses animais também foram testados em modelos animais associados à ansiedade generalizada e a depressão. Observamos que ratos Wistar submetidos à separação materna (3h/dia, do 2º ao 21º dia pós-nascimento) não diferiram de animais controles nos parâmetros comportamentais analisados nos modelos de pânico (fuga no LTE e pela estimulação elétrica da SCPD), nos de ansiedade (resposta de esquiva no LTE e o beber punido no teste de conflito de Vogel) ou no de depressão (tempo gasto em imobilidade no teste do nado forçado). Já em ratos privados da mãe (por 24h no 11º dia pós- nascimento), embora este estressor não tenha alterada a resposta de fuga no LTE, ele aumentou a expressão deste comportamento durante a exposição à hipóxia, sugestivo de um efeito panicogênico. Ainda empregando a privação materna, observamos que a administração intraperitoneal de um inibidor da síntese de serotonina, a pclorofenilalanina metil éster (p-CPA - 100mg/Kg/dia, por 4 dias antes dos testes comportamentais) facilitou a expressão do comportamento de fuga durante o teste da hipóxia nos animais controle, de maneira semelhante ao efeito obtido somente com a privação materna. Porém este tratamento não potencializou a fuga promovida pela privação materna. Já os níveis plasmáticos de corticosterona foram aumentados pela exposição à hipóxia, independentemente dos animais terem sido previamente privados da mãe ou terem recebido o pCPA antes do teste. Por fim, também observamos, através de uma análise por Western Blotting, que nem a privação materna ou a exposição à hipóxia altera a concentração de receptores serotonérgicos do tipo 5-HT1A na SCPD ou na amígdala. Em suma, nossos resultados mostram que a privação materna promove uma facilitação da resposta de fuga na hipóxia, sugerindo uma relação entre esse estresse neonatal e o desencadeamento de ataques de pânico de um subtipo específico, o pânico respiratório. Contudo, no que diz respeito ao envolvimento da neurotransmissão serotonérgica, mais estudos são necessários para entender sua participação nessa resposta. / Early life stress (ELS), including parental loss due to death, neglect or abuse, represents a major risk factor for the late development of psychiatric disorders, such as anxiety disorders. Animal models of ELS that are based on the disruption of mother-infant relationship, such as the repeated maternal separation or maternal deprivation, have been extensively used for the investigation of the longterm effects of these stressors on the expression of defensive behaviors associated with anxiety. However, little is known about their effects on animal models of panic attacks, more specifically in those that associate this emotional condition with escape behavior in animals. Therefore, the aim of the present study was to extend the investigation on the long-term consequences of neonatal stress on the escape response of adult rats (60 days after birth) evoked by the elevated T maze (ETM), electrical stimulation of the dorsal periaqueductal gray (DPAG) or hypoxia (7% O2). For comparative reasons, these animals were also tested in animal models of anxiety and depression. The results showed that the repeated maternal separation of male Wistar (3 hours/day from day 2 to 21 after birth) did not affect the behavioral indexes measured in the panic (escape in the ETM or after DPAG electrical stimulation), anxiety (ETM inhibitory avoidance or punished licking in the Vogel conflict test) or depression (time in immobility in the forced swimming test) models. On the other hand, rats submitted to maternal deprivation (24 hs in the 11th day after birth), although not differing from the control animals on escape expression in the ETM, showed a pronounced escape response during hypoxia, indicating a panicogenic-like response. Also, using this maternal deprivation protocol, we observed that systemic administration of a 5-HT synthesis inhibitor, p-chlrophenilalanine metylester (p-CPA - 100mg/Kg/day, for 4 days before the behavioral tests), facilitated escape expression during hypoxia in non-deprived animals to a level observed in non-pharmacologically treated deprived animals. We also observed that plasma corticosterone levels were increased 30 minutes after hypoxia exposure, independently of the previous condition of the animals (deprivation or drug treatment). Finally, we observed that the number of 5-HT1A receptors in the DPAG or amygdala, measured by Western Blotting, was not affect by previous maternal deprivation or exposure to hypoxia. Taken together, our results show that a single maternal deprivation episode facilitates the expression of escape behavior during hypoxia, suggesting a relationship between this ELS with the observation of a specific subtype of panic attack, the respiratory panic. Further studies are required in order to clarify the 5- HT involvement on these responses.

Diversos estudos demonstram que o estresse infantil, incluindo situações de perda dos pais, negligência e abusos, representa um forte fator de risco para o desenvolvimento de transtornos de ansiedade, sendo de especial interesse para este trabalho, o transtorno do pânico. Modelos de estresse neonatal em animais de laboratório, que se baseiam na ruptura da relação mãe-filhote, como a separação materna e a privação materna, têm sido amplamente utilizados para avaliar as consequências desse estressor sobre a expressão de comportamentos defensivos associados à ansiedade na vida adulta. No entanto, pouco se sabe sobre seus efeitos em modelos animais de ataques de pânico, mais especificamente aqueles que associam esta condição emocional à resposta defensiva de fuga em animais. Diante disso, o objetivo inicial do presente trabalho foi o de estender as investigações dos efeitos do estresse neonatal sobre o comportamento de fuga de ratos adultos (após 60 dias de nascimento) observado no labirinto em T elevado (LTE), pela estimulação elétrica da substância cinzenta periaquedutal (SCPD) e durante a exposição a um ambiente em hipóxia (7% O2). Para efeitos comparativos, esses animais também foram testados em modelos animais associados à ansiedade generalizada e a depressão. Observamos que ratos Wistar submetidos à separação materna (3h/dia, do 2º ao 21º dia pós-nascimento) não diferiram de animais controles nos parâmetros comportamentais analisados nos modelos de pânico (fuga no LTE e pela estimulação elétrica da SCPD), nos de ansiedade (resposta de esquiva no LTE e o beber punido no teste de conflito de Vogel) ou no de depressão (tempo gasto em imobilidade no teste do nado forçado). Já em ratos privados da mãe (por 24h no 11º dia pós- nascimento), embora este estressor não tenha alterada a resposta de fuga no LTE, ele aumentou a expressão deste comportamento durante a exposição à hipóxia, sugestivo de um efeito panicogênico. Ainda empregando a privação materna, observamos que a administração intraperitoneal de um inibidor da síntese de serotonina, a pclorofenilalanina metil éster (p-CPA - 100mg/Kg/dia, por 4 dias antes dos testes comportamentais) facilitou a expressão do comportamento de fuga durante o teste da hipóxia nos animais controle, de maneira semelhante ao efeito obtido somente com a privação materna. Porém este tratamento não potencializou a fuga promovida pela privação materna. Já os níveis plasmáticos de corticosterona foram aumentados pela exposição à hipóxia, independentemente dos animais terem sido previamente privados da mãe ou terem recebido o pCPA antes do teste. Por fim, também observamos, através de uma análise por Western Blotting, que nem a privação materna ou a exposição à hipóxia altera a concentração de receptores serotonérgicos do tipo 5-HT1A na SCPD ou na amígdala. Em suma, nossos resultados mostram que a privação materna promove uma facilitação da resposta de fuga na hipóxia, sugerindo uma relação entre esse estresse neonatal e o desencadeamento de ataques de pânico de um subtipo específico, o pânico respiratório. Contudo, no que diz respeito ao envolvimento da neurotransmissão serotonérgica, mais estudos são necessários para entender sua participação nessa resposta. / Early life stress (ELS), including parental loss due to death, neglect or abuse, represents a major risk factor for the late development of psychiatric disorders, such as anxiety disorders. Animal models of ELS that are based on the disruption of mother-infant relationship, such as the repeated maternal separation or maternal deprivation, have been extensively used for the investigation of the longterm effects of these stressors on the expression of defensive behaviors associated with anxiety. However, little is known about their effects on animal models of panic attacks, more specifically in those that associate this emotional condition with escape behavior in animals. Therefore, the aim of the present study was to extend the investigation on the long-term consequences of neonatal stress on the escape response of adult rats (60 days after birth) evoked by the elevated T maze (ETM), electrical stimulation of the dorsal periaqueductal gray (DPAG) or hypoxia (7% O2). For comparative reasons, these animals were also tested in animal models of anxiety and depression. The results showed that the repeated maternal separation of male Wistar (3 hours/day from day 2 to 21 after birth) did not affect the behavioral indexes measured in the panic (escape in the ETM or after DPAG electrical stimulation), anxiety (ETM inhibitory avoidance or punished licking in the Vogel conflict test) or depression (time in immobility in the forced swimming test) models. On the other hand, rats submitted to maternal deprivation (24 hs in the 11th day after birth), although not differing from the control animals on escape expression in the ETM, showed a pronounced escape response during hypoxia, indicating a panicogenic-like response. Also, using this maternal deprivation protocol, we observed that systemic administration of a 5-HT synthesis inhibitor, p-chlrophenilalanine metylester (p-CPA - 100mg/Kg/day, for 4 days before the behavioral tests), facilitated escape expression during hypoxia in non-deprived animals to a level observed in non-pharmacologically treated deprived animals. We also observed that plasma corticosterone levels were increased 30 minutes after hypoxia exposure, independently of the previous condition of the animals (deprivation or drug treatment). Finally, we observed that the number of 5-HT1A receptors in the DPAG or amygdala, measured by Western Blotting, was not affect by previous maternal deprivation or exposure to hypoxia. Taken together, our results show that a single maternal deprivation episode facilitates the expression of escape behavior during hypoxia, suggesting a relationship between this ELS with the observation of a specific subtype of panic attack, the respiratory panic. Further studies are required in order to clarify the 5- HT involvement on these responses.

Genes and environment interact to determine an individual’s vulnerability or resilience to several psychiatric disorders, including alcohol use disorder (AUD). Alcohol use is often initiated during adolescence and early onset drinking is associated with increased risk for later AUD. Childhood and adolescence are periods of extensive brain maturation, which makes young individuals more susceptible to environmental influence. However, little is known about early environmental influence on reward pathways and behaviors involved in the development of AUD. Changes in the endogenous opioid and dopamine systems, as well as individual differences in risk behaviors are all believed to play important roles in the increased vulnerability seen after adverse early life events and early onset drinking. The overall aim of the thesis was therefore to investigate the influence of early environmental factors on adolescent alcohol intake, endogenous opioids, dopamine dynamics and alcohol-induced effects in rats to increase our knowledge of neurobiological factors underlying vulnerability to AUD. Furthermore, individual behavioral differences and their correlation to basal and drug-induced neurobiological responses in rats were also investigated. Animal models of different early environments, e.g. maternal separation and social vs. single housing, and adolescent alcohol consumption have been used to study effects on behavior, endogenous opioid peptides and dopamine dynamics. The results identified the amygdala and dorsal striatum as interesting brain regions in which endogenous opioids and dopamine, respectively, are impacted by early environmental factors. The amygdala and the dorsal striatum are both hypothesized to be involved in the shift from initial drug use to compulsive use and changes in these areas may be underlying environmentally increased vulnerability to AUD. Furthermore, behavioral phenotypes in relation to individual neurobiological responses were identified. High risk-taking behavior was associated with a more pronounced response to amphetamine, but the inherent dopamine response was instead associated with risk-assessment behavior. In conclusion, several brain regions of interest for future research were identified. Furthermore, the results contribute to increased understanding of factors involved in the development of vulnerability for AUD in adolescents and young adults.

As exposições precoces às diferentes intervenções, como dietas e estresse, estão associadas a persistentes alterações sobre aspectos neuroquímicos e comportamentais, podendo este ser considerado um gatilho de transtornos psiquiátricos na vida adulta. O presente trabalho objetivou determinar se estas intervenções neonatais poderiam interagir com uma dieta deficiente em ácidos graxos poliinsaturados n-3 (n-3 PUFA), aplicados durante o desenvolvimento, com foco nos níveis centrais (hipocampo) e séricos do fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF), bem como sobre a atividade enzimática e aspectos morfológicos (e.g. massa, potencial) mitocondriais do hipocampo de ratos machos adultos. Em nossa abordagem experimental animal, as ninhadas foram distribuídas aleatoriamente nos grupos intactos, manipulados neonatalmente [MN, separação mãe-filhote durante 10min/dia, entre o 1° e o 10° dia pós-natal (DPN)] e separado maternalmente [SM, separação mãe-filhote durante 3h/dia, entre o 1° e o 10° DPN]. No DPN 35, os filhotes machos foram agrupados em dieta n-3 PUFA adequada ou deficiente, por 17 semanas de tratamento. O peso e o consumo de ração foram aferidos semanalmente. Após este tratamento, soro e hipocampo foram coletados. Kits comerciais foram utilizados para a medição dos níveis hipocampais e séricos de BDNF (ELISA), bem como a atividade dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial (método enzimático, análise espectrofotométrica), massa e potencial mitocondriais (MitoTracker, citometria de fluxo). A expressão gênica de BDNF no hipocampo também foi medido por RT-qPCR. Os testes estatísticos utilizados foram ANOVA de duas vias ou de medidas repetidas. Os níveis de significâncias foram fixados em p<0,05. A dieta deficiente em n-3 PUFA, associada aos estressores neonatais deste estudo (MN, SM) foram capazes de alterar o peso corporal e a ingestão de alimentos de um modo específico, uma vez que os níveis mais elevados destes parâmetros foram encontrados em animais submetidos a SM. Animais submetidos a MN alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente exibiram uma maior atividade exploratória em resposta a um psicoestimulante (dietilpropiona). Embora os níveis proteicos séricos e hipocampais de BDNF permaneceram inalterados pelos tratamentos aplicados, fomos capazes de demonstrar a redução de sua expressão gênica em animais alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente. Considerando os padrões mitocondriais e parâmetros de estresse oxidativo, as atividades das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase (GPx) e catalase (CAT), bem como a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) se encontraram aumentadas no hipocampo de animais submetidos a uma deficiência crônica em n-3 PUFA. Esta deficiência mostrou interações com o fator estresse neonatal em alguns destes parâmetros (e.g. atividade da GPx, produção de EROs), indicando um possível sinergismo entre estressores neonatais e a deficiência em n-3 PUFA. Os níveis de tióis foram significativamente menores nos grupos estressados (MN, SM), sendo a dieta n-3 PUFA deficiente capaz de aumentar a quantidade de tiol no hipocampo. Por outro lado, animais estressados tratados cronicamente com uma dieta deficiente em n-3 PUFA apresentaram níveis mais elevados de tiol. Contudo, a MN per se foi capaz de diminuir o potencial mitocondrial hipocampal. Adicionalmente, um estudo com humanos teve como objetivo correlacionar os níveis de BDNF periféricos ao consumo de n-3 PUFA em adolescentes. Para este estudo, 137 adolescentes de uma amostra enriquecida para psicopatologias de ansiedade foram submetidos a um questionário de frequência alimentar (QFA), para uma análise quantitativa do consumo de macronutrientes e micronutrientes de n-3 PUFA. As correlações de Spearman foram realizadas para avaliar possíveis associações entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis periféricos de BDNF. As amostras de sangue foram coletadas entre 7 a 10h após o período de 10-12h de jejum, sendo o soro armazenado para medir os níveis de BDNF. Todas as análises de BDNF foram realizadas no mesmo dia por ELISA, utilizando anticorpos monoclonais específicos para o BDNF, de acordo com as instruções do fabricante. Os efeitos de possíveis confundidores (e.g. consumo total de gordura, idade, sexo e medida de ansiedade) foram examinados por modelos de regressões lineares. Apesar de algumas limitações apresentadas (e.g. o tamanho reduzido da amostra, alta incidência de adolescentes ansiosos), o que poderia limitar a validade externa deste resultado, fomos capazes de detectar uma correlação entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis séricos de BNDF em adolescentes. Como conclusão geral, esta tese demonstra que a manipulação neonatal e separação materna, associada com uma deficiência em n-3 PUFA, são capazes de alterar parâmetros comportamentais e neuroquímicos na idade adulta. Este sinergismo foi capaz de diminuir a expressão gênica de BDNF no hipocampo, embora não apresentando qualquer alteração deste parâmetro perifericamente. A correlação entre os níveis consumidos de n-3 PUFA, em uma população de adolescentes em idade escolar, com os níveis séricos de BDNF também foi encontrada. Ainda, as alterações nas atividades enzimáticas mitocondriais observadas no hipocampo destes animais reforçam a importância da participação desta estrutura, além de sua possível relação com o desenvolvimento de desordens psiquiátricas e de humor. Considerando-se a nossa abordagem metodológica em ratos, a mesma pode ser um protocolo útil para se estudarem as interações entre o ambiente precoce e a nutrição ao curso de vida em diferentes desfechos neuroquímicos. / Early exposure to different interventions, as diets and stress, are associated with persistent alterations in neurochemistry and behavior, and can be considered a trigger of psychiatric disorders in adulthood. This study investigated whether neonatal interventions interact with a diet deficient in n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFA) applied during development, focusing on central (hippocampus) and serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF), as well as mitochondrial enzymatic activity and morphology (e.g. mass, potential) in adult male rats. In our animal study, litters were randomized into non-handled (NH), handled [H, mother-offspring separation for 10min/day from 1st-10th postnatal day (PND)] and separated (S, separation for 3h/day from the 1st-10th PND) groups. On PND 35, male pups were randomized into adequate or deficient diet in n-3 PUFA for 17 weeks. The weight and food intake were measured weekly. Serum and hippocampi were collected after this n-3 PUFA treatment. Commercial kits were used for measuring hippocampal and serum BDNF (ELISA), as well as mitochondrial chain respirator complexes (enzymatic method, spectrophotometric analysis), mitochondrial mass and potential (MitoTracker, flow citometry). Hippocampal BDNF gene expression was also measure by RT-qPCR. Statistical testes used were Two-Way or repeated measures ANOVA. Significance levels were set at p<0.05. A n-3 PUFA deficient diet, in association with neonatal stressors used in this study (H, MS) were able to alter body weight and food intake in a specific way, since higher levels of these parameters were found in animals subjected to MS. Animals subjected to H fed an n-3 PUFA deficient diet displayed enhanced exploratory activity in response to a psychostimulant (diethylpropion). Although serum protein levels and hippocampus BDNF remained unchanged by the treatments applied, we were able to demonstrate its gene expression reduction in the hippocampus of animals fed an n-3 PUFA deficient diet. Considering mitochondrial and oxidative stress parameters, the activities of antioxidant enzymes glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) and the production of reactive oxygen species (ROS) were increased in the hippocampus of rats subjected to a deficiency n-3 PUFA. This deficiency displayed interactions with neonatal stress factor in some of these parameters (e.g. GPx activity, ROS), indicating a possible synergism between neonatal stressors and n-3 PUFA deficiency. Thiol levels were significantly decreased by neonatal stressors (H and MS), and the n-3 PUFA deficient diet was able to increase its total amount in hippocampus. On the other hand, chronically stressed animals treated with an n-3 PUFA deficient diet showed higher thiol levels. However, H per se was able to decrease mitochondrial potential in hippocampus. Additionally, a clinical study aimed to correlate peripheral BDNF levels and n-3 PUFA consumption in adolescents. For this study, 137 adolescents from a sample enriched for psychopathology of anxiety were subjected to a food frequency questionnaire (FFQ), in order for measuring the quantitative analysis of n-3 PUFA macronutrients and micronutrients consumption. Spearman correlations were performed to assess the association between n-3 PUFA consumption and serum BDNF levels. Blood samples were collected between 7 and 10h after fasting period of 10-12h, and serum was stored in order to measure BDNF levels. All BDNF measurements were performed in the same day by sandwich-ELISA using monoclonal antibodies specific for BDNF, according to the manufacturer’s instructions. Effects of potential confounders (e.g. total fat consumption, age, gender, anxiety) were examined using linear regression models. Although some limitations were presented (e.g. small sample size with high incidence of eager teenagers), which could limit the external validity of this result, we were able to detect a correlation between the consumption of n-3 PUFA and BDNF serum levels in adolescents. As a general conclusion, this thesis reports that neonatal handling and maternal separation, associated with a nutritional deficiency in n-3 PUFA, were able to change behavioral and neurochemical parameters in adulthood. This synergism was able to decrease BDNF gene expression in the hippocampus, while not presenting any change of this parameter peripherally. A correlation between the consumption levels of n-3 PUFA, in a population of schoolchildren with BDNF serum levels was also found. Still, changes in mitochondrial enzymatic activities observed in the hippocampus of these animals reinforce the importance of this structure participation and its relation to the development of psychiatric and mood disorders. Considering our rat methodological approach, it can be a useful tool for studying the interactions between early life environment and life-course nutrition on different neurochemical outcomes.

As exposições precoces às diferentes intervenções, como dietas e estresse, estão associadas a persistentes alterações sobre aspectos neuroquímicos e comportamentais, podendo este ser considerado um gatilho de transtornos psiquiátricos na vida adulta. O presente trabalho objetivou determinar se estas intervenções neonatais poderiam interagir com uma dieta deficiente em ácidos graxos poliinsaturados n-3 (n-3 PUFA), aplicados durante o desenvolvimento, com foco nos níveis centrais (hipocampo) e séricos do fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF), bem como sobre a atividade enzimática e aspectos morfológicos (e.g. massa, potencial) mitocondriais do hipocampo de ratos machos adultos. Em nossa abordagem experimental animal, as ninhadas foram distribuídas aleatoriamente nos grupos intactos, manipulados neonatalmente [MN, separação mãe-filhote durante 10min/dia, entre o 1° e o 10° dia pós-natal (DPN)] e separado maternalmente [SM, separação mãe-filhote durante 3h/dia, entre o 1° e o 10° DPN]. No DPN 35, os filhotes machos foram agrupados em dieta n-3 PUFA adequada ou deficiente, por 17 semanas de tratamento. O peso e o consumo de ração foram aferidos semanalmente. Após este tratamento, soro e hipocampo foram coletados. Kits comerciais foram utilizados para a medição dos níveis hipocampais e séricos de BDNF (ELISA), bem como a atividade dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial (método enzimático, análise espectrofotométrica), massa e potencial mitocondriais (MitoTracker, citometria de fluxo). A expressão gênica de BDNF no hipocampo também foi medido por RT-qPCR. Os testes estatísticos utilizados foram ANOVA de duas vias ou de medidas repetidas. Os níveis de significâncias foram fixados em p<0,05. A dieta deficiente em n-3 PUFA, associada aos estressores neonatais deste estudo (MN, SM) foram capazes de alterar o peso corporal e a ingestão de alimentos de um modo específico, uma vez que os níveis mais elevados destes parâmetros foram encontrados em animais submetidos a SM. Animais submetidos a MN alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente exibiram uma maior atividade exploratória em resposta a um psicoestimulante (dietilpropiona). Embora os níveis proteicos séricos e hipocampais de BDNF permaneceram inalterados pelos tratamentos aplicados, fomos capazes de demonstrar a redução de sua expressão gênica em animais alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente. Considerando os padrões mitocondriais e parâmetros de estresse oxidativo, as atividades das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase (GPx) e catalase (CAT), bem como a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) se encontraram aumentadas no hipocampo de animais submetidos a uma deficiência crônica em n-3 PUFA. Esta deficiência mostrou interações com o fator estresse neonatal em alguns destes parâmetros (e.g. atividade da GPx, produção de EROs), indicando um possível sinergismo entre estressores neonatais e a deficiência em n-3 PUFA. Os níveis de tióis foram significativamente menores nos grupos estressados (MN, SM), sendo a dieta n-3 PUFA deficiente capaz de aumentar a quantidade de tiol no hipocampo. Por outro lado, animais estressados tratados cronicamente com uma dieta deficiente em n-3 PUFA apresentaram níveis mais elevados de tiol. Contudo, a MN per se foi capaz de diminuir o potencial mitocondrial hipocampal. Adicionalmente, um estudo com humanos teve como objetivo correlacionar os níveis de BDNF periféricos ao consumo de n-3 PUFA em adolescentes. Para este estudo, 137 adolescentes de uma amostra enriquecida para psicopatologias de ansiedade foram submetidos a um questionário de frequência alimentar (QFA), para uma análise quantitativa do consumo de macronutrientes e micronutrientes de n-3 PUFA. As correlações de Spearman foram realizadas para avaliar possíveis associações entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis periféricos de BDNF. As amostras de sangue foram coletadas entre 7 a 10h após o período de 10-12h de jejum, sendo o soro armazenado para medir os níveis de BDNF. Todas as análises de BDNF foram realizadas no mesmo dia por ELISA, utilizando anticorpos monoclonais específicos para o BDNF, de acordo com as instruções do fabricante. Os efeitos de possíveis confundidores (e.g. consumo total de gordura, idade, sexo e medida de ansiedade) foram examinados por modelos de regressões lineares. Apesar de algumas limitações apresentadas (e.g. o tamanho reduzido da amostra, alta incidência de adolescentes ansiosos), o que poderia limitar a validade externa deste resultado, fomos capazes de detectar uma correlação entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis séricos de BNDF em adolescentes. Como conclusão geral, esta tese demonstra que a manipulação neonatal e separação materna, associada com uma deficiência em n-3 PUFA, são capazes de alterar parâmetros comportamentais e neuroquímicos na idade adulta. Este sinergismo foi capaz de diminuir a expressão gênica de BDNF no hipocampo, embora não apresentando qualquer alteração deste parâmetro perifericamente. A correlação entre os níveis consumidos de n-3 PUFA, em uma população de adolescentes em idade escolar, com os níveis séricos de BDNF também foi encontrada. Ainda, as alterações nas atividades enzimáticas mitocondriais observadas no hipocampo destes animais reforçam a importância da participação desta estrutura, além de sua possível relação com o desenvolvimento de desordens psiquiátricas e de humor. Considerando-se a nossa abordagem metodológica em ratos, a mesma pode ser um protocolo útil para se estudarem as interações entre o ambiente precoce e a nutrição ao curso de vida em diferentes desfechos neuroquímicos. / Early exposure to different interventions, as diets and stress, are associated with persistent alterations in neurochemistry and behavior, and can be considered a trigger of psychiatric disorders in adulthood. This study investigated whether neonatal interventions interact with a diet deficient in n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFA) applied during development, focusing on central (hippocampus) and serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF), as well as mitochondrial enzymatic activity and morphology (e.g. mass, potential) in adult male rats. In our animal study, litters were randomized into non-handled (NH), handled [H, mother-offspring separation for 10min/day from 1st-10th postnatal day (PND)] and separated (S, separation for 3h/day from the 1st-10th PND) groups. On PND 35, male pups were randomized into adequate or deficient diet in n-3 PUFA for 17 weeks. The weight and food intake were measured weekly. Serum and hippocampi were collected after this n-3 PUFA treatment. Commercial kits were used for measuring hippocampal and serum BDNF (ELISA), as well as mitochondrial chain respirator complexes (enzymatic method, spectrophotometric analysis), mitochondrial mass and potential (MitoTracker, flow citometry). Hippocampal BDNF gene expression was also measure by RT-qPCR. Statistical testes used were Two-Way or repeated measures ANOVA. Significance levels were set at p<0.05. A n-3 PUFA deficient diet, in association with neonatal stressors used in this study (H, MS) were able to alter body weight and food intake in a specific way, since higher levels of these parameters were found in animals subjected to MS. Animals subjected to H fed an n-3 PUFA deficient diet displayed enhanced exploratory activity in response to a psychostimulant (diethylpropion). Although serum protein levels and hippocampus BDNF remained unchanged by the treatments applied, we were able to demonstrate its gene expression reduction in the hippocampus of animals fed an n-3 PUFA deficient diet. Considering mitochondrial and oxidative stress parameters, the activities of antioxidant enzymes glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) and the production of reactive oxygen species (ROS) were increased in the hippocampus of rats subjected to a deficiency n-3 PUFA. This deficiency displayed interactions with neonatal stress factor in some of these parameters (e.g. GPx activity, ROS), indicating a possible synergism between neonatal stressors and n-3 PUFA deficiency. Thiol levels were significantly decreased by neonatal stressors (H and MS), and the n-3 PUFA deficient diet was able to increase its total amount in hippocampus. On the other hand, chronically stressed animals treated with an n-3 PUFA deficient diet showed higher thiol levels. However, H per se was able to decrease mitochondrial potential in hippocampus. Additionally, a clinical study aimed to correlate peripheral BDNF levels and n-3 PUFA consumption in adolescents. For this study, 137 adolescents from a sample enriched for psychopathology of anxiety were subjected to a food frequency questionnaire (FFQ), in order for measuring the quantitative analysis of n-3 PUFA macronutrients and micronutrients consumption. Spearman correlations were performed to assess the association between n-3 PUFA consumption and serum BDNF levels. Blood samples were collected between 7 and 10h after fasting period of 10-12h, and serum was stored in order to measure BDNF levels. All BDNF measurements were performed in the same day by sandwich-ELISA using monoclonal antibodies specific for BDNF, according to the manufacturer’s instructions. Effects of potential confounders (e.g. total fat consumption, age, gender, anxiety) were examined using linear regression models. Although some limitations were presented (e.g. small sample size with high incidence of eager teenagers), which could limit the external validity of this result, we were able to detect a correlation between the consumption of n-3 PUFA and BDNF serum levels in adolescents. As a general conclusion, this thesis reports that neonatal handling and maternal separation, associated with a nutritional deficiency in n-3 PUFA, were able to change behavioral and neurochemical parameters in adulthood. This synergism was able to decrease BDNF gene expression in the hippocampus, while not presenting any change of this parameter peripherally. A correlation between the consumption levels of n-3 PUFA, in a population of schoolchildren with BDNF serum levels was also found. Still, changes in mitochondrial enzymatic activities observed in the hippocampus of these animals reinforce the importance of this structure participation and its relation to the development of psychiatric and mood disorders. Considering our rat methodological approach, it can be a useful tool for studying the interactions between early life environment and life-course nutrition on different neurochemical outcomes.

As exposições precoces às diferentes intervenções, como dietas e estresse, estão associadas a persistentes alterações sobre aspectos neuroquímicos e comportamentais, podendo este ser considerado um gatilho de transtornos psiquiátricos na vida adulta. O presente trabalho objetivou determinar se estas intervenções neonatais poderiam interagir com uma dieta deficiente em ácidos graxos poliinsaturados n-3 (n-3 PUFA), aplicados durante o desenvolvimento, com foco nos níveis centrais (hipocampo) e séricos do fator neurotrófico derivado do encéfalo (BDNF), bem como sobre a atividade enzimática e aspectos morfológicos (e.g. massa, potencial) mitocondriais do hipocampo de ratos machos adultos. Em nossa abordagem experimental animal, as ninhadas foram distribuídas aleatoriamente nos grupos intactos, manipulados neonatalmente [MN, separação mãe-filhote durante 10min/dia, entre o 1° e o 10° dia pós-natal (DPN)] e separado maternalmente [SM, separação mãe-filhote durante 3h/dia, entre o 1° e o 10° DPN]. No DPN 35, os filhotes machos foram agrupados em dieta n-3 PUFA adequada ou deficiente, por 17 semanas de tratamento. O peso e o consumo de ração foram aferidos semanalmente. Após este tratamento, soro e hipocampo foram coletados. Kits comerciais foram utilizados para a medição dos níveis hipocampais e séricos de BDNF (ELISA), bem como a atividade dos complexos da cadeia respiratória mitocondrial (método enzimático, análise espectrofotométrica), massa e potencial mitocondriais (MitoTracker, citometria de fluxo). A expressão gênica de BDNF no hipocampo também foi medido por RT-qPCR. Os testes estatísticos utilizados foram ANOVA de duas vias ou de medidas repetidas. Os níveis de significâncias foram fixados em p<0,05. A dieta deficiente em n-3 PUFA, associada aos estressores neonatais deste estudo (MN, SM) foram capazes de alterar o peso corporal e a ingestão de alimentos de um modo específico, uma vez que os níveis mais elevados destes parâmetros foram encontrados em animais submetidos a SM. Animais submetidos a MN alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente exibiram uma maior atividade exploratória em resposta a um psicoestimulante (dietilpropiona). Embora os níveis proteicos séricos e hipocampais de BDNF permaneceram inalterados pelos tratamentos aplicados, fomos capazes de demonstrar a redução de sua expressão gênica em animais alimentados com uma dieta n-3 PUFA deficiente. Considerando os padrões mitocondriais e parâmetros de estresse oxidativo, as atividades das enzimas antioxidantes glutationa peroxidase (GPx) e catalase (CAT), bem como a produção de espécies reativas de oxigênio (EROs) se encontraram aumentadas no hipocampo de animais submetidos a uma deficiência crônica em n-3 PUFA. Esta deficiência mostrou interações com o fator estresse neonatal em alguns destes parâmetros (e.g. atividade da GPx, produção de EROs), indicando um possível sinergismo entre estressores neonatais e a deficiência em n-3 PUFA. Os níveis de tióis foram significativamente menores nos grupos estressados (MN, SM), sendo a dieta n-3 PUFA deficiente capaz de aumentar a quantidade de tiol no hipocampo. Por outro lado, animais estressados tratados cronicamente com uma dieta deficiente em n-3 PUFA apresentaram níveis mais elevados de tiol. Contudo, a MN per se foi capaz de diminuir o potencial mitocondrial hipocampal. Adicionalmente, um estudo com humanos teve como objetivo correlacionar os níveis de BDNF periféricos ao consumo de n-3 PUFA em adolescentes. Para este estudo, 137 adolescentes de uma amostra enriquecida para psicopatologias de ansiedade foram submetidos a um questionário de frequência alimentar (QFA), para uma análise quantitativa do consumo de macronutrientes e micronutrientes de n-3 PUFA. As correlações de Spearman foram realizadas para avaliar possíveis associações entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis periféricos de BDNF. As amostras de sangue foram coletadas entre 7 a 10h após o período de 10-12h de jejum, sendo o soro armazenado para medir os níveis de BDNF. Todas as análises de BDNF foram realizadas no mesmo dia por ELISA, utilizando anticorpos monoclonais específicos para o BDNF, de acordo com as instruções do fabricante. Os efeitos de possíveis confundidores (e.g. consumo total de gordura, idade, sexo e medida de ansiedade) foram examinados por modelos de regressões lineares. Apesar de algumas limitações apresentadas (e.g. o tamanho reduzido da amostra, alta incidência de adolescentes ansiosos), o que poderia limitar a validade externa deste resultado, fomos capazes de detectar uma correlação entre o consumo de n-3 PUFA e os níveis séricos de BNDF em adolescentes. Como conclusão geral, esta tese demonstra que a manipulação neonatal e separação materna, associada com uma deficiência em n-3 PUFA, são capazes de alterar parâmetros comportamentais e neuroquímicos na idade adulta. Este sinergismo foi capaz de diminuir a expressão gênica de BDNF no hipocampo, embora não apresentando qualquer alteração deste parâmetro perifericamente. A correlação entre os níveis consumidos de n-3 PUFA, em uma população de adolescentes em idade escolar, com os níveis séricos de BDNF também foi encontrada. Ainda, as alterações nas atividades enzimáticas mitocondriais observadas no hipocampo destes animais reforçam a importância da participação desta estrutura, além de sua possível relação com o desenvolvimento de desordens psiquiátricas e de humor. Considerando-se a nossa abordagem metodológica em ratos, a mesma pode ser um protocolo útil para se estudarem as interações entre o ambiente precoce e a nutrição ao curso de vida em diferentes desfechos neuroquímicos. / Early exposure to different interventions, as diets and stress, are associated with persistent alterations in neurochemistry and behavior, and can be considered a trigger of psychiatric disorders in adulthood. This study investigated whether neonatal interventions interact with a diet deficient in n-3 polyunsaturated fatty acids (n-3 PUFA) applied during development, focusing on central (hippocampus) and serum brain-derived neurotrophic factor (BDNF), as well as mitochondrial enzymatic activity and morphology (e.g. mass, potential) in adult male rats. In our animal study, litters were randomized into non-handled (NH), handled [H, mother-offspring separation for 10min/day from 1st-10th postnatal day (PND)] and separated (S, separation for 3h/day from the 1st-10th PND) groups. On PND 35, male pups were randomized into adequate or deficient diet in n-3 PUFA for 17 weeks. The weight and food intake were measured weekly. Serum and hippocampi were collected after this n-3 PUFA treatment. Commercial kits were used for measuring hippocampal and serum BDNF (ELISA), as well as mitochondrial chain respirator complexes (enzymatic method, spectrophotometric analysis), mitochondrial mass and potential (MitoTracker, flow citometry). Hippocampal BDNF gene expression was also measure by RT-qPCR. Statistical testes used were Two-Way or repeated measures ANOVA. Significance levels were set at p<0.05. A n-3 PUFA deficient diet, in association with neonatal stressors used in this study (H, MS) were able to alter body weight and food intake in a specific way, since higher levels of these parameters were found in animals subjected to MS. Animals subjected to H fed an n-3 PUFA deficient diet displayed enhanced exploratory activity in response to a psychostimulant (diethylpropion). Although serum protein levels and hippocampus BDNF remained unchanged by the treatments applied, we were able to demonstrate its gene expression reduction in the hippocampus of animals fed an n-3 PUFA deficient diet. Considering mitochondrial and oxidative stress parameters, the activities of antioxidant enzymes glutathione peroxidase (GPx) and catalase (CAT) and the production of reactive oxygen species (ROS) were increased in the hippocampus of rats subjected to a deficiency n-3 PUFA. This deficiency displayed interactions with neonatal stress factor in some of these parameters (e.g. GPx activity, ROS), indicating a possible synergism between neonatal stressors and n-3 PUFA deficiency. Thiol levels were significantly decreased by neonatal stressors (H and MS), and the n-3 PUFA deficient diet was able to increase its total amount in hippocampus. On the other hand, chronically stressed animals treated with an n-3 PUFA deficient diet showed higher thiol levels. However, H per se was able to decrease mitochondrial potential in hippocampus. Additionally, a clinical study aimed to correlate peripheral BDNF levels and n-3 PUFA consumption in adolescents. For this study, 137 adolescents from a sample enriched for psychopathology of anxiety were subjected to a food frequency questionnaire (FFQ), in order for measuring the quantitative analysis of n-3 PUFA macronutrients and micronutrients consumption. Spearman correlations were performed to assess the association between n-3 PUFA consumption and serum BDNF levels. Blood samples were collected between 7 and 10h after fasting period of 10-12h, and serum was stored in order to measure BDNF levels. All BDNF measurements were performed in the same day by sandwich-ELISA using monoclonal antibodies specific for BDNF, according to the manufacturer’s instructions. Effects of potential confounders (e.g. total fat consumption, age, gender, anxiety) were examined using linear regression models. Although some limitations were presented (e.g. small sample size with high incidence of eager teenagers), which could limit the external validity of this result, we were able to detect a correlation between the consumption of n-3 PUFA and BDNF serum levels in adolescents. As a general conclusion, this thesis reports that neonatal handling and maternal separation, associated with a nutritional deficiency in n-3 PUFA, were able to change behavioral and neurochemical parameters in adulthood. This synergism was able to decrease BDNF gene expression in the hippocampus, while not presenting any change of this parameter peripherally. A correlation between the consumption levels of n-3 PUFA, in a population of schoolchildren with BDNF serum levels was also found. Still, changes in mitochondrial enzymatic activities observed in the hippocampus of these animals reinforce the importance of this structure participation and its relation to the development of psychiatric and mood disorders. Considering our rat methodological approach, it can be a useful tool for studying the interactions between early life environment and life-course nutrition on different neurochemical outcomes.

En période néonatale, la muqueuse intestinale est immature et particulièrement perméable, notamment aux facteurs environnementaux comme les toxiques, les infections mais aussi les événements stressants. De la bonne maturation de la barrière intestinale va dépendre la mise en place de l'homéostasie intestinale et donc la tolérance vis-à-vis des antigènes luminaux. La survenu d’évènements stressants durant la petite enfance est associée au déclenchement et/ou l’entretien de pathologies gastro-intestinales fonctionnelles comme le Syndrome de l’Intestin Irritable (SII) mais aussi organiques comme les Maladies Inflammatoires Chroniques de l’Intestin (MICI). De plus, ces pathologies malgré leurs différences dans la sévérité et les signes cliniques, partagent un certain nombre de caractéristiques physiopathologiques communes, comme la rupture de l’intégrité de la barrière intestinale associée à une rupture de tolérance vis-à-vis des antigènes luminaux et plus particulièrement contre le microbiote intestinal. L’objectif de ce travail a été d’évaluer les effets d’un Stress de Séparation Maternelle (SSM) sur l’homéostasie intestinale et la réponse immunitaire vis-à-vis du microbiote commensal chez la souris jeune adulte. Nos résultats ont mis en évidence un dimorphisme sexuel dans ce modèle. Chez les souris mâles jeunes adultes, le SSM diminue les fonctions de la barrière intestinale associé à une altération de la réponse humorale et cellulaire au niveau systémique vis-à-vis du microbiote commensal, ainsi qu’à un défaut des cellules présentatrices d’antigènes, conduisant à une inflammation de bas grade malgré un profil proinflammatoire des lymphocytes T. Chez les souris femelles jeunes adultes, le SSM altère la fonctionnalité des cellules de Paneth associée à surpopulation bactérienne intestinale, responsable de la sensibilité viscérale en réponse à une distension colorectale et une réponse humorale systémique dirigée contre le microbiote commensal. Nous avons mis en évidence une empreinte du SSM chez le jeune adulte, capable d'induire des modifications profondes de l’homéostasie intestinale ainsi que de la réponse immunitaire systémique contre le microbiote intestinal. Le SSM altère l'homéostasie intestinale et reproduit des caractéristiques communes aux pathologies digestives à savoir une rupture de barrière associée à une réponse immunitaire contre le microbiote sans symptômes majeurs. Ce travail a permis d'identifier la survenue d'événements stressants pendant la petite enfance comme un facteur environnemental important capable d'altérer l'homéostasie intestinale chez des individus sains et qui pourrait contribuer au déclenchement de pathologies intestinales chez des individus génétiquement prédisposés. / Perinatal period is characterized by an immature intestinal barrier particularly permeable to luminal antigens and as such highly vulnerable to environmental factors like toxins, infections or stressful events. The appropriate maturation of intestinal barrier leads to intestinal homeostasis and tolerance toward luminal contents. Early life stressful events are associated with the development and/or maintenance of functional gastrointestinal disorders like Irritable Bowel Syndrome (IBS) or organic one like Inflammatory Bowel Diseases (IBD). These pathologies are highly different in term of etiology and clinical severity however they share common features like alteration in intestinal barrier associated with an abnormal immune response toward luminal contents especially commensal microbiota. Our aim was to evaluate the consequences of maternal separation (MS) on intestinal homeostasis, host-microbiota relationship and the humoral and cellular response at adulthood. Due to sexual dimorphism in this model, the results are presented separately for male and female. In young adult male mice, MS decreases intestinal barrier functions associated with an alteration of systemic humoral and cellular response toward commensal microbiota. Moreover, a defect of antigen presenting cells in spleen leads to systemic low grade inflammation despite a pro-inflammatory profile of T cell. In young adult female mice, MS alters the functionality of Paneth cells associated with an intestinal bacterial overgrowth, leading to visceral sensitivity and systemic humoral response toward commensal microbiota. We highlighted that MS has long lasting adverse effects on intestinal homeostasis and systemic immune response toward commensal microbiota in young adult. MS impairs intestinal homeostasis in healthy individuals and might contribute to trigger intestinal pathologies in susceptible persons.

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