Succinate is a dicarboxylic acid that accumulates due to succinate dehydrogenase inhibition. This dicarboxylic acid has a biphasic effect on neural activity in vitro that seems to be mediated by N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors. The NMDA receptor is distributed throughout the central nervous system and mediates synaptic plasticity-related events, such as learning and memory. Although it has been described that succinate modulates NMDA conductance, it is not known if this organic acid modulates learning and me mory. Therefore, in the present study we investigated whether the immediate post-training systemic or intrahippocampal administration of succinate affects the memory of fear conditioning in rats. In addition, we investigated whether the NMDA and β-adrenergic receptors are involved in the facilitatory effect of succinate on memory. Systemic (0,00005, 0,0005, 0,005, 0,05 and 0,5 mg/kg i.p) or bilateral intra-hippocampal (0.21 pmol i.h.) immediate post-training administration of succinate biphasically facilitated contextual fear conditioning and had no effect on conditioning to tone. Systemic or intra-hippocampal administrations of MK-801 (0,001 mg/kg i.p. or 0,21 pmol i.h. respectively), a noncompetitive NMDA receptor antagonist, at a dose that had no effect per se, reversed the facilitatory effect of succinate on contextual fear conditioning. The systemic administration of propranolol (10 mg/kg i.p.), a β-adrenergic antagonist, at a dose that had no effect per se, also reversed the facilitatory effect of succinate on contextual fear conditioning. The administration of succinate (0,005 mg/kg i.p.) immediately after training and 15 minutes before the test did not affect the performance of the animals on fear conditioning. These results suggest that the facilitatory effect of succinate on the memory of fear conditioning involves NMDA and β-adrenergic receptors. The results also indicate that the facilitatory effect of succinate on memory is not related to state-dependence / O sucinato é um intermediário do ciclo de Kreks e também da cadeia respiratória, mas que também parece ter funções não relacionadas ao metabolismo energético. De fato, este ácido dicarboxílico tem efeito bifásico sobre a atividade neural in vitro, que parece ser mediado pelo receptor glutamatérgico N-metil-D-aspartato (NMDA). O receptor NMDA está presente em todo o sistema nervo central (SNC) e os processos mediados por este receptor incluem plasticidade sináptica e formação de circuitos neurais. Embora tenha sido descrito que o sucinato modula a atividade neural in vitro, não se sabe se este ácido orgânico modula processos fisiológicos ligados ao receptor NMDA, como o aprendizado e memória. Consequentemente, neste estudo foi investigado o efeito da administração sistêmica e intrahipocampal de sucinato, MK-801 e propranolol sobre a consolidação da memória em ratos, utilizando a tarefa de medo condicionado clássico. Posteriormente se investigou se os efeitos do sucinato sobre a memória envolvem dependência de estado. O teste do medo condicionado consistiu na apresentação de estímulos pareados, condicionado (tom 2000 Hz 90 dB/10 s) e incondicionado (choque 0.6 mA/1 s). O estado de imobilidade do animal foi utilizado como um indicativo de memória nas sessões de avaliação de memória ao contexto e ao tom. A administração sistêmica de sucinato nas doses de 0,00005, 0,0005, 0,005, 0,05 e 0,5 mg/kg i.p. imediatamente após o treino melhorou a memória. Contudo, a dose de 5 mg/kg de sucinato não alterou a memória dos animais, caracterizando um efeito bifásico sobre a memória. Essa melhora da memória induzida por sucinato (0,005 mg/kg i.p.) foi revertido pela administração pós-treino de um antagonista do receptor NMDA, MK-801 (0,001 mg/kg i.p.) e pela administração imediatamente após o treino de um bloqueador adrenérgico, propranolol (10 mg/kg i.p.). A administração de sucinato (0,005 mg/kg i.p.) imediatamente após o treino e 15 minutos antes do teste não afetou a performance dos animais, não caracterizando dependência de estado. Nos experimentos que visaram identificar se a administração central de sucinato alterava a memória, os animais foram canulados bilateralmente no hipocampo e após a recuperação cirúrgica, recebiam injeções bilaterais imediatamente após o treino, de sucinato (0,21 pmol i.h.) que melhorou a memória. A administração imediatamente após o treino de MK- 801 (0,22 nmol i.h.) foi capaz de reverter esse efeito facilitador do sucinato sobre a memória. Estes resultados sugerem que o efeito facilitador da memória induzida pela administração de sucinato é mediado pelo receptor NMDA e envolve de alguma maneira o sistema adrenérgico

[pt] A suscetibilidade ao estresse é ditada por fatores externos e internos. Fatores externos estão associados a variáveis ambientais, enquanto os internos estão relacionados à função cerebral, cognição, constituição genética e epigenética e ao microbioma. Nesta tese, investigamos a influência das respostas individuais de enfrentamento ao medo sobre os efeitos do estresse crônico e sua modulação por uma dieta rica em calorias. Nesse intento, foram usadas as linhagens de cruzamento bidirecional Carioca como modelos de respostas opostas ao medo contextual condicionado. Inicialmente, caracterizamos essas linhagens quanto às suas respostas de congelamento após a aprendizagem e a extinção de medo. Em seguida, descrevemos em uma meta-análise o envolvimento da via serotoninérgica, importante mecanismo nos transtornos de ansiedade e medo, nos efeitos do estresse crônico. Finalmente, demonstramos que o estresse crônico tem efeitos mais fortes em ratos Cariocas de alto congelamento (CHF), alterando o equilíbrio entre as respostas de enfrentamento ativas e passivas em vários paradigmas comportamentais; por outro lado, os ratos Carioca de baixo congelamento (CLF) são minimamente afetados. Além disso, uma dieta suplementada com alimentos ricos em açúcar e gordura pode proteger os ratos CHF contra os efeitos do estresse crônico. Assim, demonstramos os efeitos adversos do estresse crônico em um modelo de transtorno de ansiedade generalizada e propomos que a suscetibilidade ao estresse está ligada à características individuais e inatas de medo e de transtorno de ansiedade, podendo ser alvo de novas terapias para transtornos de humor. / [en] Susceptibility to stress is dictated by external and internal factors. External factors are associated with environmental variables, whereas the internals are related to brain function, cognition, genetic and epigenetic constitution and the microbiome. In this thesis, we investigated the influence of the individual background underlying fear-coping responses on the effects of chronic stress and its modulation by a palatable diet. We used the Carioca bidirectional breeding lines as models of opposing conditioned contextual fear responses. At first, we characterize these lines concerning their freezing responses after fear learning and extinction. Then, we describe in a meta-analysis the involvement of the serotoninergic pathway, an important mechanism in anxiety and fear disorders, in the effects of chronic stress. Following, we demonstrate that chronic stress has stronger effects in the Carioca high-conditioned freezing (CHF) rats, altering the balance between active and passive coping responses in several behavioral paradigms; conversely, the Carioca low-conditioned freezing (CLF) rats are barely affected. Moreover, a diet supplemented with high-sugar and high-fat food can protect the CHF against the effects of chronic stress. Thus, we demonstrate the increased harmful effects of chronic stress in a model of generalized anxiety disorder and propose that susceptibility to stress is linked to fear and anxiety individual innate characteristics, which can be the target of novel therapies of mood disorders.

Extensos dados na literatura têm assinalado a importância da serotonina (5-HT) na modulação de comportamentos de medo e ansiedade em roedores, a grande maioria utilizando ratos machos como sujeitos experimentais. No presente trabalho, foi analisada a influência da neurotransmissão 5-HT periférica e central sobre a expressão da resposta de medo condicionado e incondicionado de ratos machos e fêmeas, previamente selecionados pelo fenótipo como animais de baixa (BA) ou de alta (AA) reatividade emocional. Para este fim foi utilizado o teste do sobressalto potencializado pelo medo (SPM). A influência global e central de 5-HT foi avaliada pela utilização da administração sistêmica ou intraventricular aguda do inibidor irreversível da enzima triptofano hidroxilase PCPA (p-clorofenilalanina) nas doses de 200 mg/mL (i.p.) e 200 µg/5 µL (i.v.), ou através de infusões locais de 5-HT (10 nmol/0.2 µL) ou do agonista seletivo de receptores 5-HT1A 8-hidroxi-2-(di-n-propilamino)-tetralina (8-OH-DPAT) na dose de 0,3 µg/0.2 µL, diretamente em áreas encefálicas conhecidas por sua influência na modulação do medo e ansiedade a saber: o córtex pré-limbico (CPL), o núcleo basolateral da amígdala (BLA), e a substância cinzenta periaqueductal dorsal (SCPd) do mesencéfalo. As variáveis dependentes registradas foram a amplitude e a latência das respostas incondicionadas e condicionadas de sobressalto e a amplitude do SPM. / Extensive data in the literature have signaled the importance of serotonin (5-HT) on the modulation of fear and anxiety-like behaviors in rodents. In the present study, we have analyzed the influence of peripheral and central 5-HT neurotransmission on the expression of the conditioned and unconditioned fear, and on the fear-potentiated startle in male and female rats previously selected as low- (LA) or high-anxiety (HA). For this purpose, we used the fear-potentiated startle (FPS) test. The global and central influence of 5-HT was evaluated by using the acute systemic or intraventricular administration of the irreversible tryptophan hydroxylase inhibitor PCPA (p-chlorophenylalanine - 200 mg/mL i.p., or 200 µg/5 µL i.v.). Local effects were evaluated through local infusions of 5-HT itself (10 nmol/0.2 µL) or the selective 5-HT1A receptors agonist 8-hydroxy-2-(di-n-propylamino)-tetralin (8-OH-DPAT 0.3 µg/0.2 µL) in the prelimbic cortex (PrL), basolateral amygdala (BLA) or the dorsal periaqueductal gray (DPAG). These brain regions were chosen for the present study based on their great importance in the modulation and expression of conditioned and unconditioned fear. Dependent variables recorded were the amplitude and latency of unconditioned and conditioned fear, and fear-potentiated startle (FPS).

A substância cinzenta periaquedutal dorsal (dPAG) e o hipotálamo medial (MH) são duas estruturas encefálicas que estão envolvidas na elaboração de estados aversivos e expressão de respostas defensivas. A estimulação elétrica da dPAG ou do MH produz uma série de respostas comportamentais que se assemelham às respostas defensivas induzidas pela presença de um predador. Esses mesmos comportamentos podem ser eliciados com a microinjeção local de agonistas glutamatérgicos nessas estruturas, indicando o envolvimento de aminoácidos excitatórios na expressão das respostas defensivas incondicionadas. Apesar disso, a participação destas estruturas no medo condicionado ainda é pouco conhecida. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o envolvimento da mediação glutamatérgica da dPAG e de núcleos do MH núcleo anterior (AH) e núcleo pré-mamilar dorsal (PMd) na expressão do medo condicionado à luz. Para isso, foram avaliados os efeitos de agonistas e antagonistas glutamatérgicos (AMPA/Cainato e NMDA) administrados nessas estruturas no teste do sobressalto potencializado pelo medo (SPM) e na medida de congelamento condicionado. Ratos Wistar machos com cânulas-guias implantadas na dPAG, AH ou PMd foram submetidos ao condicionamento aversivo (pareamentos luz+choque). Vinte e quatro horas depois, esses animais receberam injeções intra-dPAG, AH ou PMd de NMDA ou ácido caínico (agonistas NMDA e AMPA/Cainato, respectivamente) ou AP7 ou NBQX (antagonistas NMDA e AMPA/Cainato, respectivamente) e foram submetidos ao teste do SPM. A resposta de congelamento condicionado foi avaliada na mesma sessão. Eventuais alterações motoras foram avaliadas no teste do campo aberto. A administração dos agonistas glutamatérgicos na dPAG promoveu efeitos pró-aversivos no SPM e congelamento condicionado. NBQX sozinho não produziu nenhum efeito significativo, ao passo que o AP7 diminuiu somente o congelamento condicionado. Entretanto, ambos os antagonistas bloquearam os efeitos dos respectivos agonistas. Já a administração dos agonistas e antagonistas glutamatérgicos no AH e PMd, em doses que não afetaram a atividade motora, não produziu efeitos significativos na resposta de congelamento condicionado e SPM. Os presentes resultados sugerem a participação de aminoácidos excitatórios da dPAG, mas não do MH, na expressão do medo condicionado à luz. / The dorsal periaqueductal gray matter (dPAG) and the medial hypothalamus (MH) are two brain structures that are involved in the elaboration of aversive states and expression of defensive responses. Electrical stimulation of the dPAG or MH produces a series of behavioral responses that resemble those defensive responses triggered in the presence of a predator. These same behaviors can be elicited with the local microinjection of glutamate agonists into these structures, indicating the involvement of excitatory amino acids in the expression of unconditioned fear responses. Nevertheless, the involvement of these structures in fear conditioning is still unknown. The objective of this study was to evaluate the involvement of glutamatergic mediation of the dPAG and MH nuclei anterior nucleus (AH) and dorsal pre-mammillary nucleus (PMd) in the expression of conditioned fear to the light. Thus, we evaluated the effects of glutamatergic agonists and antagonists (AMPA/Kainate and NMDA) administered into these structures in fear potentiated startle (FPS) and conditioned freezing responses to the light. Male Wistar rats with guide-cannulae implanted in the dPAG, AH or PMd were subjected to aversive conditioning (light+shock pairings). Twenty-four hours later, the animals were injected intra-dPAG, AH or PMd with NMDA or kainic acid (NMDA and AMPA/Kainate agonists, respectively) or AP7 or NBQX (NMDA and AMPA/Kainate antagonists, respectively) and were subjected to the FPS test. The conditioned freezing response was measured in the same session. Potential motor effects were evaluated with the open-field test. The administration of glutamate agonists into the dPAG promoted pro-aversive effects in the FPS and conditioned freezing. NBQX produced no significant effect per se, whereas AP7 only decreased conditioned freezing. Both antagonists blocked the effects of the respective agonist. On the other hand, the administration of glutamatergic agonists and antagonists into AH and PMd, in doses that did not affect motor activity, produced no significant effects on conditioned fear responses. The present results suggest the involvement of mechanisms mediated by excitatory amino acids of the dPAG, but not of the MH, in the expression of conditioned fear responses to light.

A substância cinzenta periaquedutal dorsal (dPAG) e o hipotálamo medial (MH) são duas estruturas encefálicas que estão envolvidas na elaboração de estados aversivos e expressão de respostas defensivas. A estimulação elétrica da dPAG ou do MH produz uma série de respostas comportamentais que se assemelham às respostas defensivas induzidas pela presença de um predador. Esses mesmos comportamentos podem ser eliciados com a microinjeção local de agonistas glutamatérgicos nessas estruturas, indicando o envolvimento de aminoácidos excitatórios na expressão das respostas defensivas incondicionadas. Apesar disso, a participação destas estruturas no medo condicionado ainda é pouco conhecida. Assim, o objetivo deste estudo foi avaliar o envolvimento da mediação glutamatérgica da dPAG e de núcleos do MH núcleo anterior (AH) e núcleo pré-mamilar dorsal (PMd) na expressão do medo condicionado à luz. Para isso, foram avaliados os efeitos de agonistas e antagonistas glutamatérgicos (AMPA/Cainato e NMDA) administrados nessas estruturas no teste do sobressalto potencializado pelo medo (SPM) e na medida de congelamento condicionado. Ratos Wistar machos com cânulas-guias implantadas na dPAG, AH ou PMd foram submetidos ao condicionamento aversivo (pareamentos luz+choque). Vinte e quatro horas depois, esses animais receberam injeções intra-dPAG, AH ou PMd de NMDA ou ácido caínico (agonistas NMDA e AMPA/Cainato, respectivamente) ou AP7 ou NBQX (antagonistas NMDA e AMPA/Cainato, respectivamente) e foram submetidos ao teste do SPM. A resposta de congelamento condicionado foi avaliada na mesma sessão. Eventuais alterações motoras foram avaliadas no teste do campo aberto. A administração dos agonistas glutamatérgicos na dPAG promoveu efeitos pró-aversivos no SPM e congelamento condicionado. NBQX sozinho não produziu nenhum efeito significativo, ao passo que o AP7 diminuiu somente o congelamento condicionado. Entretanto, ambos os antagonistas bloquearam os efeitos dos respectivos agonistas. Já a administração dos agonistas e antagonistas glutamatérgicos no AH e PMd, em doses que não afetaram a atividade motora, não produziu efeitos significativos na resposta de congelamento condicionado e SPM. Os presentes resultados sugerem a participação de aminoácidos excitatórios da dPAG, mas não do MH, na expressão do medo condicionado à luz. / The dorsal periaqueductal gray matter (dPAG) and the medial hypothalamus (MH) are two brain structures that are involved in the elaboration of aversive states and expression of defensive responses. Electrical stimulation of the dPAG or MH produces a series of behavioral responses that resemble those defensive responses triggered in the presence of a predator. These same behaviors can be elicited with the local microinjection of glutamate agonists into these structures, indicating the involvement of excitatory amino acids in the expression of unconditioned fear responses. Nevertheless, the involvement of these structures in fear conditioning is still unknown. The objective of this study was to evaluate the involvement of glutamatergic mediation of the dPAG and MH nuclei anterior nucleus (AH) and dorsal pre-mammillary nucleus (PMd) in the expression of conditioned fear to the light. Thus, we evaluated the effects of glutamatergic agonists and antagonists (AMPA/Kainate and NMDA) administered into these structures in fear potentiated startle (FPS) and conditioned freezing responses to the light. Male Wistar rats with guide-cannulae implanted in the dPAG, AH or PMd were subjected to aversive conditioning (light+shock pairings). Twenty-four hours later, the animals were injected intra-dPAG, AH or PMd with NMDA or kainic acid (NMDA and AMPA/Kainate agonists, respectively) or AP7 or NBQX (NMDA and AMPA/Kainate antagonists, respectively) and were subjected to the FPS test. The conditioned freezing response was measured in the same session. Potential motor effects were evaluated with the open-field test. The administration of glutamate agonists into the dPAG promoted pro-aversive effects in the FPS and conditioned freezing. NBQX produced no significant effect per se, whereas AP7 only decreased conditioned freezing. Both antagonists blocked the effects of the respective agonist. On the other hand, the administration of glutamatergic agonists and antagonists into AH and PMd, in doses that did not affect motor activity, produced no significant effects on conditioned fear responses. The present results suggest the involvement of mechanisms mediated by excitatory amino acids of the dPAG, but not of the MH, in the expression of conditioned fear responses to light.

Extensos dados na literatura têm assinalado a importância da serotonina (5-HT) na modulação de comportamentos de medo e ansiedade em roedores, a grande maioria utilizando ratos machos como sujeitos experimentais. No presente trabalho, foi analisada a influência da neurotransmissão 5-HT periférica e central sobre a expressão da resposta de medo condicionado e incondicionado de ratos machos e fêmeas, previamente selecionados pelo fenótipo como animais de baixa (BA) ou de alta (AA) reatividade emocional. Para este fim foi utilizado o teste do sobressalto potencializado pelo medo (SPM). A influência global e central de 5-HT foi avaliada pela utilização da administração sistêmica ou intraventricular aguda do inibidor irreversível da enzima triptofano hidroxilase PCPA (p-clorofenilalanina) nas doses de 200 mg/mL (i.p.) e 200 µg/5 µL (i.v.), ou através de infusões locais de 5-HT (10 nmol/0.2 µL) ou do agonista seletivo de receptores 5-HT1A 8-hidroxi-2-(di-n-propilamino)-tetralina (8-OH-DPAT) na dose de 0,3 µg/0.2 µL, diretamente em áreas encefálicas conhecidas por sua influência na modulação do medo e ansiedade a saber: o córtex pré-limbico (CPL), o núcleo basolateral da amígdala (BLA), e a substância cinzenta periaqueductal dorsal (SCPd) do mesencéfalo. As variáveis dependentes registradas foram a amplitude e a latência das respostas incondicionadas e condicionadas de sobressalto e a amplitude do SPM. / Extensive data in the literature have signaled the importance of serotonin (5-HT) on the modulation of fear and anxiety-like behaviors in rodents. In the present study, we have analyzed the influence of peripheral and central 5-HT neurotransmission on the expression of the conditioned and unconditioned fear, and on the fear-potentiated startle in male and female rats previously selected as low- (LA) or high-anxiety (HA). For this purpose, we used the fear-potentiated startle (FPS) test. The global and central influence of 5-HT was evaluated by using the acute systemic or intraventricular administration of the irreversible tryptophan hydroxylase inhibitor PCPA (p-chlorophenylalanine - 200 mg/mL i.p., or 200 µg/5 µL i.v.). Local effects were evaluated through local infusions of 5-HT itself (10 nmol/0.2 µL) or the selective 5-HT1A receptors agonist 8-hydroxy-2-(di-n-propylamino)-tetralin (8-OH-DPAT 0.3 µg/0.2 µL) in the prelimbic cortex (PrL), basolateral amygdala (BLA) or the dorsal periaqueductal gray (DPAG). These brain regions were chosen for the present study based on their great importance in the modulation and expression of conditioned and unconditioned fear. Dependent variables recorded were the amplitude and latency of unconditioned and conditioned fear, and fear-potentiated startle (FPS).