Estudo comportamental e neuroquímico das diferenças sexuais durante o desenvolvimento de um modelo de doença de Alzheimer induzido pela proteína beta-amilóide em ratos

Abstract

Alzheimer’s disease (AD) is a neurodegenerative disorder that drastically compromises patients’ and relatives’ life quality. Its pathophysiology is not completely elucidated yet, and hence, the current therapies are restricted to treating the symptoms. Studies in rodent animal models have been useful to investigate the main mechanistic bases of AD, as well as the development of possible new therapeutic strategies. Several works in the literature show that the prevalence of AD in women is higher than in men. However, little is known about the phenomenon underlying this discrepancy between genders. This study intends to investigate the sexual dimorphism using an AD pharmacological animal model induced by chronic infusions of beta­amyloid peptides (1­40 / 1­42). To achieve this goal, we assessed cognitive and non­cognitive aspects of 6­month­old male and female Wistar rats at different time points throughout the treatment. We evaluated the following behavioral tasks: novel object recognition, marble burying, sucrose preference, social interaction and contextual fear conditioning. Animals of both sexes integrated 3 experimental groups: sham group remaining in the homecage (HC), animals chronically infused (10 days) with saline­phosphate buffer (PBS) or Aβ (40/42). Our main results indicate that Aβ induced differential cognitive impairment between the sexes in the novel object recognition task. Males infused with Aβ experienced an earlier and more pronounced deficit than females. The Aβ sex­dependent effect was also observed for the anxiety like behavior. Aβ female group presented higher level of anxiety in the marble burying test, whereas in males the opposite profile occurred. Although females consumed more sucrose compared to males, Aβ did not affect the anhedonic behavior. In addition, Aβ infusions provoked social disinhibition for the active interaction specifically in females, whereas the Aβ­induced aversive memory deficit in the contextual fear conditioning occurred regardless to the sex. Chronic Aβ markedly increased corticosterone levels in both sexes, although the concentration of this hormone is higher in females than in males. Finally, the thioflavin S staining detect the Aβ deposition and the BDNF immunohistochemistry showed a greater amount of BDNF positive cells in the central, lateral and basal portions of the amygdala in males whereas in the hippocampal CA3 region this increase was greater in females. In addition, Aβ infusions reduced the amount of BDNF positive cells in the dentate gyrus regardless of sex, but in the basal and central portions of the amygdala, this reduction was observed only in females. We have introduced a method of a more refined behavioral assessment in animal models of AD. The findings suggest that Aβ modulates cognitive and non­cognitive aspects differentially between the sexes. Hormonal status and changes in neurotrophic factors may be relevant mechanisms involved in sex­specific effects in the model.

A doença de Alzheimer (DA) é um transtorno neurodegenerativo que compromete drasticamente a qualidade de vida de seus portadores e familiares. Sua fisiopatologia não foi completamente esclarecida e, portanto, as terapias hoje existentes se limitam a tratar os sintomas. Muito do que se sabe sobre a DA é oriundo de pesquisas utilizando modelos animais de roedores. Graças a esses modelos, foram descobertos os principais fundamentos mecanicistas da DA e foi possível a realização de ensaios pré­clínicos para o desenvolvimento de novas estratégicas terapêuticas. Diversos trabalhos da literatura mostram que a prevalência de DA é maior em mulheres do que em homens. Entretanto, sabe­se muito pouco sobre o fenômeno por trás dessa discrepância entre os sexos. O atual trabalho pretende estudar o possível dimorfismo sexual em aspectos comportamentais e neuroquímicos através de um modelo animal de DA. Para tanto, avaliamos temporalmente aspectos cognitivos e não cognitivos de ratos Wistar machos e fêmeas com 6 meses de idade através das tarefas de reconhecimento de objeto novo, teste de enterrar bolas de gude, teste de preferência por sacarose, teste de interação social e medo condicionado ao contexto. Os animais de ambos os sexos integraram 3 grupos experimentais: animais cirurgiados que permaneceram em suas gaiolas moradia e não foram infundidos (HC) e animais infundidos cronicamente com salina tampão­fosfato (PBS) ou com peptídeos beta­amilóide Aβ (40/42) durante 10 dias. Nossos principais resultados indicam que as infusões com Aβ induziram comprometimento cognitivo diferencial entre os sexos na tarefa de reconhecimento de objetos. Machos infudidos com Aβ sofreram deficit precoce e mais acentuado do que fêmeas. O efeito da Aβ dependente do sexo também foi observado no comportamento de ansiedade. Fêmeas que receberam Aβ apresantaram maior nível de ansiedade na tarefa de enterrar bolas, enquanto que nos machos ocorreu o perfil inverso. Embora fêmeas tenham ingerido maior quantidade de sacarose em comparação com os machos, o comportamento anedônico não foi afetado pela Aβ. Além disso, a Aβ provocou desinibição social para a interação ativa especificamente em fêmeas, enquanto o déficit de memória aversiva na tarefa de medo condicionado ao contexto induzido pela Aβ ocorreu independentemente do sexo. Por fim, a infusão crônica de Aβ aumentou acentuadamente a concentração de corticosterona em ambos os sexos, embora a concentração desse hormônio seja maior nas fêmeas do que em machos. A detecção de deposição das fibrilas de Aβ foi feita através de coloração com tioflavina S e a imunohistoquímica para BDNF mostrou uma maior quantidade de células BDNF positivas nas porções central, lateral e basal da amígdala em machos, enquanto na região CA3 hipocampal esse aumento foi maior em fêmeas. Além disso, as infusões de Aβ reduziram a quantidade de células BDNF positivas no giro denteado independentemente do sexo, mas nas porções basal e central da amígdala essa redução foi observada apenas em fêmeas. Introduzimos aqui um meio que permite refinar a avaliação comportamental em modelos animais de DA. Os achados sugerem que a Aβ modula aspectos cognitivos e não cognitivos diferencialmente entre os sexos. O estado hormonal e alterações em fatores neurotróficos podem ser mecanismos relevantes envolvidos nos efeitos específicos ao sexo no modelo.