Variabilidade individual das respostas comportamentais e neurobiológicas em um modelo de estresse traumático baseado no condicionamento de medo ao contexto

Variabilidade individual das respostas comportamentais e neurobiológicas em um modelo de estresse traumático baseado no condicionamento de medo ao contexto

Alternative title Individual variability of behavioral and neurobiological responses in a traumatic stress model based on contextual fear conditioning
Author Careaga, Mariella Bodemeier Loayza Autor UNIFESP Google Scholar
Advisor Suchecki, Deborah Autor UNIFESP Google Scholar
Institution Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Graduate program Psicobiologia
Abstract Background: The exposure to highly stressful situations may induce behavioral and neurobiological modifications characteristics of post-traumatic stress disorder (PTSD), a condition defined by the recollection of the trauma, avoidance of traumarelated cues and increased arousal. Since not all trauma-exposed individuals develop PTSD, individual variability in response to stress is an important aspect that should be more addressed by animal models of PTSD, increasing the translational value of these models and allowing the investigation of vulnerability and resilience factors. Persistence of traumatic memories is a relevant aspect of PTSD and, therefore, investigation of the mechanisms supporting maintenance of traumatic memories may broaden the understanding of the neurobiological changes essential to this process, as well as allow the evaluation of treatments that could mitigate the psychological and/or phisyological alterations related to these memories. Objectives: To investigate the behavioral and neurobiological modfications in different subsets of animals submitted to a traumatic stress based on contextual fear conditioning and to assess whether a pharmacological internvention of the traumatic memory would mitigate other behavioral changes observed in highly reactive rats. Methods: Male adult Wistar rats were submitted to the traumatic stress (shock context group) and then classified into low, intermediary and high reactive animals, using the freezing time during the first re-exposure to the shock-paired context. All groups were then exposed to the elevated plus maze to assess anxiety-like and exploratory behaviors, to the non-associative fear test to assess inate fear response, and to an additional re-exposure to the shock-paired context. In Experiment I the effect of a previous habituation procedure on the outcomes of the traumatic stress was evaluated. Rats were habituated (shock context habituated) or not (shock context non-habituated) to experimental procedures prior the traumatic stress. In Experiment II, we assessed the behavioral and neurobiological modifications on different subgroups of stress-exposed animals. Fos expression was evaluated in several brain regions and used as a marker for neuronal activity. In Experiment III, we assessed whether the disruption of traumatic memory reconsolidation, by the administration of the β-adrenergic antagonist propranolol, would mitigate the behavioral alterations observed on high reactive rats. Results: In Experiment I, no differences in the expression of fear responses were found between the habituated and non-habituated shock context groups during the associative and non-associative tests. The habituation prior to the traumatic stress attenuated some behavioral alterations observed in the elevated plus maze. In Experiment II, the individual variability analysis allowed us to identify a more reactive subgroup of rats. These animals expressed greater associative and non-associative fear responses, anxietylike behavior and impaired exploration in the elevated plus maze. Correlation analyses in the more reactive group suggested an opposite activity pattern between the medial prefrontal cortex (mPFC) and the ventral hippocampus (vHPC) after the first re-exposure to the shock-paired context. Positive correlations were found between post-tone freezing and Fos expression in the dorsomedial periaqueductal gray (dmPAG), the ventral/dorsal hippocampus (v/dHPC) and the mPFC. In Experiment III, propranolol treatment after traumatic memory reactivation did not disrupt the expression of the associative fear response in high reactive animals, but, when administered 15 days after traumatic stress, it atenuated the fear response of these animals when confronted with an unknown stimulus. Conclusions: The habituation procedure prior to the traumatic stress did not greatly impact the behavioral profile. The individual variability analysis allowed us to identify different subsets of rats in the shock-context rat population. More reactive animals showed behavioral modifications that resembled symptoms observed in PTSD patients. The positive correlations between post-tone freezing and Fos expression in the dmPAG and vHPC suggested that these structures may play a role in the expression of fear response to unrelated trauma stimuli. The effect of propranolol given 15 days after the traumatic stress on non-associative fear suggested an effect of the intervention on fear sensitization process.

Fundamentação teórica: A exposição a situações adversas pode induzir alterações comportamentais e neurobiológicas características do transtorno de estresse pós-traumático (TEPT), definido pela recordação persistente do trauma, evitação de pistas associadas ao evento traumático e hiper-reatividade. Uma vez que nem todos os indivíduos expostos a situações traumáticas desenvolvem TEPT, a variabilidade individual em resposta ao trauma é um importante aspecto do transtorno que deveria ser mais utilizado nos modelos animais de TEPT, permitindo a distinção de subpopulações mais e menos afetadas pelo estresse traumático e possibilitando a investigação de possíveis fatores de resiliência e vulnerabilidade. Além disso, a persistência das memórias traumáticas é um aspecto relevante nesse transtorno e, por isso, o estudo dos mecanismos subjacentes aos processos de manutenção dessas memórias permitiria a ampliação do conhecimento dos substratos neurobiológicos relevantes para esses processos, além de possibilitar a avaliação de tratamentos que podem atenuar as modificações psicológicas e/ou fisiológicas relacionadas à memória traumática. Objetivos: Avaliar as alterações comportamentais e neurobiológicas em diferentes subgrupos de animais expostos a um estresse traumático baseado no condicionamento de medo ao contexto e verificar se a manipulação farmacológica da memória traumática atenuaria a expressão das alterações comportamentais nos animais classificados como muito reativos. Métodos: Ratos Wistar machos adultos submetidos ao estresse traumático (grupo choque contexto) foram classificados em pouco, intermediário e muito reativos a partir do tempo de congelamento durante a primeira reexposição ao contexto previamente pareado com o choque. Posteriormente todos os grupos foram submetidos ao teste do labirinto em cruz elevado, para avaliação do comportamento do tipo ansioso e exploratório, ao teste de medo não associativo, para avaliação da resposta de medo inata, e a mais uma reexposição ao contexto previamente pareado com o choque. No Experimento I foi avaliado o efeito de um procedimento de habituação antes do estresse traumático e, para isso, os animais foram habituados (grupo choque contexto habituado) ou não (grupo choque contexto não habituado) a manipulações presentes no experimento. No Experimento II foram avaliadas as alterações comportamentais e neurobiológicas em diferentes subgrupos de animais submetidos ao estresse traumático. A expressão da proteína Fos foi utilizada como marcador da atividade neuronal e avaliada em diversas estruturas encefálicas. Já no Experimento III, foi avaliado se a disrupção do processo de reconsolidação da memória traumática, pela administração sistêmica e aguda do antagonista β-adrenérgico propranolol, mitigaria as modificações comportamentais observadas nos animais muito reativos. Resultados: No Experimento I, os animais choque contexto habituados não diferiram dos animais não habituados quanto a expressão das respostas de medo associativa e não associativa, mas observou-se atenuação de algumas modificações comportamentais no labirinto em cruz elevado. No Experimento II, a segregação dos animais do grupo choque contexto possibilitou a distinção de diferentes subgrupos de ratos e aqueles classificados como muito reativos apresentaram maiores respostas de medo associativa e não associativa, comportamento do tipo ansioso e prejuízo do comportamento exploratório. Nos ratos muito reativos, as análises de correlação dos dados de Fos indicaram padrão oposto de atividade entre o córtex pré-frontal medial (CPFm) e o hipocampo ventral (HPCv) após a primeira reexposição ao contexto. Após o teste de medo não associativo, correlações positivas foram observadas entre o tempo de congelamento pós-som e a expressão de Fos na substância cinzenta periaquedutal dorsomedial (PAGdm), nas porções ventral e dorsal do hipocampo (HPCv/d) e no CPFm. No Experimento III, o tratamento com propranolol após a reativação da memória traumática não interferiu com a expressão da resposta de medo associativa, mas atenuou a resposta de medo a um estímulo acústico não familiar, quando administrado 15 dias após o estresse traumático. Conclusões: A habituação prévia ao paradigma de estresse traumático não impactou a maioria dos comportamentos avaliados. A análise da variabilidade individual revelou um subgrupo de ratos mais reativos que apresentou alterações comportamentais que mimetizam sintomas do TEPT. As correlações positivas entre a expressão de Fos na PAGdm e no HPCv e o tempo de congelamento após o som sugerem o papel dessas regiões na expressão da resposta de medo a estímulos não associados ao evento traumático. O tratamento com propranolol após a reativação da memória traumática não interferiu com a reconsolidação da memória traumática, mas atenuou a resposta de medo durante a apresentação de um estímulo novo, sugerindo possível efeito da intervenção na expressão da sensibilização da resposta de medo a estímulos desconhecidos.
Keywords Trauma-Related Disorders and Stress Factors
Rat
Classical Conditioning
Biological Population Variation
Propranolol
Transtornos Relacionados a Trauma e Fatores de Estresse
Rato
Condicionamento clássico
Variação biológica da população
Propranolol
Language Portuguese
Sponsor Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Associação Fundo de Incentivo à Pesquisa (AFIP)
Grant number CNPq: 141692/2015-4
Date 2019-05-30
Published in CAREAGA, Mariella Bodemeier Loayza. Variabilidade individual das respostas comportamentais e neurobiológicas em um modelo de estresse traumático baseado no condicionamento de medo ao contexto. 2019. 110 f. Tese (Doutorado em Ciências) - Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP), São Paulo.
Knowledge area Neurobiologia da Emoção, Cognição e Motivação
Publisher Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extent 110 p.
Origin https://sucupira.capes.gov.br/sucupira/public/consultas/coleta/trabalhoConclusao/viewTrabalhoConclusao.xhtml?popup=true&id_trabalho=7655216
Access rights Open access Open Access
Type Thesis
URI https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/58753

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Name: 2019 CAREAGA, MARIELLA B. L. Doutorado.pdf
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Format: PDF
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