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Tese de Doutorado
DOI
10.11606/T.17.2018.tde-25042018-151252
Documento
Autor
Nome completo
Priscila de Medeiros
E-mail
Unidade da USP
Área do Conhecimento
Data de Defesa
Imprenta
Ribeirão Preto, 2017
Orientador
Banca examinadora
Coimbra, Norberto Cysne (Presidente)
Fazan, Valeria Paula Sassoli
Silva, Jose Aparecido Da
Silva, Regina Cláudia Barbosa da
Título em português
Envolvimento dos sistemas glutamatérgico, endocanabinoide e endovaniloide do córtex pré-frontal medial no modelo de dor neuropática e na comorbidade dor crônica e ansiedade/pânico
Palavras-chave em português
Ansiedade/Pânico
Comorbidade Psiquiátricas
Córtex Pré-Limbico
Dor Neuropática Crônica
Sistema Endocanabinoide
Sistema Endovaniloide
Sistema Glutamatérgico
Resumo em português
A dor crônica (DC) é um problema global de saúde. A incidência da DC no mundo oscila entre 7 e 40% da população e, como consequência da mesma, cerca de 50 a 60% dos que sofrem dela ficam parcial ou totalmente incapacitados, de maneira transitória ou permanente, comprometendo de modo significativo a qualidade de vida. Sabe-se que a divisão pré-límbica (PrL) do córtex pré-frontal medial (CPFM) é uma região importante na elaboração da dor e de seus aspectos cognitivos e emocionais. Há evidências que a DC de origem neuropática (DN) é capaz de provocar mudanças morfológicas, resultando em uma reorganização nas redes neurais do CPFM, e existe alta relação de comorbidade entre ansiedade e DC. Sendo assim, necessita-se de estudos que forneçam aprimoramento dos modelos animais em DC para que, assim, investiguem-se as bases neuroanatômicas, neurofisiológicas e psicofarmacológicas da DN e a participação de áreas corticais na gênese e manutenção da dor. Para isso, o presente trabalho foi dividido em três etapas: 1) Avaliação dos aspectos nociceptivos, motores e afetivo-cognitivos de ratos submetidos a um modelo adaptado de injúria por constrição crônica do nervo isquiático (CCI: uma ligadura) comparando com o modelo clássico de Bennett e Xie (CCI: quatro ligaduras): nossos resultados mostraram que o modelo adaptado de CCI produziu hipersensibilidade ao frio (teste de acetona) e alodinia mecânica (teste de von Frey) semelhante ao causado pelo modelo de CCI com quatro ligaduras. Ambos os grupos CCI apresentaram comportamento do tipo ansioso, depressivo e déficits cognitivos, utilizando-se o modelo de campo aberto (open field), teste de nado forçado e teste de reconhecimento de objeto, respectivamente. Contudo, o modelo adaptado pode ser uma melhor opção, visto que uma simples ligadura não provoca prejuízos motores, nem tampouco o comportamento de autotomia, diferentemente dos animais com CCI em que foram realizadas 4 ligaduras. 2) A - Estudo do efeito da Indometacina (2mg/kg), um antiinflamatório não-esteroidal, administrada por via periférica (IP) sobre a DN: a indometacina diminuiu a alodinia mecânica no primeiro, segundo e quarto dias, mas não no décimo quarto, vigésimo primeiro e vigésimo oitavo dias após a CCI adaptada (1 ligadura). Esses dados sugerem que a COX-1 e a COX-2 estão envolvidas na mediação da indução, mas não na manutenção da DN. B - Envolvimento do córtex PrL sobre a geração, potencialização e manutenção da DN, através da microinjeção local de cloreto de cobalto (CoCl2: 1mM/200nL), um bloqueador do influxo de cálcio (causando bloqueio de sinapses). O CoCl2 atenuou a alodinia mecânica no vigésimo primeiro e vigésimo oitavo, mas não no sétimo e décimo quarto dias após a CCI com 1 ligadura. Nossos dados também indicam que córtex PrL participa na elaboração da fase tardia da alodinia mecânica em nosso modelo adaptado de DN. C - Investigação do papel do sistema glutamatérgico, endocanabinoide e endovaniloide do córtex PrL sobre a alodinia mecânica 21 dias após a CCI adaptada. Os presentes resultados mostraram que a microinjeção do agonista N-metil D-Aspartato (NMDA), nas concentrações de 1 e 4 nmol, foi capaz de aumentar a alodinia mecânica durante o teste de von Frey, enquanto que um antagonista de receptores de aminoácidos excitatórios do tipo NMDA, o LY235959, diminuiu a alodinia mecânica quando microinjetado na maior dose (8nmol) no córtex PrL. O AM251, um antagonista de receptores endocanabinoides do tipo CB1, aumentou a alodinia mecânica em todas as doses (50, 100 e 200pmol) quando microinjetado no PrL. O tratamento do PrL com a menor concentração de anandamida (AEA: 5pmol) não alterou a alodinia mecânica; contudo, a administração de AEA no PrL nas doses intermediárias (de 50 e de 100pmol) reduziu a alodinia mecânica, e este efeito foi bloqueado pelo pré-tratamento do PrL com AM251 (200pmol). Digno de nota, o tratamento do PrL com a maior dose de AEA (200pmol) aumentou a alodinia mecânica, no entanto, este efeito foi atenuado pelo bloqueio prévio de receptores de potencial transitório vaniloide do tipo 1 (TRPV1), com microinjeções de 6 Iodo-nor-di-hidrocapsaicina (6-I-CPS) na dose de 3pmol no PrL. Esses dados sugerem que o córtex PrL está envolvido na potenciação e manutenção da DN crônica (DNC), através da ativação dos receptores NMDA e dos receptores TRPV1. O efeito da atenuação da alodinia mecânica foi causado pela ativação dos receptores endocanabinoides do tipo CB1 em roedores com DNC após 21 dias da CCI. 3) Investigação da comorbidade entre a DNC com ansiedade/pânico e o efeito dos agonistas e antagonistas de receptores NMDA e CB1 no PrL em roedores confrontados com serpente após 21 dias da CCI pelo método adaptado: o confronto entre roedores e serpentes constrictoras induziu nos ratos respostas relacionadas ao medo, tais como avaliação de risco, imobilidade defensiva e fuga em animais com DNC e Sham. Além disso, após terem sido confrontados com a serpente, os animais com DNC tiveram a alodinia mecânica aumentada. O pré-tratamento do PrL com NMDA (4nmol) aumentou o índice e porcentagem de avaliação de risco e a porcentagem de fuga, e a dose intermediária de NMDA (1nmol) aumentou o índice de fuga em animais neuropáticos confrontados com uma serpente constrictora. Além disso, a alodinia mecânica foi intensificada após o confronto em animais que receberam NMDA (4nmol) no PrL. Adicionalmente, os animais tratados com LY235959 diminuíram os comportamentos defensivos apresentados por animais com DNC quando confrontados com a salamanta. Além disso, esses animais pré-tratados com o antagonista de receptores NMDA tiveram seus limiares de von Frey aumentados após o confronto. O bloqueio de receptores endocanabionoides do tipo CB1, com o antagonista AM251, aumentou o comportamento de avaliação de riscos dos animais com DN crônica durante a exposição com a serpente e tiveram seus limiares de retirada de pata no teste de von Frey diminuídos após o confronto. Contudo, o pré-tratamento do PrL com AEA (100pmol) diminuiu os comportamentos defensivos de avaliação de risco, imobilidade defensiva e de fuga dos animais com DNC confrontados com a serpente, e esses animais também apresentaram aumento do limiar de retirada de pata no teste de von Frey após o confronto. Interessantemente, a dose de AEA (200pmol) não alterou comportamento defensivo, mas agravou DNC, através da diminuição do limiar de alodinia mecânica, apresentando um clássico efeito em "U invertido", pois menor e a maior dose de AEA (50 e 200pmol) induziram valores de comportamentos defensivo elevados, semelhante ao controle (veículo). Concluindo, os presentes dados obtidos no nosso trabalho, sugerem que o modelo adaptado de CCI, através da realização de uma ligadura do nervo isquiático, é um modelo animal eficaz para se estudarem as comorbidades entre DC e alterações cognitivas e emocionais. A diminuição da atividade das enzimas COX-1 e COX-2 atenuou a alodinia mecânica apenas durante a gênese da DN. Além disso, evidenciou-se que o córtex PrL é recrutado para elaborar a DN durante sua manutenção e potencialização. A ativação dos receptores glutamatérgicos do tipo NMDA e vaniloides do tipo TRPV1 potencializam a DNC e o sistema endocanabinoide via receptor CB1 a diminui. Finalmente, roedores com DNC tiveram seus limiares de alodinia mecânica diminuídos após o confronto com a serpente. Os comportamentos defensivos foram intensificados em animais com DNC, mostrando, assim, o estabelecimento da comorbidade entre DC e ansiedade/pânico e a participação do neocórtex na elaboração da DNC, em um modelo de neuropatia periférica induzida pela constrição crônica no nervo isquiático em ratos Wistar. A comorbidade entre ansiedade/pânico e DNC sensibiliza os animais, agravando o quadro de dor crônica.
Título em inglês
Involvement of the glutamatergic, endocannabinoid and endovanyloid systems of the medial prefrontal cortex in the neuropathic pain model and chronic pain and anxiety/panic comorbidities
Palavras-chave em inglês
Anxiety/panic
Chronic neuropathic pain
Endocannabinoid system
Endovaniloid system
Glutamatergic system
Prelimbic córtex
Psychiatric comorbidity
Resumo em inglês
Chronic pain (CP) is a global health problem. The incidence of CP in the world ranges from 7 to 40% of the population and, as a consequence, about 50% to 60% of those suffering from it are partially or totally incapacitated, in a transitory or permanent manner significantly compromising the quality of life. The prelimbic (PrL) division of the medial prefrontal cortex (mPFC) is an important region for the elaboration of cognitive and emotional aspects of pain. In addition, chronic neuropathic pain (CNP) can induce morphological changes, resulting in a reorganisation in the mPFC neurons. Moreover, there is an intrinsic relation between CP and anxiety disorder. Our study aims to investigate the effects of a modification of an animal model of CP and evaluate the neuroanatomical and pharmacological bases of neuropathic pain (NP). The role played by PrL cortex in the modulation of CNP was also investigated. Thus, the present work was divided into three steps: 1) Ethological analysis of nociceptive, motor and affective-cognitive aspects of rats submitted to an adapted model of chronic constriction of the ischiadicus nervus (CCI: a simple ligature) compared with the classic CCI model performed by Bennett and Xie (CCI: four ligatures): our results showed that the adapted-CCI model produced cold hypersensitivity and mechanical allodynia similar to those described in laboratory animals submitted to the model with four ligatures of the ischiadicus nervus. Both CCI groups displayed anxiety- and depression-like responses, and cognitive deficits, in the the open field test, forced swim test and object recognition test, respectively. However, the adapted model of CCI used in the present work may be a better choice, since a simple ligature of the ischiadicus nervus cause neither motor deficits, nor autotomy behaviour, unlike the animals with CCI induced by four ligatures of spinal nerves. 2) A- Effect of Indomethacin (2mg/kg) a non-steroidal anti-inflammatory drug peripherally administered (IP) on NP: The peripheral treatment with indomethacin reduced mechanical allodynia on the first, second, and fourth days, but not on the fourteenth, twenty-first, and twenty-eighth days after adapted CCI. These findings suggest that COX-1 and COX-2 are involved in the mediation of NP induction, but not in the maintainance of NP. B- Involvement of the PrL cortex on the generation, potentiation and maintenance of DN, through the microinjection of cobalt chloride (CoCl2: 1mM/200nL), a calcium influx blocker (synapse blocker): CoCl2 attenuated mechanical allodynia at twenty-first and twenty-eighth, but not at seventh and fourteenth days after CCI. Our data also indicate that PrL cortex participates in the elaboration of the chronic phase of mechanical allodynia in our adapted NP model. C- The role of the glutamatergic, endocannabinoid and endovanniloid systems of the PrL cortex on mechanical allodynia 21 days after CCI: The present data showed that microinjection of the N-methyl D-Aspartate agonist (NMDA), in a dose of 1 and 4nmol, was able to increase the mechanical allodynia threshold during mechanical stimulation by von Frey test filaments, whereas the NMDA receptors antagonist LY235959 decreased mechanical allodynia when microinjected at the highest dose (8nmol) in the PrL. The PrL cortex pretreatment with the CB1-cannabinoid receptor antagonist AM251 increased mechanical allodynia at all doses (50, 100 and 200 pmol). Microinjections of anandamide (AEA) at the smaller dose (5pmol) in PrL did not cause influence in the mechanical allodynia. However, the PrL treatment with AEA at the intermediate doses (50 and 100pmol) reduced mechanical allodynia and that effect were blocked by the pretreatment of the PrL cortex with AM251 (200pmol). Interestingly, the higher dose of AEA (200pmol) increased mechanical allodynia. Furthermore, this effect was attenuated by the PrL pretreatment with the transient potential receptor antagonist type 1 (TRPV1) ion channel selective antagonist 6 Iodonordihidrocapsaicin (6-I-CPS) in a dose of 3 pmol. These findings suggest that the PrL cortex is involved in the potentiation and maintenance of CNP through the activation of NMDA receptors and TRPV1 receptors in PrL cortex. The effect of attenuation of mechanical allodynia was caused by the activation of CB1 endocannabinoid receptors in rodents with CNP after 21 days of CCI. 3) Investigation of the comorbidity between CNP with anxiety/panic and the effect of NMDA glutamatergic and CB1 endocannabinoid receptors on PrL cortex after 21 days of CCI in rodents. The confrontation between a constrictor snake and the rodent elicited innate fear-related responses in prey, such as risk assessment, defensive immobility, and escape behaviour that were enhanced in CNP rodents and Sham. Also, after a confrontation with a potential predator, the CNP animals increased their mechanical allodynia thresholds. In adition, the microinjection of NMDA (4nmol) PrL, increased innate fear-related responses, such as risk assessment, and the treatment of PrL with NMDA at 1nmol incresed escape behaviour in rodents with CNP. The treatment of the PrL with NMDA in a dose of 4nmol increased the mechanical allodynia threshold during mechanical stimulation by von Frey test filaments, after confrontantion, whereas PrL pretreatment with LY235959 decreased innate fear-related responses, such risk assessment, defensive immobility, and escape behavior and decreased mechanical allodynia when microinjected (4 and 8nmol). The PrL Pretreatment with the CB1-cannabinoid receptor antagonist AM251 (all doses) increased unconditioned fear-related responses, such as risk assessment. Moreover, AM251 (100 and 200pmol) microinjections in the PrL increased mechanical allodynia after prey versus predator confrontation. The microinjections of AEA (100pmol) in the PrL decreased risk assessment, defensive immobility, and escape behaviour and reduced mechanical allodynia. Interestingly, the pretreatment of the PrL with the higher dose of AEA (200pmol) did not change the fear-induced behaviour elicited by predators, but increased the CNP. There was a classical inverted U-shape curve from the lower to the higher dose of AEA. These data suggest that the anxiety/panic and pain comorbidity increases CNP symptoms. The present findings also indicate that the CCI-adapted model, by ischiadicus nervus ligation with a single ligature is an effective animal model for studying comorbidities between CP and cognitive/emotional disturbances. In conclusion, we observed that nonsteroidal anti-inflammatory drugs are efficient to attenuate the mechanical allodynia only during NP genesis. The PrL cortex is recruited during the maintenance and potentiation of NP. The PrL glutamatergic system via NMDA activation and endovaniloid mechanisms related to TRPV1 ion channel activation potentiate CNP, and the endocannabinoid mechanisms via CB1 receptors recruitment decrease the CNP. Finally, rodents with CNP had their mechanical allodynia thresholds decreased after the confrontation with wild snakes. In addition, their defensive behaviours were itemised, thus showing the anxiety/panic and CNP potential comorbidity and the participation of the neocortex in the elaboration of CP in a model of peripheral neuropathy induced by injury of the ischiadicus nervus through its chronic constriction in Wistar rats.
 
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Data de Publicação
2018-07-19
 
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