Estresse pós-traumático e tratamento com cetamina em ratos Wistar: análise comportamental, histofisiológica, bioquímica e neurometabólica

Abstract

O transtorno do estresse pós-traumático (Post-Traumatic Stress Disorder - PTSD) é uma doença neuropsiquiátrica relacionada à exposição a um acontecimento traumático. O PTSD é caracterizado clinicamente por uma série de sintomas debilitantes incluindo a revivência frequente do evento traumático, fuga de estímulos associados ao trauma, hipervigilância, mudanças de cognição e humor entre outros. Nem todos os indivíduos expostos a graves experiências traumáticas desenvolvem PTSD, esta psicopatologia afeta uma subpopulação de indivíduos vulneráveis cuja exposição a uma experiência estressante excede sua capacidade de adaptação. Neste sentido, foi argumentado que o PTSD pode, pelo menos em parte, ser um distúrbio relacionado ao medo. Assim, as regiões encefálicas mais amplamente estudadas nesta psicopatologia são o córtex pré-frontal, o hipocampo e a amígdala, pois são regiões relacionadas com os processos de armazenamento e consolidação de novas memórias incluindo memórias emocionais, tais como de medo e raiva. Devido à complexa apresentação clínica do PTSD e a sua sintomatologia muito variável esta ainda é uma doença classificada como de difícil tratamento. A cetamina é um fármaco antagonista de receptores NMDA que tem demonstrado promissores efeitos no tratamento da depressão, entretanto, por ser uma droga que produz efeitos dissociativos e psicóticos, existe a preocupação de que esta droga possa estar relacionada com o aumento dos sintomas do PTSD. Um dos modelos animais mais amplamente utilizados para mimetizar as alterações comportamentais e neuroquímicas do PTSD é o choque inescapável único. Na primeira parte do trabalho observamos importantes alterações comportamentais e histológicas provocadas pela exposição ao choque nas patas.Os animais com PTSD apresentaram um maior comportamento de “freezing” quando reexpostos ao mesmo contexto aversivo, bem como maior produção de bolos fecais. Além disso, importantes alterações foram observadas nos astrócitos da região CA1 do hipocampo destes animais como: diminuição na densidade, arborização e quantidade de processos primários. Ademais, a polaridade astrocitária também foi alterada em relação aos animais controle. Na segunda parte do trabalho analisamos os efeitos da cetamina sobre este modelo animal. Como nem todos os animais apresentam a mesma resposta durante a reexposição ao contexto aversivo, ou seja, os animais apresentam diferenças individuais na sua susceptibilidade ao estresse traumático, nós decidimos separar os animais com PTSD em dois grupos: aqueles que apresentaram uma resposta comportamental exagerada (Extreme Behavioral Response - EBR) e aqueles que apresentaram uma resposta comportamental mínima (Minimal Bahavioral Response - MBR). Além disso, o metabolismo da glicose e os níveis de BDNF no córtex frontal, hipocampo e amígdala foram analisados oito e nove dias após a indução do PTSD, respectivamente. Os níveis de BDNF foram analisamos através ensaios bioquímicos e o metabolismo da glicose foi analisado por meio do 18FFDG- microPET que avalia o consumo da glicose nos tecidos. Observamos que os animais com PTSD classificados como EBR apresentaram um aumento no comportamento de freezing e que o tratamento com cetamina piorou a resposta comportamental, ou seja, a cetamina agravou os sintomas do PTSD. Entretanto, nenhuma alteração foi observada nos níveis de BDNF e no metabolismo da glicose.Estes resultados demonstram que o choque nas patas, como modelos de PTSD em animais, induz importantes alterações comportamentais e astrocitárias. Observamos também que a cetamina piora os sintomas do PTSD e que, tal qual observado em humanos, nem todos os indivíduos expostos a um estresse traumático desenvolvem os sintomas. Contudo, este modelo experimental de PTSD parece não estar relacionado com alterações de longo-prazo nos níveis de BDNF e metabolismo da glicose.

Post-traumatic stress disorder (PTSD) is a neuropsychiatric condition related to exposure to a traumatic event. It is clinically characterized by several debilitating symptoms including frequent re-experiencing of the traumatic event, avoidance bahavior, hypervigilance, and cognitive and mood changes among others. Not all individuals exposed to severe traumatic experiences develop PTSD. This psychopathology affects a vulnerable subpopulation of individuals confronted with a stressful experience that exceeds their capacity to cope. In this sense, it has been argued that PTSD can be considered a fear-related disorder. Thus, the brain regions most widely studied in this psychopathology are the prefrontal cortex, the hippocampus and the amygdala, because they are related to the storage and consolidation of new memories including emotional memories, such as fear and anger. Due to the complex clinical presentation of PTSD and its very variable symptoms, it is considered a condition to treat. Ketamine is an NMDA receptor antagonist that has shown promising effects in the treatment of depression. However, because it produces dissociative and psychotic effects, there is a concern this drug might be related with increased PTSD symptoms. One of the most widely used animal models to mimic the behavioral and neurochemical changes of PTSD is the inescapable footshock. In the first part of this study, we observed significant behavioral and histological changes caused by exposure to footshock. Animals with PTSD exhibited longer freezing bouts when re-exposed to the same aversive context, as well as increased pellet production. In addition, important changes were observed in astrocytes from the hippocampal CA1 region of these animals, such as decreased astrocytic density, ramification and fewer primary processes.Furthermore, the polarity of the astrocytes was also changed when compared to control animals. In the second part of this study, we analyzed the effects of ketamine on this animal model. Since not all animals have the same response during the re-exposure to aversive environment, that is, the animals have individual differences in their susceptibility to traumatic stress, we decided to separate the animals with PTSD into two groups: those with an extreme behavioral response (EBR) and those with a minimal behavioral response (MBR). Furthermore, the glucose metabolism and the BDNF levels in the frontal cortex, hippocampus and amygdala were analyzed 8 and 9 days after PTSD induction, respectively. BDNF levels were analyzed through biochemical assays and glucose metabolism was analyzed by 18F-FDG-microPET, which measures the glucose uptake in tissues, in other words, the metabolic demand. We observed that animals with PTSD classified as EBR showed an increase in freezing behavior and the treatment with ketamine worsened that behavioral response, that is, the ketamine worsened the PTSD symptoms. However, no changes were observed in BDNF levels or glucose metabolism. These results demonstrate that footshock as an animal model of PTSD induced significant behavioral and astrocytic alterations. We also observed that ketamine worsened the PTSD symptoms and that, as is the case with humans, not all individuals that are exposed to a traumatic stress develop PTSD. However, this animal model does not seem to be related to long-term changes in BDNF levels or glucose metabolism.