Avaliação da sinalização glutamatérgica ao longo do desenvolvimento do peixe-zebra (Danio rerio) e suas implicações comportamentais e motoras

Abstract

Distúrbios na sinalização glutamatérgica são propostos como a causa de inúmeras patologias do sistema nervoso. O peixe-zebra tem sido considerado um eficiente modelo na investigação das bases neuroquímicas de diversos transtornos, tais como a esquizofrenia e a epilepsia. Diversos sistemas de neurotransmissão já foram caracterizados em peixe-zebra, incluindo o sistema glutamatérgico. Além disto, um vasto repertório de respostas comportamentais a fármacos já foram caracterizados em especial em indivíduos adultos. Entretanto, pouca informação é disponível a cerca da capacidade de gerar resposta a clássicas drogas de ação glutamatérgica em fases iniciais do desenvolvimento em peixe-zebra. Ao longo do desenvolvimento, os receptores glutamatérgicos apresentam uma ordenada variabilidade entre as subunidades que os compõem, o que lhes confere diferentes propriedades farmacocinéticas e grau de afinidade por seus ligantes.Desta forma, neste trabalho foi analisado o perfil de resposta locomotora/comportamental do peixe-zebra ao antagonista glutamatérgico MK-801 em diferentes doses nas idades de 30, 60, 120 dias pós-fertilização (dpf) e 2 anos pós-fertilização(apf), bem como o efeito da pré-exposição à cafeína sobre os efeitos do MK-801. Adicionalmente, foi analisado o perfil de expressão das subunidades que compõem o receptor NMDA em cérebro total de peixe-zebra ao longo do desenvolvimento. A resposta locomotora ao ácido caínico (KA) também foi avaliada em diferentes doses nas idades de 7, 15 e 30 dpf. A pré-exposição ao ácido caínico em animais de 24 horas pós-fertilização (hpf) e 7 e 15 dpf foi confrontada pela exposição ao ácido caínico aos 2 meses de vida do peixe-zebra. Os resultados encontrados neste trabalho demonstram haver uma resposta idade-dependente na atividade locomotora do peixe-zebra, tanto para MK-801 quanto para ácido caínico.O pico de resposta locomotora ao MK-801 foi entre 60 e 120 dpf, o qual foi parcialmente prevenido pela pré-exposição à cafeína e foi capaz de alterar de forma idade-dependente o tempo no topo do aquário, utilizado como uma medida de ansiedade. A análise de expressão das subunidades dos receptores NMDA em cérebro de peixe-zebra demonstrou que as subunidades NR2C e NR2D possuem expressão tardia em relação às subunidades NR1, NR2A e NR2B. Os animais que foram expostos ao KA apresentaram alteração na atividade locomotora sem exibir características convulsivas clássicas. Entretanto, a pré-exposição ao KA aos 7dpf foi capaz de prevenir parcialmente os eventos convulsivos em resposta à injeção de KA (6 mg/Kg, i. p) aos 2 meses pós-fertilização.

Disturbances in glutamatergic signaling have been proposed as the cause of many diseases of the nervous system. The zebrafish has been considered as an efficient model in the investigation of the neurochemical basis of various disorders, such as schizophrenia and epilepsy. Several neurotransmitter systems have been characterized in zebrafish, including the glutamatergic system. Moreover, a vast repertoire of behavioral responses to drugs has been characterized in particular in adults. However, little information is available about the ability to generate response to classic drugs of glutamatergic action in the early stages of development in zebrafish.Throughout development, ionotropic glutamate receptors have an orderly variability between the subunits that compose them, giving them different pharmacokinetic properties and degree of affinity for their ligands. In this way, we analyzed the locomotor/behavioral profile of zebrafish in response to the glutamate receptor antagonist, MK-801, in different doses in 30, 60, 120 days post-fertilization (dpf) and 2 years post-fertilization animals, as well the effect of caffeine pre-exposure on MK-801 action. Additionally, we analyzed the expression profile of subunits that comprise the NMDA receptor in whole brain of zebrafish during development. Locomotor/behavioral response to kainic acid (KA) was evaluated in different doses at ages 7, 15 and 30 dpf.Also, the pre-exposure to kainic acid in 24 hours post-fertilization (hpf) and 7 and 15 dpf animals was challenged by a second exposure to kainic acid at 2 months post-fertilization The results demonstrated that zebrafish has an age-dependent response to MK-801 and kainic acid, at least on the locomotor/behavior aspects. The peak of locomotor response to MK-801 occurred at 60-120 days post-fertilization, which was partially prevented by caffeine and able to alter the time on upper zone of aquarium as a measure of anxiety. Analysis of gene expression of NMDA receptor subunits in zebrafish brain demonstrated that NR2C and NR2D subunits have later expression in comparison to subunits NR1, NR2A and NR2B. The animals that were exposed to KA showed alterations in locomotor activity without displaying classic convulsive characteristics. However, pre- exposure to 7dpf KA was able to partially prevent the seizure events in response to KA injection (6 mg / K) at 2 months post- fertilization.