Social stress: the good, the bad, and the neurotrophic factor : understanding the brain through PET imaging and molecular biology

Abstract

Na sociedade moderna, a população vive sob constante pressão. Se por um lado, estressores considerados “leves” podem agir como um motivador, levando a um aumento na produtividade e criatividade, por outro, o constante peso do estresse por um longo período de tempo leva não apenas a um prejuízo cognitivo, mas também a um comprometimento à qualidade de vida da pessoa. Este prejuízo é observado no aumento nos números de problemas de saúde associados ao estresse no mundo, e transtornos de humor e psiquiátricos são uma parcela pequena do amplo leque de doenças do estresse. Biologicamente, o cérebro é a região mais afetada por situações extremas de estresse. Da sinalização de neurotransmissores, função endócrina e neuronal são diminuídas durante longos períodos de estresse, e se deixados não tratados, estas mudanças neurológicas são fortemente associadas a sintomas depressivos, e o primeiro passo para o desenvolvimento de depressão. Neste contexto, alterações na concentração de fator neurotrófico derivado do cérebro (BDNF) é um dos muitos componentes associados a depressão. Esta tese tem como principal objetivo a melhor compreensão de como situações sociais de estresse são capazes de alterar a concentração de BDNF e modificar fatores relacionados a depressão. Para isto, o uso de tomografia por emissão de pósitrons (PET, em inglês) para a observação destes fatores in vivo em modelo animal fora utilizada, com foco na neuroinflamação decorrente do estresse social.Em conclusão, estímulos sociais tiveram um impacto no cérebro, demonstrado pelas diferenças de comportamento, BDNF, e marcadores sinápticos em situações de estimulação social e isolamento social. Nossos resultados mostram que a duração da estimulação e o tempo ao qual a análise fora realizada são importantes para estas mudanças comportamentais. Protocolos de estresse mais longos são necessários para obter-se um estado crônico de ansiedade e depressão em modelos de estresse em animais. O mesmo padrão encontrado no comportamento destes animais pode também influenciar os marcadores de neuroinflamação e neurotróficos analisados nesta tese.

In modern society, people are living under constant pressure. On the one hand, mild “healthy” stressors can be a motivator, leading to increased individual productivity and creativity. On the other hand, however, constant, excessive stress over a long period of time can impair not only the mind but the overall well-being of a person. The burden of aforementioned societal pressure is shown by the increasing number of stress-associated health issues around the globe. Mood-and psychiatric disorders are just a small part of the wide range of diseases related to stress. Biologically, the brain is the region that is most affected by highly stressful situations. Neurotransmitter signaling, neuroendocrine function, and neuronal signaling are lowered during periods of chronic stress, and if left unchecked, these neurologic changes are amongst the causes of depressive symptoms and the first step towards clinical depression. Alteration of brain-derived neurotrophic factor (BDNF) concentration is one of many biochemical changes associated with depression. The main goal of this thesis is to better understand how socially stressful situations are able to change BDNF concentration and modify depression‐related factors. For that the use of Positron Emission Tomography (PET) to observe such factors in vivo in an animal model has been used, with a significant focus on social stress-dependent neuroinflammation.In conclusion, social stimuli had an impact in the brain, as shown by differences in behavior, neurotrophin, and synaptic plasticity markers, both in positive and negative social environments. It appears that the longer the stimulation, and the shorter the analysis period, the more pronounced is the behavioral change. Longer stress protocols are needed in order to achieve a chronic state of anxiety-and depressive-like behaviors in an animal model of stress, allied with possibly a shorter interval between stressor and analysis. The same pattern found in the behavior of these animals can also influence the analysis of neuroinflammation and neurotrophic biomarkers that were analyzed in this thesis.