Efecto del estrés crónico emocional sobre la regulación de la expresión y actividad de NRF2 en el hipocampo ventral de ratas macho y hembra

Abstract

Los estudios epidemiológicos han demostrado que las mujeres tienen una mayor incidencia de trastornos del estado de ánimo, como ansiedad y depresión mayor, que los hombres. Ambos trastornos están asociados con el estrés, lo que sugiere un sesgo sexual en la respuesta al estrés y la función del hipocampo (parte dorsal/memoria y parte ventral/respuesta emocional). Los estudios han revelado daño celular y reducción del volumen del hipocampo en pacientes con estos trastornos del estado de ánimo. En nuestro laboratorio, hemos determinado que el estrés crónico por restricción de movimiento (estrés emocional), produce en ratas hembra mejoras cognitivas asociada a la función hipocampal, en cambio, en ratas macho conduce a respuestas de tipo anhedónicas junto con una reducción en la adquisición de memoria. Esto sugiere que las hembras serían más resilientes ante la misma intensidad y cronicidad del evento estresor. Diversos antecedentes sugieren que el estrés oxidativo podría cumplir un rol importante en la modulación del comportamiento afectando áreas límbicas como el hipocampo en su porción dorsal y ventral. Considerando que, en modelos animales, las hembras en general muestran una mejor respuesta antioxidante asociada a la presencia de hormonas sexuales, y que el sexo biológico podría determinar diferentes capacidades para el manejo del estrés oxidativo; estas características podrían explicar la conducta resiliente en nuestro modelo de estrés crónico. Dado que el estrés oxidativo puede ser un factor crucial en estos cambios celulares, propusimos que la vulnerabilidad al estrés en los hombres puede resultar de un estado persistente de estrés oxidativo. Dado que el factor de transcripción maestro sensible a redox NRF2 (Nuclear factor erythroid 2 (NF-E2)-related factor 2) activa las defensas antioxidantes, propusimos que "El estrés crónico por restricción de movimiento produce efectos diferenciales en la actividad de NRF2 en hipocampo de ratas macho y hembra a través de mecanismos canónicos y RNAs no codificantes". Para resolver esta hipótesis, evaluamos si el estrés crónico induce variaciones en la expresión de NRF2 y su forma activa fosforilada (pS40 NRF2) en el hipocampo ventral. Además, dado que los miRs (microRNAs) miR-144-3p y miR-153-3p pueden regular negativamente la traducción de la transcripción de NRF2, evaluamos sus niveles. Ambos miRs mostraron un nivel más alto en machos que en hembras, independientemente de la exposición al estrés. Sin embargo, los niveles de NRF2 (transcrito, proteína y forma fosforilada) fueron similares en el hipocampo masculino y femenino independientemente del estrés. Las hembras exhibieron niveles más bajos del transcrito de NRF2, pero niveles más altos de proteína KEAP1 (Kelch-like ECH-associated protein 1), el principal regulador negativo de NRF2. La expresión de los genes blanco de NRF2, como Hmox1 (Heme oxigenasa 1), mostró una dependencia del sexo biológico, es decir, presentó mayores niveles en hembras que en machos. Curiosamente, varias líneas de evidencia han resaltado que la expresión de Hmox1 está asociada con daño neuronal. En general, los resultados de esta memoria sugieren que el hipocampo ventral femenino exhibe un estado pro-oxidativo basal. Estos hallazgos son relevantes en el contexto de la neuroinflamación, que se ha considerado un mecanismo importante en las patologías de tipo depresivo. Queda por dilucidar si estos cambios están asociados a otros tipos celulares como los astrocitos y las microglías

Epidemiological studies have shown that women have a higher incidence of mood disorders, such as anxiety and major depression, than men. Both disorders are associated with stress, suggesting a sex bias in stress response and hippocampal function (dorsal portion/memory and ventral portion/ emotional response). Studies have revealed cellular damage and reduced hippocampal volume in patients with these mood disorders. In our laboratory we have determined that chronic restraint stress (emotional stress) produces cognitive improvements associated with hippocampal function in female rats, while in male rats it leads to anhedonic-like responses together with a reduction in the acquisition of memory. This suggests that females would be more resilient to the same intensity and chronicity of the stressor event. Various antecedents suggest that oxidative stress could play an important role in modulating the behavior of limbic areas such as the hippocampus, both in its dorsal and ventral portions. Considering that in animal models, females in general show a better antioxidant response associated with the presence of sex hormones, and perhaps the biological sex determines different capacities for oxidative stress management; these characteristics could explain resilient behavior in our model of chronic stress. Given that oxidative stress may be a crucial factor in these cellular changes, we proposed that stress vulnerability in males may result from a persistent state of oxidative stress. Since the master redox-sensitive transcription factor NRF2 (Nuclear factor erythroid 2 (NF-E2)-related factor 2) activates antioxidant defenses, we proposed that “Chronic restraint stress increases NRF2 activity in the hippocampus of female rats relative to male rats”. To solve this hypothesis, we evaluated whether chronic stress induces variations in NRF2 expression and its active phosphorylated form (pS40 NRF2) in the ventral hippocampus. Given that miR-144-3p and miR-153-3p may negatively regulate the NRF2 transcript translation, we evaluated their levels. Both miRs showed a higher level in males compared to females, independent of the stress exposure. Nevertheless, the levels of NRF2 (transcript, protein, and phosphorylated form) were similar in the male and female hippocampus independently of stress. Females exhibited lower levels of NRF2 transcript but higher levels of KEAP1 (Kelch-like ECH-associated protein 1) protein, the main negative regulator of NRF2. The expression of NRF2-target genes such as Hmox1 (Heme oxygenase 1) showed a dependence on biological sex (i.e., higher in females than males). Interestingly, several lines of evidence have highlighted that HMOX1 expression is associated with neuronal damage. Overall, these results suggest that the female ventral hippocampus exhibits a basal pro-oxidative state. These findings are relevant in the context of neuro-inflammation, which has been considered an important mechanism in depressive-type pathologies. It remains to be elucidated whether these changes are associated with astrocytes and microglia