El estrés crónico regula la expresión de los receptores AMPA y NMDA en el hipocampo dorsal y ventral de ratas hembras : participación de los glucocorticoides

Abstract

El desorden depresivo mayor es una patología invalidante cuya prevalencia asciende casi al doble en mujeres en comparación a los hombres. Sin embargo, los modelos animales utilizados para evaluar cuáles son los factores que pueden influenciar en la aparición de la patología se han realizado fundamentalmente en roedores machos. Respecto a la etiología de esta patología, se ha asociado a cambios en la conectividad entre estructuras cerebrales cortico-límbicas, efecto que puede ser producido entre otros factores por el estrés crónico. El hipocampo es una estructura del sistema límbico cuya función es integrar señales para regular procesos cognitivos y emocionales, funciones que son alteradas por el estrés crónico. El hipocampo es una red trisináptica compuesta en su mayoría por neuronas excitadoras, se postula que el desorden depresivo podría ser el resultado de los efectos del estrés crónico en la composición de los receptores AMPA y NMDA de glutamato en las neuronas hipocampales. Un hecho importante es que el hipocampo es una estructura heterogénea en su eje dorso-ventral; el hipocampo dorsal regula la función cognitiva, mientras que el hipocampo ventral se relaciona con el comportamiento emocional y motivacional. El estrés crónico afecta la función hipocampal de forma diferencial según el sexo del individuo. En los machos produce efectos negativos en desafíos de aprendizaje y memoria, mientras en las hembras produce comportamientos de tipo ansioso y depresivo. Se ha demostrado, en ambos sexos, que estos efectos son mediados por los glucocorticoides. Adicionalmente, en ratas machos el estrés crónico induce un aumento en los niveles de transcrito de los genes de expresión temprana C-fos y Arc en ambos polos hipocampales, además de una a disminución en la razón NR2A/NR2B del receptor NMDA en hipocampo dorsal, lo que podría estar relacionado a los efectos a nivel cognitivo observado producto del estrés. Esto lleva a formular la hipótesis de que, “En ratas hembra, a diferencia de los machos, el estrés crónico reduce la razón de las subunidades NR2A/NR2B del receptor NMDA a nivel sináptico en el hipocampo ventral, efecto que es emulado por la administración de corticosterona, lo que podría relacionarse con los comportamientos de tipo depresivo”. En esta memoria de título demostramos mediante RT-qPCR y western blot que en ratas hembra el estrés crónico por restricción de movimiento produce cambios en los niveles de transcrito de los genes de expresión temprana C-fos y Arc, además de variaciones en la expresión de las subunidades de los receptores AMPA y NMDA en hipocampo dorsal y ventral. En extracto total de hipocampo dorsal el estrés crónico produjo un aumento en la subunidad NR1 y una disminución en NR2A/NR2B. En extracto total de hipocampo ventral se produjo un aumento en la subunidad GluA1. Interesantemente, a nivel sináptico el estrés crónico no produjo efectos en el hipocampo dorsal; en cambio, en el hipocampo ventral se produjo una disminución tanto en GluA1 y GluA2 del receptor AMPA y una disminución en NR2A/NR2B del receptor NMDA. Esta desregulación sináptica en el hipocampo ventral fue acompañada por una disminución en el indicador sináptico PSD-95. Además, la disminución sináptica en NR2A/NR2B en el hipocampo ventral fue emulada por la administración crónica de corticosterona. Como proyección será importante determinar los efectos de nuestro modelo de estrés en ensayos electrofisiológicos para contrastarlos con los cambios observados en los receptores. Estos resultados, además de confirmar la hipótesis propuesta, sugieren que el estrés crónico en ratas hembra modifica la función del polo ventral del hipocampo, lo que podría explicar los comportamientos de tipo ansioso y depresivo en el comportamiento, siendo esto extrapolable al dimorfismo sexual asociado al fenotipo del desorden depresivo. Además, estos resultados recalcan la importancia de que los estudios biomédicos se realicen en ambos sexos y consideren además, la heterogeneidad estructural y funcional del hipocampo.

Major depressive disorder is a disabling disease whose prevalence is almost twice as high in women compared to men, however, most of the animal models used to evaluate which factors can influence the onset of this pathology have been performed in male rodents. Its etiology has been associated with changes in the connectivity between cerebral cortico-limbic structures, an effect that can be produced by chronic stress, among other factors. The hippocampus is a structure of the limbic system whose function is to integrate signals to regulate cognitive and emotional processes and these functions are altered by chronic stress. The hippocampus is a trisynaptic network composed mostly of excitatory neurons. Evidence indicates that depressive disorder could be the result of the effects that chronic stress exerts upon the composition of the AMPA and NMDA glutamate receptors in hippocampal neurons. An important fact is that the hippocampus is a heterogeneous structure on its dorso-ventral axis; the dorsal hippocampus regulates cognitive function, while the ventral hippocampus is related to emotional and motivational behavior. Chronic stress differentially affects hippocampal function according to sex. In males, it produces negative effects in learning and memory challenges, while in females, it produces anxious and depressive behavior. It has been shown that these effects in both sexes are mediated by glucocorticoids. Additionally, in male rats, chronic stress induces an increase in the transcript levels of the immediate early genes C-fos and Arc in both hippocampal poles, as well as a decrease in the NR2A/NR2B ratio of the NMDA receptor in the dorsal hippocampus, which could be related to the cognitive effects. This leads to the formulation of the hypothesis that in female rats, unlike the males, chronic stress induce a decrease in the NR2A / NR2B ratio of the NMDA receptor at synaptic level in the ventral hippocampus, effect that is emulated by chronic corticosterone administration, which could be related to depressive-type behaviors. In this dissertation, we demonstrated by RT-qPCR and western blot that in female rats, chronic restraint stress produces changes in the transcript levels of the immediate early genes C-fos and Arc, along with alterations in the expression of AMPA and NMDA receptor subunits in dorsal and ventral hippocampus. In total dorsal hippocampal extract, chronic stress produces an increase in the NR1 subunit and a decrease in the NR2A/NR2B ratio. In total ventral hippocampal extract, there was an increase in the GluA1 subunit. Interestingly, at the synaptic level, chronic stress did not produce effects in the dorsal hippocampus; however, in the ventral hippocampus, there was a decrease in both GluA1 and GluA2 AMPA receptor subunits and a decrease in the NMDA receptor NR2A/NR2B ratio. This synaptic dysregulation in the ventral hippocampus was accompanied by a decrease in the PSD-95 synaptic indicator. In addition, the synaptic decrease in NR2A/NR2B in the ventral hippocampus was emulated by the chronic administration of corticosterone. As a projection of this study, it will be important to determine the effects of our stress model in electrophysiological tests to contrast them with the changes observed in the receptors. These results, in addition to confirming the proposed hypothesis, suggest that chronic stress in female rats modifies the function of the ventral pole of the hippocampus, which could explain the effects of anxious and depressive type in behavior, being this extrapolated to the sexual dimorphism of the depressive disorder. In addition, these results emphasize the importance of performing biomedical studies in both sexes, in addition to considering hippocampal heterogeneity.