Restrição maternal de tiamina afeta aspectos cognitivos espaciais e níveis cerebrais de GABA e glutamato da prole, avaliados em fases posteriores do desenvolvimento
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Jader dos Santos Cruz
Fabiola Mara Ribeiro
Sidarta Tollendal Gomes Ribeiro
Gilberto Fernando Xavier
Fabiola Mara Ribeiro
Sidarta Tollendal Gomes Ribeiro
Gilberto Fernando Xavier
Resumo
A deficiência de tiamina (vitamina B1) induz lesões em diversas regiões cerebrais podendo afetar os circuitos glutamatérgico e GABAérgico do sistema nervoso central, os quais estão relacionados com vários aspectos comportamentais. Diversos trabalhos sobre alterações cognitivas e bioquímicas em ratos adultos submetidos à deficiência de tiamina têm sido realizados, entretanto, raros estudos abordam este tema utilizando animais que foram submetidos à deficiência durante fases precoces do desenvolvimento. Deste modo, no presente trabalho, avaliou-se os efeitos da restrição de tiamina durante a lactação (Parte I) ou o período peri-natal (Parte II) sobre o desempenho cognitivo espacial e níveis cerebrais de GABA e glutamato da prole. Em ambos os delineamentos, as avaliações foram realizadas na fase jovem (idade = 30 dias) e adulta (idade = 75 dias) de forma independente. As variáveis comportamentais, aprendizado e memória, foram avaliadas durante treze dias utilizando um teste de navegação espacial, o Labirinto Aquático de Morris. No dia seguinte ao término dos testes, os ratos foram decapitados e os níveis de glutamato e GABA presentes no tálamo, hipocampo e córtex pré-frontal (CPF) determinados através de cromatografia liquida de alto desempenho (HPLC). Para este propósito um método cromatográfico para determinação dos dois aminoácidos em uma mesma amostra foi desenvolvido no presente trabalho e implantado no laboratório. A restrição de tiamina durante a lactação (Parte I) não afeta a razão entre peso encefálico e peso corporal nem dos ratos jovens nem dos adultos. Embora a capacidade de aprendizado da tarefa espacial não tenha sido afetada pela restrição de tiamina durante a lactação, a velocidade de aprendizado dos ratos jovens foi significativamente alterada [F(1,27) = 5,91; p = 0,022]. Nenhum dos aspectos comportamentais aprendizado e memória espacial - avaliados na fase adulta foram afetados. Com relação às avaliações bioquímicas, as concentrações de glutamato nas três regiões cerebrais analisadas [tálamo: F(1,26) = 37,98; p = 0,0001; hipocampo: F(1,26) = 13,35; p = 0,001; PFC: F(1,26) = 12,74; p = 0,001] e de GABA no tálamo [F(1,26) = 11,38; p = 0,002] dos animais adultos foram significativamente diminuídas pela restrição de tiamina durante a lactação. Todavia, não foram observadas diferenças significativas na concentração desses neurotransmissores quando a avaliação foi realizada em ratos jovens. Quando a restrição de tiamina foi realizada no período peri-natal (Parte II) observou-se um efeito significativo desse tratamento sobre a razão peso encefálico e peso corporal dos animais jovens [F(1,15) = 9,00; p = 0,009]. Todos os animais jovens foram capazes de aprender a tarefa de navegação espacial, mas a velocidade de aquisição foi prejudicada pelo tratamento [F(1,15) = 4,56; p = 0,049]. A relação entre os pesos encefálico e corporal e os aspectos comportamentais não foram alterados na fase adulta pela restrição peri-natal de tiamina. Esse tratamento também não afetou os níveis de glutamato e GABA em nenhuma das regiões cerebrais analisadas dos ratos jovens e adultos. Os dados obtidos no presente estudo mostram pela primeira vez que a restrição maternal de tiamina pode induzir alterações cognitivas e neuroquímicas na prole, indicando a importância dos níveis de tiamina na mãe durante os processos de gestação e lactação. Alterações na concentração dessa vitamina em períodos precoces do desenvolvimento podem afetar a neurobiologia e o comportamento dos animais da prole. Embora os estudos sobre os efeitos da restrição de tiamina durante a lactação ou durante o período peri-natal tenham sido independentes, uma observação preliminar dos resultados referentes aos efeitos desses tratamentos sobre os parâmetros bioquímicos nos permite supor que a restrição maternal de tiamina durante a lactação (Parte I) parece ocasionar efeitos mais pronunciados na prole do que a restrição no período peri-natal (Parte II). Tanto a restrição durante a lactação quanto a peri-natal causam déficit no aprendizado espacial da prole avaliada na fase jovem. Um estudo fatorial considerando, em um mesmo experimento, essas duas variáveis independentes e um controle do período de recuperação deve ser realizado no futuro.
Abstract
Thiamine (vitamin B1) deficiency causes lesions in different brain regions and may affect glutamatergic and GABAergic circuits of the central nervous system, which are related to a range of behavioral aspects. Several studies on cognitive and biochemical changes in adult rats subjected to thiamine deficiency have been published; however, few studies address this issue using animals that underwent deficiency during the early stages of development. Thus, in the present study, we evaluated the effects of thiamine restriction during lactation (Part I) or peri-natal period (Part II) on spatial cognitive performance and cerebral levels of glutamate and GABA in the offspring. In both designs, evaluations were conducted in the young (age = 30 days) and adult stage (age = 75 days). Behavioral parameters were assessed for thirteen days using a test of spatial navigation, the Morris Water Maze. At the end of the tests, rats were decapitated and the levels of glutamate and GABA present in the thalamus, hippocampus and prefrontal cortex (PFC) were determined by High Performance Liquid Chromatography (HPLC). For this purpose, a chromatographic method for determination of the two amino acids was developed in the present work. Thiamine restriction during lactation (Part I) does not affect the relationship between encephalic weight and body weight in either young or adult rats. Although spatial learning was not affected by thiamine restriction during lactation, the speed of learning of young rats was significantly altered [F(1,27) = 5,91; p = 0,022]. None of the behavioral aspects - spatial learning and memory - evaluated in adults were affected. The concentrations of glutamate in the three brain regions examined [thalamus: F(1,26) = 37,98; p = 0,0001; hippocampus: F(1,26) = 13,35; p = 0,001; PFC: F(1,26) = 12,74; p = 0,001] and those of GABA in the thalamus [F(1,26) = 11,38; p = 0,002] of adult rats were significantly decreased by thiamine restriction. However, no significant differences in levels of these neurotransmitters were observed in young rats. When thiamine restriction was carried out in the peri-natal period (Part II) there was a significant effect of treatment on the relationship of encephalic weight and body weight of young animals [F(1,15) = 9,00; p = 0,009]. All young animals were able to learn the spatial navigation task, but the acquisition speed was affected by treatment [F(1,15) = 4,56; p = 0,049]. The relationship between encephalic/body weight and behavioral aspects was not affected at adulthood by the thiamine restriction during the perinatal period. This treatment did not affect the levels of glutamate and GABA in any of the brain regions analyzed in young and adult rats. The data obtained in this study show for the first time that maternal thiamine restriction can lead to cognitive and neurochemical changes in the offspring, indicating the importance of thiamine during pregnancy and lactation processes. Changes in the concentration of this vitamin during early periods of development can affect the neurobiology and behavior of the offspring. Although the studies on the effects of thiamine restriction during lactation or during the perinatal period were independent, preliminary observations of the effects of these treatments on biochemical parameters allow us to suppose that maternal thiamine restriction during lactation (Part I) causes stronger effects in the offspring than restriction in the perinatal period (Part II). Both restrictions during lactation and during the peri-natal period cause deficits in spatial learning in the offspring evaluated at the juvenile stage. A factorial study considering these two independent variables and a control of the recovery period should be conducted in the future.
Assunto
Bioquímica, Desenvolvimento cognitivo, Tiamina, Receptores metabotropicos de glutamato Metabolismo
Palavras-chave
glutamato, tiamina, GABA, restrição maternal