Substratos neurais envolvidos no efeito da interação social sobre a sincronização fótica do núcleo supraquiasmático e seus eferentes de camundongos
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Universidade Federal de Minas Gerais
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Tipo
Tese de doutorado
Título alternativo
Neural substrates involved in the effect of social interaction on the photic synchronization of the suprachiasmatic nucleus and its efferents in mice
Primeiro orientador
Membros da banca
José Cipolla Neto
John Fontenele Araujo
Bruno Rezende de Souza
Cleiton Lopes Aguiar
John Fontenele Araujo
Bruno Rezende de Souza
Cleiton Lopes Aguiar
Resumo
A interação social está entre as pistas temporais não fóticas capazes de alterar a atividade neuronial do núcleo supraquiasmático (SCN) levando a alteração nos ritmos de atividade e temperatura arrasatados ao ciclo claro e escuro. O presente estudo teve como objetivo central identificar os substratos neurais envolvidos com o efeito da interação social sobre a sincronização fótica do SCN de camundongos, bem como sobre os eferentes do SCN envolvidos com a termorregulação, e concomitantemente com o estado de alerta, controle do estresse e processamento da recompensa. Para isso, camundongos C57Bl6/J adultos na presença da interação social entre seus co-específicos foram mantidos por 28 dias em grupos de 3-4 animais por caixa (Grouped-housed ou GH) ou na ausência desta pista temporal, isolados em suas caixas (Single-housed ou SH) sob ciclo de 12 h de fase de claro e 12 h de fase de escuro (CEUA/UFMG no 11/2018). Ao final deste protocolo, os animais foram perfundidos transcardialmente para fixação do cérebro, o qual foi processado para identificação de neurônios imunorreativos para c-FOS (proteína indicadora de atividade neuronial), para a enzima tirosina-hidroxilase (marcadora de neurônios catecolaminérgico), para vasopressina (AVP) e para o polipeptideo vasoativo intestinal (VIP) por imunohistoquímica. Um outro grupo de animais GH ou SH foi eutanasiado por decapitação. Destes animais, os cérebros foram obtidos para microdissecção do SCN e do núcleo accumbens (NAcc), onde foram mensurados serotonina (5-HT), dopamina (DA) e seus metabólitos, o ácido 5-hidroxi-indolacético (5- HIAA) e ácido 3,4-di-hidroxifenilacético (DOPAC), respectivamente, por HPLC. Animais SH apresentaram uma diminuição na percentagem de neurônios vasopressinérgicos que expressam c-Fos no SCN no zeitgeber time (ZT) 2, enquanto, a expressão de VIP foi similar àquela dos animais GH, indicando que a interação social ativa seletivamente neurônios vasopressinérgicos no início da fase de luz. O número de neurônios imunorreativos (ir) para c-Fos na área pré-óptica (POA) foi similar entre os animais GH e SH, apesar de os animais SH ganharem menos peso corporal ao longo do protocolo de isolamento, sugerindo que esta região cerebral não participa deste fenótipo observado. Por outro lado, o isolamento social foi capaz de reduzir o número de neurônios vasopressinérgicos que expressam c-Fos no núcleo paraventricular do hipotálamo (PVN) em ambos os horários estudados, ZT2 e ZT14. Somado ao resultado que os animais SH apresentaram redução no número de neurônios positivos para TH que expressam c-Fos no locus coeruleus (LC), podemos inferir que a interação social ativa
circuitos envolvidos com os estados de alerta/vigília e de respostas ao estresse (PVN-LC). Além disso, observamos um aumento da razão 5-HIAA/5HT e DOPAC/DA no SCN de animais SH no ZT2, sugerindo um turnover aumentado de 5-HT e DA no início da fase de luz. Já no NAcc, estas razões mostraram-se elevadas nos animais SH no ZT14, o que possivelmente esteja envolvido com o aumento do estado de alerta do início da fase escura. Concluímos que os neurônios vasopressinérgicos do SCN participam do efeito da interação social em manter a atividade neuronial do SCN no início da fase de luz. Uma redução desta atividade observada durante o isolamento social parece comprometer a atividade de regiões eferentes do SCN que têm relação com a regulação do estado de alerta, com o comportamento social, recompensa e as repostas ao estresse. Além disso, a presença da interação social garante um tônus serotoninérgico e dopaminérgico adequado no SCN, que pode estar envolvido com a resposta fótica deste núcleo durante o arrasatamento ao ciclo claro e escuro. Portanto, o estabelecimento e a manutenção de vínculos sociais são importantes não apenas para a manutenção da saúde, qualidade de vida e sobrevivência, mas também para sustentar o funcionamento apropriado do relógio central.
Abstract
Social interaction is among the non-photic temporal cues capable of altering the neuronal
activity of the suprachiasmatic nucleus (SCN), which leads to changes in activity and
temperature light and dark (LD)-entrained rhythms. The present study aimed to identify the
neural substrates involved with the effect of social interaction on the SCN photic
synchronization, as well as on the SCN-efferents involved with thermoregulation and alertness.
For this, adult C57Bl6/J mice in the presence of social interaction among their conspecifics
were kept in groups of 3-4 animals (Grouped-housed or GH) or in the absence of this temporal
cue, isolated in their boxes (Single-housed or GH) for 28 days under 12:12 h LD cycle
(CEUA/UFMG nº 11/2018). At the end of this protocol, animals were transcardially perfused
for fixation of the brains, which were processed to identify neurons labeled for c-FOS (protein
indicator of neuronal activity), for the enzyme tyrosine-hydroxylase (marker of
catecholaminergic neurons), for vasopressin (AVP) and for the vasoactive-intestinal
polypeptide (VIP) by immunohistochemistry. Another group of GH or SH animals was
euthanized by decapitation. From these animals, brains were obtained for microdissection of
the SCN and nucleus accumbens (NAcc), where serotonin (5-HT) and dopamine (DA) and their
metabolites, 5-hydroxyindoleacetic acid (5-HIAA) and 3,4-dihydroxyphenylacetic acid
(DOPAC), respectively, where measured by HPLC. SH animals showed a decrease in the
percentage of vasopressinergic neurons expressing c-Fos in the SCN at zeitgeber time (ZT) 2,
while the expression of VIP was similar to that observed in GH animals, indicating that social
interaction selectively activates vasopressinergic neurons at the beginning of the light phase.
The number of c-Fos immunoreactive (ir) neurons in the preoptic area (POA) was similar in
GH and SH animals. On the other hand, social isolation was able to reduce the number of
vasopressinergic neurons that express c-Fos in the paraventricular nucleus of the hypothalamus
(PVN) at both times studied, ZT2 and ZT14. Added to the result that SH animals showed a
reduction in the number of TH positive neurons that express c-Fos in the locus coeruleus (LC),
we can infer that social interaction activates circuits involved with alertness/wakefulness and
stress responses (PVN-LC). Furthermore, we observed an increase in the 5-HIAA/5HT and
DOPAC/DA ratio in the SCN of SH animals in the ZT2, suggesting an increased turnover of 5-
HT and DA at the beginning of the light phase. In NAcc, these ratios were high in SH animals
in ZT14, which is possibly involved with the increase in alertness at the beginning of the dark
phase. We conclude that vasopressinergic neurons in the SCN participate in the effect of social
interaction in maintaining SCN neuronal activity at the beginning of the light phase. A reduction
in this activity observed during social isolation seems to compromise the activity of SCN
efferents involved with alertness; social behavior; reward and stress. Furthermore, the presence
of social interaction ensures adequate serotonergic and dopaminergic tone in the SCN, which
may be involved with the photic response of this nucleus during synchronization to the light
and dark cycle. Therefore, the establishment and maintenance of social bonds are important not
only for the maintenance of health, quality of life and survival, but also for sustaining the proper
functioning of the central clock.
Assunto
Fisiologia, Sistema nervoso central, Ritmo circadiano, Relações interpessoais
Palavras-chave
Pistas não-fóticas, Interação social, Marcapasso central, Fotoarrastamento