Mediação CRFérgica do comportamento defensivo de camundongos

Transcrição

1 Mediação CRFérgica do comportamento defensivo de camundongos Ricardo L. Nunes-de-Souza Lab. Neuropsicofarmacologia, Faculdade de Ciências Farmacêuticas, UNESP Gramado, 04 de setembro de

2 The role of pain and defense systems Aversive Stimuli (innate, learned, nociceptive) + Defense System + Blanchard & Blanchard, 1990 Defensive Behavior e.g. Avoidance Escape Defensive upright Freezing Pain System (Nociceptive Intensity Detector) Recuperative Behavior e.g. grooming licking Modified from Siegfried et al., Neurosci & Biobehav Rev,

3 The role of pain and defense systems Aversive Stimuli (innate, learned, nociceptive) + Defense System? + Defensive Behavior e.g. Avoidance Escape Defensive upright Freezing Pain System (Nociceptive Intensity Detector) Recuperative Behavior e.g. grooming licking Modified from Siegfried et al., Neurosci & Biobehav Rev,

4 Walter Rudolf Hess

5 Brain Defense System Nociceptive Stimuli Amygdala Periaqueductal Gray Chemical or electrical stimulation Innate Danger Stimuli Learned Danger Stimuli Hypothalamus Pituitary Hormonal Changes e.g.: ACTH Fight & Flight Freezing Neurovegetative Activation Antinociception (Modified from Graeff & Guimarães, 2012) 5

6 6

7 Tail-fliclk latency (sec) Social Conflict Test: Intruder-Resident Model Intruder (defensive upright) 8 Stress-induced analgesia (or antinociception) Resident (aggressive) Intruder Resident Bites Modified from Miczek et al., 1982 Tail-flick test 7

8 Mecanismos e Sistemas Envolvidos na Modulação da Analgesia induzida pelo Estresse? 8

9 Brain Defense System Nociceptive Stimuli Innate Danger Stimuli Amygdala Periaqueductal Gray Learned Danger Stimuli Hypothalamus Pituitary Hormonal Changes e.g.: ACTH Fight & Flight Freezing Neurovegetative Activation Antinociception (Modified from Graeff & Guimarães, 2012) 9

10 NMDA Eur J Pharmacol Sep 23;154(3): The NMDA receptor: central role in pain inhibition in rat periaqueductal gray. Jacquet YF. Author information Abstract An injection of the excitatory amino acid analogue, N-methyl-D-aspartate (NMDA), in the rat periaqueductal gray resulted in potent analgesia. A prior injection of the NMDA antagonist, (-)-2- amino-7-phosphonoheptanoate (D-AP7), antagonized this action, indicating a receptor-mediated action. NMDA given with morphine potentiated the morphine analgesia while D-AP7 blocked morphine analgesia. These results delineate for the first time a functional role for the NMDA receptor in the control of pain in the mammalian central nervous system. Os receptores NMDA da PAG poderiam estar envolvidos na analgesia induzida pelo estresse? 10

11 Bert Siegfried 11

12 Tail-Flick Latency (s) 5,0 4,0 PAG NMDA Receptor & Stress-Induced Analgesia * * 3,0 2,0 1,0 # 0,0 C Nx (2.0) AP-7 (2.0) C Nx (2.0) AP-7 (2.0) Aggressive Interaction 12 (modified from Siegfried & Nunes de Souza, Eur J Pharmacol 168: , 1989)

13 NMDA receptor activation & NO synthesis X NPLA: nnos inhibitor 13

14 NPLA: nnos inhibitor 14

15 Formalin Test First Phase Second Phase 15

16 NPLA: nnos inhibitor 16

17 NMDA e NO NPLA intra-pag atenuou o comportamento de defesa e a antinocicepção induzidos pelo NMDA, sugerindo que NO exerce um papel importante no controle tanto da ansiedade como da antinocicepção. Tais respostas dependem da ativação de outros neurotransmissores? 17

18 Os efeitos do NO dependem de outros neurotransmissores? 18

19 NO Fator Liberador de Corticotrofina (CRF) CRF Defensive Reactions (or anxiety-like responses) ICV injections of Ucn (1-3) produce inconsistent effects on anxiety: No effect ICV injections of CRF produce anxiogenic-like effects: Anxiety (e.g., Bale & Vale, Annu. Rev. Pharmacol. Toxicol., 2004; Hauger et al., CNS Neurol Disord Drug Targets, 2006) CRF receptor affinities CRF1: CRF=Ucn1>>>Ucn2/Ucn3 CRF2: Ucn 1, Ucn 2, Ucn 3 >> CRF (e.g., Taché & Brunnhuber, Ann. N.Y.Acad. Sci., 2008)

20 Aonde o CRF induz efeitos ansiogênicos no SNC?

21 Endogenous ligands CRF1 & CRF2 Receptors Distribution of (a) CRH, Ucn, Ucn II and Ucn III mrna and (b) CRH1 and CRH2 mrna in a sagittal section of the rodent brain (modified from Reul & Holsboer, Dialogues Clin Neurosci, 2002)

22 Aonde o CRF induz efeitos ansiogênicos no SNC? Estruturas de interesse: mpfc BNST Amídala Hipotálamo PAG Schematic illustration of the distribution of CRH1 and CRH2α in the brain. (Steckler & Holsboer, Biol. Psychiatry, 1999)

23 Aonde o CRF induz efeitos ansiogênicos no SNC? Estruturas de interesse: mpfc BNST Amídala Hipotálamo PAG Schematic illustration of the distribution of CRH1 and CRH2α in the brain. (Steckler & Holsboer, Biol. Psychiatry, 1999)

24 Animal Tests of Anxiety Anxiety indices: % open arm entries, % open arm time General activity: closed arm entries Elevated Plus-Maze Anxiety-like behavior: Spatio-Temporal Measures: e.g., time spent in surface, tunnel and home cage Surface Ethological Measures: e.g., risk assessment (SAP: stretched attend postures), freezing, burying

25 RAT EXPOSURE TEST

26 Aonde o CRF induz efeitos ansiogênicos no SNC? Estruturas de interesse: mpfc BNST Amídala PAG Schematic illustration of the distribution of CRH1 and CRH2α in the brain. (Steckler & Holsboer, Biol. Psychiatry, 1999)

27 E. F. Carvalho-Netto

28 Elevated Plus-Maze T.T. Miguel NBI 27914: CFR1 receptor antagonist ASV-30: CFR2 receptor antagonist

29 NOC-9: NO donor NBI 27914: CFR1 receptor antagonist

30 A ativação de receptores CRF1 da PAG aumenta a ansiedade em camundongos expostos ao LCE e RET O bloqueio de receptores CRF2 da PAG não altera os efeitos ansiogênicos do CRF

31 Os efeitos aversivos induzidos pelo NO são bloqueados com antagonista de receptores CRF1 na PAG O NO parece facilitar a liberação de CRF na PAG

32 Aonde o CRF induz efeitos ansiogênicos no SNC? Estruturas de interesse: mpfc BNST Amídala PAG Schematic illustration of the distribution of CRH1 and CRH2α in the brain. (Steckler & Holsboer, Biol. Psychiatry, 1999)

33 % Open arm Entries Time? * * 10 5 * * 0 Control CRF (pmol) Cipriano et al., in preparation.

34 % braços abertos LCE 70 entradas tempo salina ucn3 (pmol) Urocortin 3: CRFr2 agonist 34

35 % Open Arm Closed arm entries saline CP (nmol) ASV30 (nmol) EPM * Entries Time saline CP (nmol) CRFr1 antagonist ASV30 (nmol) CRFr2 antagonist Cipriano et al., in preparation.

36 Ativação de CRF1 da Amídala provoca ansiogênese em camundongos expostos ao LCE Bloqueio ou ativação de CRF2 da amídala não altera a ansiedade no LCE

37 Ativação de CRF1 da Amídala provoca ansiogênese em camundongos expostos ao LCE Bloqueio ou ativação de CRF2 da amídala não altera a ansiedade no LCE Os receptores CRF1 localizados na Amídala (mas não na PAG) exercem um papel tônico na modulação da ansiedade em camundongos expostos ao LCE

38 Aonde o CRF induz efeitos ansiogênicos no SNC? Estruturas de interesse: mpfc BNST Amídala PAG Predator specific c-fos mrna induction was observed in several brain regions comprising the brain defense circuit (BNST, medial region of the ventromedial nucleus, and dorsal premammillary nucleus. ) Helmer et al., Endocrinol., Electrical stimulation of the BNST elicits behavioral and endocrine changes which are similar to those induced by environmental stressors (Casada and Dafny, 1991; Dunn, 1987). Pharmacological inactivation of the BNST decreases the expression of conditioned or unconditioned responses induced by aversive situations (Sahuque et al., 2006). Schematic illustration of the distribution of CRH1 and CRH2α in the brain. (Steckler & Holsboer, Biol. Psychiatry, 1999)

39 % Open Arm Closed Arm Entries %Open arm Entries Time EPM * * 5 Vehicle Vehicle 0.75 NOC-9 (nmol/ µl) Intra-BNST treatment Vehicle CP (nmol) Intra-BNST treatment Entries Time Faria et al., submitted.

40 Faria et al., submitted

41 Bloqueio per se CRF1 no BNST não altera ansiedade em camundongos no LCE 41

42 Bloqueio per se CRF1 no BNST não altera ansiedade em camundongos no LCE Ativação nitrérgica do BNST provoca ansiogênese em camundongos no LCE 42

43 Bloqueio per se CRF1 no BNST não altera ansiedade em camundongos no LCE Ativação nitrérgica do BNST provoca ansiogênese em camundongos no LCE Efeitos ansiogênicos do NO são atenuados pelo bloqueio de CRF1 43

44 Bloqueio per se CRF1 no BNST não altera ansiedade em camundongos no LCE Ativação nitrérgica do BNST provoca ansiogênese em camundongos no LCE Efeitos ansiogênicos do NO são atenuados pelo bloqueio de CRF1 Congelamento induzido pelo NO não é alterado pelo bloqueio CRF1 Ansiedade no LCE x Congelamento: mecanismos diferentes? 44

45 Aonde o CRF induz efeitos ansiogênicos no SNC? Estruturas de interesse: mpfc BNST Amídala PAG Schematic illustration of the distribution of CRH1 and CRH2α in the brain. (Steckler & Holsboer, Biol. Psychiatry, 1999)

46 T.T. Miguel 46

47 CP : antagonista seletivo dos receptores CRF1

48 CRF receptors: Intracellular Pathways H-89: PKA inhibitor X Major intracellular pathways for signal transduction by CRF1 and CRF2 receptors (from Hauger et al., CNS Neurol Disord Drug Targets, 2006)

49 % Open arm Closed Arm Entries Elevated Plus Maze Entries Time * Vehicle H-89 (nmol/0.2 µl) Intra-mPFC Treatment (nmol/0.2 µl) Miguel et al., 2014.

50 % Open Arm Entries Time # # * * 10 0 Vehicle CRF Vehicle CRF Vehicle H-89 Intra-mPFC Treatment Miguel et al., 2014.

51 Ativação de CRF1 do CPFm aumenta a resposta de defesa no LCE

52 Ativação de CRF1 do CPFm aumenta a resposta de defesa no LCE Bloqueio de CRF1 do CPFm atenua a ansiedade no LCE

53 Ativação de CRF1 do CPFm aumenta a resposta de defesa no LCE Bloqueio de CRF1 do CPFm atenua a ansiedade no LCE Os receptores CRF1 localizados na Amídala e CPFm (mas não na PAG e BNST) modulam tonicamente o comportamento defensivo de camundongos expostos ao LCE

54 % Open Arm Closed Arm Entries Resultados Recentes Ativação Nitrérgica do CPFm Direito RIGHT mpfc - Anxiety Measures Vehicle NOC nmol Entries Time * * N.S. Costa 0 Vehicle NOC nmol Costa et al., in preparation.

55 % Open Arm Closed Arm Entries Bilateral mpfc - Anxiety Measures Ativação Nitrérgica do CPFm (Bilateral) Vehicle NOC nmol NOC nmol Entries Time Vehicle NOC nmol NOC nmol Costa et al., in preparation.

56 % Open Arm Closed Arm Entries LEFT mpfc - Anxiety Measures Vehicle NOC nmol Ativação Nitrérgica do CPFm (Esquerdo) Vehicle NOC nmol Entries Time Costa et al., in preparation.

57 % Open Arm Closed Arm Entries LEFT mpfc - CoCl2 - Anxiety Measures Vehicle CoCl2 Inibição do CPFm Esquerdo * Entries Time 10 * 0 Vehicle CoCl2 Costa et al., in preparation.

58 hados % braços abertos % Braços Abertos Estresse & Ansiedade #* Entradas Tempo *# 0 CONTROLE RESTRAINT controle LCE entradas tempo # estressado

59 Inibição do CPFm Esquerdo Estresse Cirurgia estereotáxica 5 a 7 dias Injeção Veículo CoCl2: inibidor sináptico 10min Estresse Contenção 30 ou Derrota: postura de submissão 24h Exposição ao LCE

60 % Open Arm Left mpfc Inhibition Stress 24h Anxiety % Entries %Time M.A. Vicente * 10 * 0 Saline CoCl2 Saline CoCl2 Saline CoCl2 no stress restraint defeat Costa et al., in preparation.

61 Research Team Collaborators University Zurich Bert Siegfried University Hawaii Caroline & Bob Blanchard Postdoctor Karina S. Gomes Maria Adrielle Vicente Tarciso T. Miguel (UFO) Eduardo F. Carvalho- Netto (Novartis) Undergraduate Students Carolina Trovarelli Daniela Freitas Guilherme Tinoco Rafael Luis Ferreira Graduate Students Ana Claudia Cipriano Diego C. Mascarenhas Matheus P. Faria Nathália Santos Costa Tatiani Sorregotti Technicians Elisabete Z. P. Lepera Rosana F. P. Silva Financial Support: FAPESP CNPq CAPES School of Pharmaceutical Sciences - UNESP 61