Investigação do efeito preventivo do resveratrol em componentes morfofuncionais inibitórios e comportamentais no processamento sensorial em um modelo animal de autismo

O transtorno do espectro autista é uma desordem do neurodesen- volvimento caracterizada por prejuízos de interação e comunicação social, bem como comportamentos repetitivos e/ou estereotipados. Apesar da crescente prevalência, a etiologia permanece desconhecida, embora se saiba que existam interações entre fatores genéticos e ambientais. O modelo animal de autismo por exposição pré-natal ao ácido valproico (VPA) é consolidado por sua transla- cionalidade em relação aos indivíduos com TEA. Em todos os capítulos de dados, utilizou-se o modelo animal por injeção intraperitoneal de VPA (600 mg/kg) no dia embrionário (E) E12,5 nas ratas Wistar prenhes e avaliou-se o efeito de um tratamento pré-natal com resveratrol (RSV), através de injeções subcutâneas (3,6 mg/Kg) administradas nas ratas prenhes nos dias E6,5-E18,5. O RSV, por ser um polifenol com características anti-inflamatórias e neuro- protetoras, surge como uma importante ferramente para estudo de vias biológicas envolvidas na fisiopatologia desse transtorno. No presente trabalho, avaliamos: questões relativas a alterações sensoriais em diferentes idades, bem como aspectos histológicos e eletrofisiológicos possivelmente envolvidos nos comportamentos alterados; prejuízos em diferentes parâmentros relacionados ao comportamento do tipo empático; e, por fim, revisão da literatura em forma de capítulo de livro sobre possíveis mecanismos neuroimunes desencadeados por ativação imune materna, os quais trazem pistas importantes sobre a fisiopatologia do TEA. Nesse contexto, foi possível observar: I) alterações em comportamentos sensoriais olfatórios e táteis nas idades pós-natais (P) 10 e P30, respectivamente; alteração na disposição de neurônios parvalbumina- positivos (PV+) nas camadas da área somatossensorial primária (ASSp); redução na proporção de PV+ na amígdala; redução na expressão da gefirina na ASSp; II) alterações em componentes associados ao comportamento do tipo empático como visto pelo atraso no dia de abertura e redução na porcentagem da abertura do aparato nos dias iniciais de teste; III) alterações in vitro em correntes inibitórias pós sinápticas espontâneas (redução na frequência e tempo de decaimento), além da presença in vivo de períodos de descargas de ondas lentas durante o ciclo de vigília em 40% dos animais VPA. Nesse contexto, o resveratrol foi capaz de estabelecer prevenção na maioria das alterações (exceto no imunoconteúdo de gefirina e no comportamento do tipo empático), demonstrando que a restauração da organização de componentes inibitórios, como os interneurônios PV+, possivelmente proporciona a norma-lização do componente eletrofisiólogico que, por fim, restabelece o prejuízo sensorial. No caso dos parâmetros comportamentais associados à empatia, possivelmente outros substratos neurais, além dos sensoriais primários, estejam envolvidos (tais como mecanismos de tomada de decisão, processamento cognitivo e integração em regiões associativas), os quais possivelmente não são substratos da prevenção demonstrada pelo RSV. Finalmente, considerando as características intrínsecas do RSV (anti-inflamatória e neuroprotetora) e que esse tratamento preveniu diversos parâmetros analisados, hipotetiza-se que o VPA deixe sua impressão na prole por meio de mecanismos neuroimunes.Autism spectrum disorder is a neurodevelopmental disorder characterized by impairments of interaction and social communication, as well as repetitive and/or stereotyped behaviors. Although the increasing prevalence, the etiology remains unclear, despite it is known that there are interactions between genetic and environmental factors. The animal model of autism by prenatal exposure to valproic acid (VPA) is consolidated by its translationality in relation to individuals with ASD. In all data chapters, the animal model used was performed by intraperitoneal injection of VPA (600 mg kg) at embryonic (E) day E12.5 in pregnant Wistar rats and the effect of prenatal treatment with resveratrol (RSV) was evaluated, (3.6 mg / kg) given in pregnant rats on 6.5-E18.5 days. RSV, a polyphenol with anti-inflammatory and neuroprotective properties, appears as an important tool for the study of biological pathways involved in the pathophysiology of this disorder. In the present work, we evaluated: questions related to sensory alterations at different ages, as well as histological and electrophysiological aspects possibly involved in the altered behaviors; impairments in different parameters related to empathic behavior; and, finally, a review of the literature in a book chapter format about possible neuroimmune mechanisms triggered by maternal immune activation, which provide important clues about the pathophysiology of ASD. In this context, it was possible to observe: I) alterations in olfactory and tactile sensorial behaviors at the postnatal ages (P) 10 and P30, respectively; alteration in the arrangement of parvalbumin-positive neurons (PV +) in the primary somatosensory area (ASSp) layers; reduction in the proportion of PV + in the amygdala; reduction in the expression of gephyrin in ASSp; II) changes in components associated with the empathy-like behavior as seen by the opening day delay and reduction in percentage of apparatus opening on the initial test days; III) in vitro changes in spontaneous post synaptic inhibitory currents (reduction in frequency and decay time), in addition to in vivo presence of slow wave discharges during the wake cycle in 40% of the VPA animals. In this context, resveratrol was able to establish prevention in most of the alterations (except in the gephyrin immunocontent and in the parameters of empathy-like behavior), demonstrating that the restoration of the organization of inhibitory components, such as PV+ interneurons, possibly provides the normalization of the component electrophysiology, which finally restores sensory impairment. In the case of the behavioral parameters associated with empathy, other neural substrates, besides the primary sensory ones, may be involved (such as decision-making mechanisms, cognitive processing and integration in associative regions), which possibly are not substrates of the prevention demonstrated by RSV. Finally, considering the intrinsic characteristics of RSV (anti-inflammatory and neuroprotective) and that this treatment prevented several parameters analyzed, it is hypothesized that the VPA leaves its impression in the offspring through neuroimmune mechanisms

Preventive effects of resveratrol against early-life impairments in the animal model of autism induced by valproic acid

Background: Autism Spectrum Disorder (ASD) is a neurodevelopmental condition characterized by social interaction deficits and repetitive/stereotyped behaviors. Its prevalence is increasing, affecting one in 36 children in the United States. The valproic acid (VPA) induced animal model of ASD is a reliable method for investigating cellular, molecular, and behavioral aspects related to the disorder. Trans-Resveratrol (RSV), a polyphenol with anti-inflammatory and antioxidant effects studied in various diseases, has recently demonstrated the ability to prevent cellular, molecular, sensory, and social deficits in the VPA model. In this study, we examined the effects of prenatal exposure to VPA and the potential preventive effects of RSV on the offspring. Method: We monitored gestational weight from embryonic day 6.5 until 18.5 and assessed the onset of developmental milestones and morphometric parameters in litters. The generalized estimating equations (GEE) were used to analyze longitudinal data. Results: Exposure to VPA during rat pregnancy resulted in abnormal weight gain fold-changes on embryonic days 13.5 and 18.5, followed by fewer animals per litter. Additionally, we discovered a positive correlation between weight variation during E15.5-E18.5 and the number of rat pups in the VPA group. Conclusion: VPA exposure led to slight length deficiencies and delays in the onset of developmental milestones. Interestingly, the prenatal RSV treatment not only prevented most of these delays but also led to the early onset of certain milestones and improved morphometric characteristics in the offspring. In summary, our findings suggest that RSV may have potential as a therapeutic intervention to protect against the negative effects of prenatal VPA exposure, highlighting its importance in future studies of prenatal neurodevelopmental disorders

Resveratrol prevents cytoarchitectural and interneuronal alterations in the valproic acid rat model of autism

Autism spectrum disorder (ASD) is a prevalent neurodevelopmental disorder characterized by several alterations, including disorganized brain cytoarchitecture and excitatory/inhibitory (E/I) imbalance. We aimed to analyze aspects associated with the inhibitory components in ASD, using bioinformatics to develop notions about embryonic life and tissue analysis for postnatal life. We analyzed microarray and RNAseq datasets of embryos from different ASD models, demonstrating that regions involved in neuronal development are affected. We evaluated the effect of prenatal treatment with resveratrol (RSV) on the neuronal organization and quantity of parvalbumin-positive (PV+), somatostatin-positive (SOM+), and calbindin-positive (CB+) GABAergic interneurons, besides the levels of synaptic proteins and GABA receptors in the medial prefrontal cortex (mPFC) and hippocampus (HC) of the ASD model induced by valproic acid (VPA). VPA increased the total number of neurons in the mPFC, while it reduced the number of SOM+ neurons, as well as the proportion of SOM+, PV+, and CB+ neurons (subregion-specific manner), with preventive effects of RSV. In summary, metabolic alterations or gene expression impairments could be induced by VPA, leading to extensive damage in the late developmental stages. By contrast, due to its antioxidant, neuroprotective, and opposite action on histone properties, RSV may avoid damages induced by VPA

Modelo animal de autismo induzido por exposição pré-natal ao ácido valproico : análise quantitativa de células neuronais, não-neuronais e imunoconteúdo gabaérgico cortical

Os Transtornos do Espectro do Autismo (TEA) são um grupo heterogêneo de transtornos do desenvolvimento que apresentam grau de severidade bastante variável. Dados epidemiológicos indicam que fatores ambientais, como a exposição materna ao ácido valpróico (VPA), aumentam o risco do nascimento de filhos com autismo. O desequilíbrio do balanço excitatório/inibitorio no encéfalo, especialmente em regiões corticais envolvidas com processamento sensorial, vem sendo relacionado com um número considerável de transtornos que afetam o sistema nervoso central, como o TEA. Esse desequilíbrio pode estar fortemente associado com características cognitivo-comportamentais, bem como na morfologia e organização dos neurônios em padrões colunares nas regiões corticais. O presente estudo tem como objetivo quantificar o número de células neuronais GABAérgicas, não-GABAérgicas, células não-neuronais, células totais e o padrão de organização colunar nas camadas corticias II/III e V da área somatossensorial primária - região de campos em barris, no modelo de autismo em ratos Wistar induzido por exposição pré-natal ao ácido valpróico (VPA). Ratas Wistar prenhes receberam uma única injeção, intraperitoneal, de VPA (600 mg/kg) no dia 12,5 de gestação. Os encéfalos da prole de ratos machos de 120 dias foram utilizados para os experimentos de imuno-histoquímica para GABA, NeuN e DAPI na região da área somatossensorial primária. Análises foram realizadas com o software FluoView e ImageJ e os resultados foram considerados significativos com um P<0.05 pelo teste t de Student. Os resultados deste estudo apontam uma desorganização no padrão morfológico e colunar de neurônios na camada II/III e V da área somatossensorial primária, com diferenças na localização do NeuN ao longo do soma neuronal. Houve redução no número de neurônios GABAérgicos na camada V, porém o número de células não-neuronais reduziu em ambas as camadas estudadas. As vias inibitórias nessa região desempenham papéis fundamentais para a organização colunar e processamento neuronal, tendo relações importantes com as células da glia, as quais regulam e são reguladas por neurotransmissores inibitórios. O desbalanço desse grupo neuronal tem consequências importantes, não só na possível explicação de achados de excitotoxicidade no autismo, mas como na organização das minicolunas e no processamento sensorial, encontrado de forma anormal nesses pacientes, destacando uma via biológica significativa e possivelmente envolvida na sua fisiopatologia

Modelo animal de autismo induzido por exposição pré-natal ao ácido valproico : análise quantitativa de células neuronais, não-neuronais e imunoconteúdo gabaérgico cortical

Os Transtornos do Espectro do Autismo (TEA) são um grupo heterogêneo de transtornos do desenvolvimento que apresentam grau de severidade bastante variável. Dados epidemiológicos indicam que fatores ambientais, como a exposição materna ao ácido valpróico (VPA), aumentam o risco do nascimento de filhos com autismo. O desequilíbrio do balanço excitatório/inibitorio no encéfalo, especialmente em regiões corticais envolvidas com processamento sensorial, vem sendo relacionado com um número considerável de transtornos que afetam o sistema nervoso central, como o TEA. Esse desequilíbrio pode estar fortemente associado com características cognitivo-comportamentais, bem como na morfologia e organização dos neurônios em padrões colunares nas regiões corticais. O presente estudo tem como objetivo quantificar o número de células neuronais GABAérgicas, não-GABAérgicas, células não-neuronais, células totais e o padrão de organização colunar nas camadas corticias II/III e V da área somatossensorial primária - região de campos em barris, no modelo de autismo em ratos Wistar induzido por exposição pré-natal ao ácido valpróico (VPA). Ratas Wistar prenhes receberam uma única injeção, intraperitoneal, de VPA (600 mg/kg) no dia 12,5 de gestação. Os encéfalos da prole de ratos machos de 120 dias foram utilizados para os experimentos de imuno-histoquímica para GABA, NeuN e DAPI na região da área somatossensorial primária. Análises foram realizadas com o software FluoView e ImageJ e os resultados foram considerados significativos com um P<0.05 pelo teste t de Student. Os resultados deste estudo apontam uma desorganização no padrão morfológico e colunar de neurônios na camada II/III e V da área somatossensorial primária, com diferenças na localização do NeuN ao longo do soma neuronal. Houve redução no número de neurônios GABAérgicos na camada V, porém o número de células não-neuronais reduziu em ambas as camadas estudadas. As vias inibitórias nessa região desempenham papéis fundamentais para a organização colunar e processamento neuronal, tendo relações importantes com as células da glia, as quais regulam e são reguladas por neurotransmissores inibitórios. O desbalanço desse grupo neuronal tem consequências importantes, não só na possível explicação de achados de excitotoxicidade no autismo, mas como na organização das minicolunas e no processamento sensorial, encontrado de forma anormal nesses pacientes, destacando uma via biológica significativa e possivelmente envolvida na sua fisiopatologia

Efeitos do resveratrol nos componentes sinápticos e no comportamento sensorial de busca ao ninho no modelo animal de autismo por exposição pré-natal ao ácido valpróico

O transtorno do espectro do autismo (TEA) é classificado como um transtorno do neurodesenvolvimento, apresentando prejuízos na comunicação social e manifestações de comportamentos, interesses e atividades repetitivos e restritos. Apesar de a etiologia do TEA permanecer desconhecida, evidências crescentes sugerem que esse transtorno é causado por uma complexa interação de fatores genéticos e fatores ambientais durante o período embrionário. Diversas alterações estão relacionadas com o TEA, como por exemplo, alterações em multidomínios sensoriais e, estudos recentes têm apontado que o desbalanço excitatório-inibitório, em que há um predomínio da excitação, em regiões corticais, como aquelas envolvidas no processamento sensorial podem contribuir para essas alterações. A exposição ao ácido valproico (VPA) é um fator ambiental de risco importante para o surgimento do TEA e é a molécula utilizada pelo nosso grupo de pesquisa para induzir características do tipo autista em murinos. Dados recentes do nosso grupo mostram que o tratamento subcrônico com resveratrol (RSV) na rata prenhe é capaz de prevenir alterações sociais do tipo autista em roedores pré-natalmente expostos ao VPA. O presente trabalho avaliou a influência da interação entre o RSV e do VPA no comportamento de busca pelo ninho em ratos com 10 dias de vida e no nível de expressão gênica relativa de proteínas envolvidas em sinapses (Sinaptofisina) excitatórias (PSD95) e inibitórias (Gefirina) na região da amígdala em ratos com 30 dias de vida. Nossos dados apontam um prejuízo na porcentagem de acertos ao ninho, bem como na latência para alcançar o ninho ou a mínima latência para ir para uma das maravalhas disponíveis no grupo VPA, corroborando dados na literatura. No entanto, pela primeira vez, o presente trabalho mostra que o RSV foi capaz de prevenir o prejuízo na porcentagem de acertos ao ninho no grupo RSV+VPA. Ainda, o presente trabalho mostra alterações estatisticamente significativas na expressão gênica de moléculas envolvidas em sinapses excitatórias-inibitórias na região da amígdala, uma importante região envolvida no autismo e no estabelecimento do vínculo mãe-filhote no início da vida. Esses dados mostram resultados originais apontando o resveratrol como uma ferramenta promissora na prevenção de alterações sensoriais no modelo animal de autismo, bem como na busca de mecanismos e alvos etiológicos e fisiopatológicos no estudo do TEA.Autism spectrum disorder (ASD) is classified as a neurovelopmental disorder, presenting impairments in social communication and sociability, as well as stereotyped behavioral patterns. Although the etiology remains unknown, there is growing evidence suggesting a complex interplay between genetic and environmental risk factors during the gestational period. Many alterations are related to ASD, as multisensory alterations and recent data were pointing out the misbalance between excitation and inhibition, with high predominance in excitation compound, in cortical areas related to sensory processing. The valproic acid (VPA) exposure is an environmental risk to ASD and VPA is commonly used by our group to induce autistic-like behaviors in rodents. We previously showed that a prenatal subchronic treatment of the pregnant rats with resveratrol (RSV) prevented the social deficits induced by VPA in male offspring rats. The present work evaluated the influence of RSV and VPA interaction in the nest seeking behavior in 10 days old male rats and in the relative genic expression levels of synaptic proteins (Sinaptophysin) in excitatory (PSD95) and inhibitory synapses (Gephyrin) in amygdala region of 30 days old rats. We identified impairments in the number of correct choices to the nest in VPA group, which were in accordance to the literature data. Nevertheless, we showed, for the first time, that resveratrol were able to prevent these impairments In RSV+VPA group. Besides, the present work showed important significant alterations at the genic expression level of synaptic proteins related to excitatory and inhibitory synapses in the amygdala region, an important brain structure related to attachment behavior and altered in ASD. Therefore, these data highlights resveratrol as an important molecule for prevention of autistic-like sensory behaviors in the animal model of autism induced by prenatal exposure to VPA, as well as an important tool for seeking etiological targets and physiopathology studies in TEA