Efeito benéfico do enriquecimento ambiental sobre o déficit de memória e a plasticidade celular hipocampal em ratos diabéticos tipo 1

Abstract

O diabetes mellitus tipo 1 (DMT1) tem sido associado com complicações a longo prazo no sistema nervoso central, além dos efeitos periféricos comuns relacionados à doença, causando disfunções cognitivas no encéfalo. Por outro lado, o enriquecimento ambiental (EA) induz mecanismos de plasticidade dependentes da experiência, especialmente no hipocampo, melhorando o desempenho dos animais em testes de aprendizado e memória. Assim, nosso objetivo foi avaliar a influência do EA sobre o déficit de memória, a atividade locomotora, os níveis de corticosterona, a imunorreatividade da proteína sinaptofisina, e a densidade e a ativação de astrócitos e microglia no giro denteado (GD) do hipocampo de ratos diabéticos tipo 1. Para isso, ratos Wistar machos com 21 dias de idade, foram expostos ao EA ou mantidos em caixamoradia padrão (controles, C) por 3 meses. Quando adultos, os animais tanto C quanto EA foram randomicamente divididos e induziu-se diabetes através de injeção de estreptozotocina em metade dos animais de cada grupo, sendo mantidas as respectivas condições ambientais para cada um dos grupos. A memória espacial dependente de hipocampo foi avaliada em todos os grupos através do teste de reconhecimento de objeto reposicionado, no 41o dia após a indução do diabetes, bem como a locomoção geral dos animais no campo aberto durante o mesmo teste. Os níveis séricos de corticosterona foram medidos ao final do experimento, a imunorreatividade da sinaptofisina foi avaliada por imunoistoquímica, e a densidade e a ativação de astrócitos e da microglia por imunofluorescência no hilo do GD do hipocampo. Nossos resultados mostraram que o EA foi capaz de prevenir ou atrasar o desenvolvimento do déficit de memória causado pelo diabetes em ratos, porém não reverteu o déficit motor observado nos animais diabéticos. Não houve diferença significativa na imunorreatividade da sinaptofisina entre os grupos. Além disso, embora o EA não tenha modificado a densidade e a ativação dos astrócitos nos animais diabéticos, o enriquecimento atenuou os efeitos prejudiciais da hiperglicemia sobre a ativação microglial, bem como reduziu os níveis séricos de corticosterona nos ratos diabéticos adultos. Assim, o EA ajudou a amenizar as comorbidades cognitivas associadas ao diabetes, possivelmente por atenuar a hiperatividade do eixo HPA e a ativação microglial nos animais diabéticos.

Type 1 diabetes mellitus (T1DM) has been associated with long-term complications in central nervous system, besides peripheral common adverse effects, causing neurocognitive dysfunction in the brain. On the other hand, enriched environment (EE) induces mechanisms of experiencedependent plasticity especially in hippocampus, improving the performance of animals in learning and memory tasks. Thus, our objective was to investigate the influence of the EE on memory deficits, locomotion, corticosterone levels, synaptophysin protein immunoreactivity, and density and activation of astrocytes and microglia in the hippocampal dentate gyrus (DG) of type 1 diabetic rats. For this, male Wistar rats, 21 days old, were exposed to the EE or maintained in standard housing (controls, C) for 3 months. At adulthood, C and EE animals were randomly divided and half of them induced to diabetes by streptozotocin, being maintained the respective environmental conditions for each animal groups. Hippocampus-dependent spatial memory was evaluated in all groups in the novel object-placement recognition task, on 41th day after diabetes induction, as well as the general locomotion in the open field at the same test. Serum corticosterone levels were measured in the end of the experiment, contents of synaptophysin was evaluated by immunohistochemistry, and density and activation of both astrocytes and microglia by immunofluorescence in the hilus of the DG in hippocampus. Our results showed that EE was able to prevent or delay the development of memory deficits caused by diabetes in rats, however did not revert the motor impairment observed in group diabetic. There was no significant difference in synaptophysin immunoreactivity among the groups. Furthermore, although the EE did not modify the density and activation of astrocytes in diabetic animals, it attenuated the injurious effect of hyperglycemia over microglial activation, as well as decreased the serum level of corticosterone in diabetic adult rats. Thus, the EE has helped to ameliorate cognitive comorbidities associated with T1DM, possibly by reducing the hyperactivity of HPA axis and the microglial activation in diabetic animals.