Caracterização comportamental do modelo de convulsões induzidas por pentilenotetrazol em zebrafish adulto

Abstract

O pentilenotetrazol (PTZ) é um agente convulsivo amplamente utilizado em modelos animais para investigações envolvendo crises convulsivas. Embora haja um crescente número de estudos envolvendo zebrafish adulto e convulsão, não há até o momento uma caracterização comportamental detalhada do modelo de indução de crises por PTZ neste animal. Portanto, o objetivo deste estudo foi realizar uma caracterização detalhada das manifestações comportamentais no modelo de convulsão induzida por PTZ em zebrafish adulto. Grupos de 12 animais foram submetidos, por imersão, a distintas diferentes concentrações de PTZ (5, 7.5, 10 e 15 mM). O comportamento convulsivo foi observado durante 20 minutos. Os animais apresentaram os seguintes escores comportamentais: (0) nados curtos; (1) aumento na atividade natatória e na abertura opercular; (2) movimentos erráticos e acelerados; (3) movimentos circulares; (4) convulsão clônica; (5) convulsão tônica; (6) morte. Os animais expostos a diferentes distintas concentrações de PTZ apresentaram diferentes distintos perfis convulsivos, intensidades de convulsão e latência para chegar aos escores. Apenas os animais imersos na concentração de 15 mM apresentaram maior tempo para retornar ao comportamento normal após a exposição ao PTZ. A mortalidade foi de 33% e 50% para as concentrações de 10 mM e 15 mM, respectivamente. No intuito de avaliar abordagem perfil comportamental frente ao pré-tratamento de um fármaco anticonvulsivo, 12 animais foram expostos a diazepam (DZP) por 40 min e após expostos ao PTZ (10 mM). O tratamento com DZP atenuou a severidade da convulsão, mas não o tempo necessário para retornar ao comportamento normal. Levando em consideração que este modelo baseia-se na imersão direta do animal a uma solução de PTZ, avaliamos também as concentrações cerebrais deste agente convulsivo. Além disso, investigamos também uma possível correlação entre a concentração cerebral de PTZ, o tempo e a concentração de exposição. Os resultados decorrentes da exposição dos animais a 5 e 10 mM de PTZ, apontam para uma correlação tempo e concentração dependentes. Os resultados deste trabalho demonstram uma caracterização comportamental detalhada ao longo do tempo de exposição ao PTZ, além de avaliar pela primeira vez a intensidade de convulsão, tempo de retorno ao comportamento normal e mortalidade dos animais. Além disso, pela primeira vez foram determinadas as concentrações cerebrais deste composto neste modelo de convulsão em zebrafish adulto. Por fim, espera-se que tais ferramentas comportamentais e de quantificação cerebral deste composto possam ser úteis em futuras investigações translacionais e estudos que tenham como objetivo melhor compreender esta desordem.

Pentylenetetrazole (PTZ) is a common convulsant agent used in animal models to investigate the mechanisms of seizures. Although adult zebrafish have been recently used to study epileptic seizures, a thorough characterization of the PTZ-induced seizures in this animal model is missing. The goal of this study was to perform a detailed temporal behavior profile characterization of PTZ-induced seizure in adult zebrafish. The behavioral profile during 20 min of PTZ immersion (5, 7.5, 10, and 15 mM) was characterized by stages defined as scores: (0) short swim, (1) increased swimming activity and high frequency of opercular movement, (2) erratic movements, (3) circular movements, (4) clonic seizure-like behavior, (5) fall to the bottom of the tank and tonic seizure-like behavior, (6) death. Animals exposed to distinct PTZ concentrations presented different seizure profiles, intensities and latencies to reach all scores. Only animals immersed into 15 mM PTZ showed an increased time to return to the normal behavior (score 0), after exposure. Total mortality rate at 10 and 15 mM were 33% and 50%, respectively. Considering all behavioral parameters, 5, 7.5, 10, and 15 mM PTZ, induced seizures with low, intermediate, and high severity, respectively. Pretreatment with diazepam (DZP) significantly attenuated seizure severity. Finally, the brain PTZ levels in adult zebrafish immersed into the chemoconvulsant solution at 5 and 10 mM were comparable to those described for the rodent model, with a peak after a 20-min of exposure. The PTZ brain levels observed after 2.5-min PTZ exposure and after 60-min removal from exposure were similar. Altogether, our results showed a detailed temporal behavioral characterization of a PTZ epileptic seizure model in adult zebrafish. These behavioral analyses and the simple method for PTZ quantification could be considered as important tools for future investigations and translational researches.