1. Involvement of the serotoninergic, GABAergic and glutamatergic systems of the anterior cingulate cortex in the trait and state anxiety of adult Wistar rats
- Author
-
Souza, Thiago Henrique Almeida, Marchioro, Murilo, and Goes, Tiago Costa
- Subjects
Córtex cerebral ,Free-exploratory ,Ansiedade-traço ,Trait anxiety ,Córtex cingulado anterior ,Neurotransmitters ,Ansiedade ,Anxiety ,FISIOLOGIA [CIENCIAS BIOLOGICAS] ,Neurotransmissores ,Paradigma da exploração livre ,Paradigm ,Anterior cingulate cortex - Abstract
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES Fundação de Apoio a Pesquisa e à Inovação Tecnológica do Estado de Sergipe - FAPITEC/SE The high prevalence of anxiety as a disorder and its important socioeconomic impact in the world has been highlighted. Furthermore, its neurobiology is still a challenge. In recent decades, the neural circuitry involved in the state anxiety has been identified. State anxiety is the anxiety a subject experiences when faced with a threatening stimulus at a particular moment in time. However, little is known about trait anxiety, a relatively stable personality trait and a predisposing factor for anxiety disorders. The brain structure that has been related to the anxious trait is the medial prefrontal cortex. However, few studies show differentiation of roles of their subnuclei, so that the anterior cingulate cortex (ACC) would be involved with the trait. Thus, knowing that neurotransmitters such as serotonin, gamma aminobutyric acid (GABA) and glutamate are involved in anxiety, the present study investigated the participation of these neurotransmitter systems in ACC in the trait anxiety of adult Wistar rats. As, by definition, trait anxiety modulates state anxiety, this was also evaluated. For the behavioral assessment, three animal models were used: 1) Free Exploratory Paradigm (FEP), animal model of trait anxiety; 2) Hole board (HB); and 3) Elevated plus maze (EPM), state anxiety models. Initially, the animals were categorized according to their trait anxiety levels (high, low and medium) (FEP1) and allocated to experiments. Exp I used high; Exp II used low; Exp III used medium trait anxiety animals. The animals were again submitted to FEP (FEP2) and HB, and before each behavioral assessment were administered in ACC drugs that increased or decreased serotonergic (Fluoxetine or WAY-100635), GABAergic (Muscimol or Bicuculline) and glutamatergic (NMDA or Ketamine) and their respective controls. Moreover, in Exp IV, all animals from previous experiments were submitted to EPM, and evaluated without taking into account trait anxiety levels. At the end of the experiments, the histological analysis of the drug administration site was performed. All data were analyzed using analysis of variance and a posteriori Tukey test. The results of the present study showed that, in Exp I, the modulation of the serotonergic, GABAergic and glutamatergic systems in the ACC decreased trait anxiety in highly anxious rats, while by submitting the animals to HB, the administration of Fluoxetine increased state anxiety. In Exp II, the modulation of all systems increased trait anxiety in rats with low trait anxiety, whereas, in HB, state anxiety levels were increased with the administration of NMDA. In Exp III, only the modulation of the glutamatergic system, with NMDA, increased both trait and state anxiety levels. However, none of the evaluated neurotransmitter systems altered the state anxiety modeled in the EPM. Thus, the present study showed, for the first time, the participation of the serotonergic, GABAergic and glutamatergic systems in the ACC in the trait anxiety of Wistar rats with different levels of anxiety. Furthermore, we showed that ACC is also involved with the modulation of the state anxiety. A ansiedade, como transtorno, se destaca por sua alta prevalência e importante impacto sócio-econômico no mundo. Além disso, sua neurobiologia ainda é um desafio. Nas últimas décadas, tem-se identificado a circuitaria neural envolvida no estado ansioso (ansiedade-estado), estado transitório quando confrontado com um estímulo ameaçador. Porém, pouco se sabe a respeito da ansiedade-traço, traço de personalidade relativamente estável e fator predisponente para os transtornos ansiosos. Uma estrutura encefálica que tem sido relacionada ao traço ansioso é o córtex pré-frontal medial. Entretanto, poucos estudos mostram diferenciação de papéis de seus subnúcleos, e, dentre eles, há mais evidências sobre o envolvimento do córtex cingulado anterior (CCA) com o traço. Desse modo, sabendo-se que neurotransmissores como serotonina, ácido gama-aminobutírico (GABA) e glutamato são conhecidamente envolvidos na ansiedade, o presente estudo investigou a participação desses sistemas de neurotransmissores no CCA na ansiedade-traço de ratos Wistar adultos. Como, por definição, a ansiedade-traço modula a ansiedade-estado, esta também foi avaliada. Para a avaliação comportamental foram utilizados três modelos animais: 1) Paradigma da Exploração Livre (PEL), modelo animal de ansiedade-traço; 2) Placa Perfurada (PP); e 3) Labirinto em Cruz Elevado (LCE), modelos de ansiedade-estado. Inicialmente, os animais foram categorizados de acordo com seus níveis de ansiedade-traço (alta, baixa e média) (PEL1) e alocados em experimentos, a saber: Exp I que utilizou animais de alta; Exp II, animais de baixa; Exp III, animais de média-ansiedade-traço. Os animais foram submetidos novamente ao PEL (PEL2) e à PP, sendo que antes de cada avaliação comportamental foram administradas drogas (no CCA) que aumentavam ou diminuíam a neurotransmissão serotonérgica (Fluoxetina ou WAY-100635), GABAérgica (Muscimol ou Bicuculina) e glutamatérgica (NMDA ou Ketamina) e seus respectivos controles. E no Exp IV, todos os animais dos experimentos anteriores foram submetidos ao LCE e avaliados sem levar em consideração os níveis de ansiedade-traço. Ao final dos experimentos, foi realizada a análise histológica do sítio de administração da droga. Todos os dados foram analisados por meio de análise de variância e teste a posteriori de Tukey. Os resultados do presente estudo mostraram que, no Exp I, a modulação dos sistemas serotoninérgico, GABAérgico e glutamatérgico no CCA diminuiu a ansiedade-traço de ratos altamente ansiosos, enquanto ao submeter os animais à PP, a administração da Fluoxetina aumentou a ansiedade-estado dos mesmos. No Exp II, a modulação de todos os sistemas aumentou a ansiedade-traço de ratos com baixo traço ansioso, ao passo que, na PP, os níveis de ansiedade-estado foram aumentados com a administração do NMDA. Já no Exp III, apenas a modulação do sistema glutamatérgico, com o NMDA, aumentou tanto os níveis de ansiedade traço quanto os níveis de ansiedade-estado. No entanto, nenhum sistema de neurotransmissores avaliados alterou o estado ansioso modelado no LCE. Sendo assim, o presente estudo mostrou, pela primeira vez, a participação dos sistemas serotoninérgico, GABAérgico e glutamatérgico no CCA na ansiedade-traço de ratos Wistar com diferentes níveis de ansiedade, além de evidenciar que CCA também está envolvido com a modulação do estado ansioso. São Cristóvão
- Published
- 2021