Evaluation of behavioral and oxidative changes in the brain and intestine of rats subjected to maternal separation: influence of sex and treatment with escitalopram and doxycycline

Early life adversity (ELA) events can trigger several mental disorders, such as anxiety and depressive disorder. Maternal separation (MS), one form of ELA, is related to the development of depression and development of inflammatory bowel disease in adulthood. The pathophysiology of depression involves changes in monoamines, neuroinflammation, neuro-oxidative/nitrosative stress, and reduction of neurotrophic factors, such as brain-derived neurotrophic factor (BDNF). Despite the advances in the understanding of depression, the influence of sex on the neurobiology of this disorder is not elucidated. The present study aimed to verify the influence of sex in the depressive-like and working memory alterations of animals exposed to MS and to verify alterations in neuro-oxidative/nitrosative stress, neuroinflammation, neurotrophic and intestinal microbiota, besides evaluating the reversal of these changes by the antidepressant strategies escitalopram (ESC) or doxycycline (Doxy). Wistar rats of both sexes were submitted to MS or left with their mothers (controls) between postnatal days (PNs) 1 to 15, and during adulthood between PN60 and 73. Part of these animals was treated with saline (controls) and other part with ESC or Doxy. On PN74, the animals were submitted to behavioral tests of forced swimming (for the evaluation of depression), Y maze (working memory) and locomotor activity. After the tests the feces were collected and the cerebral areas, namely prefrontal cortex (PFC), hippocampus and striatum (ST) were dissected, as well as segments of the intestine. The levels of GSH, myeloperoxidase activity, lipid peroxidation (PL) and nitrite were evaluated in the PFC, hippocampus, ST and intestine, while BDNF and interleukin 6 (IL-6) were evaluated in the hippocampus. To date, the determination of total bacteria by qPCR technique in the gut was performed as an initial experiment to determine changes in phyla relevant to depression. The results showed that male and female MS animals presented increased immobility time in forced swimming when compared to controls, an indicative of depressive-like behavior. Both ESC and doxy were effective in the treatment of females, but not males. We did not observe changes in working memory, while the locomotor activity of male animals treated with doxy was reduced relative to controls. Males MS treated with doxy increased the number of groomings in relation to controls, showing a possible anxious behavior, while the MS females presented anxiety reduction evidenced by the increase of permanence in the center of the open field. In the neurochemical parameters we observed that the animals showed: increase of BDNF (females) in both MS animals treated with ESC and doxy; increased IL-6 (females) in MS animals; reduction of GSH that was reversed by the ESC and doxy (males and females); increased lipid peroxidation and nitrite (females) that was reversed by ESC and doxy. In the gut, we observed that both males and females presented increased MPO activity and reduction of GSH in the jejunum. In conclusion, our results show that females are more susceptible to the effects of MS on symptoms of depression and neurochemical changes triggered by this disorder, while both males and females are susceptible to gut changes triggered by MS. Eventos de adversidade na vida precoce (EAP) podem desencadear vários transtornos mentais, dentre eles o transtorno depressivo. A separação materna (SM), como uma das formas de EAP, tem sido relacionada ao desenvolvimento de depressão e de doenças inflamatórias intestinais na idade adulta. A fisiopatologia da depressão envolve alterações em monoaminas, neuroinflamatórias, neuro-oxidativas/nitrosativas e redução de fatores neurotróficos. Apesar dos avanços no estudo da depressão, a influência do sexo na neurobiologia deste transtorno é algo ainda pouco estudada. As pesquisas mostram que bactérias intestinais regulam vários genes e neurotransmissores envolvidos na modulação de doenças psiquiátricas. Diante do exposto, o presente estudo teve como objetivo verificar a influência do sexo nas alterações tipo-depressão e na memória de trabalho de animais expostos à SM e verificar alterações neuro-oxidativas/nitrosativas, inflamatórias, neurotróficas e intestinais, além de avaliar a reversão destas alterações pelas estratégias antidepressivas escitalopram (ESC) ou doxiciclina (Dox). Para a realização do trabalho ratos Wistar de ambos os sexos foram submetidos à separação materna ou deixados com suas mães (controles) entre os dias pós-natais 1 ao 15, na idade adulta entre os PN60 e 73, parte destes animais foi tratada com salina (controles) e outra parte com os antidepressivos ESC ou Dox. No PN74 os animais foram submetidos aos testes comportamentais de nado forçado (para avaliação da depressão), Y maze (memória de trabalho) e atividade locomotora. As fezes foram coletadas e as áreas cerebrais córtex pré-frontal (CPF), hipocampo e corpo estriado (CE) foram dissecadas, além de segmentos do intestino. Foram realizados os testes de níveis de GSH, atividade da mieloperoxidase (MPO), peroxidação lipídica (PL) e nitrito nas áreas cerebrais e intestino (GSH e MPO), enquanto o BDNF e interleucina 6 (IL-6) foram avaliados no hipocampo. Até o momento foi realizada a determinação das bactérias totais, pela técnica de qPCR, no intestino como experimento inicial para a determinação de alterações em filos relevantes para a depressão. Os resultados mostraram que os animais SM machos e fêmeas apresentaram aumento do tempo de imobilidade no nado forçado quando comparado aos controles, um indicativo de comportamento tipo-depressão. Tanto ESC como Dox foram eficazes no tratamento das fêmeas e não dos machos. Não observamos alterações na memória de trabalho, enquanto a atividade locomotora dos animais tratados com Dox se mostrou reduzida nos machos tratados com Dox em relação aos controles. Nos machos SM, a Dox aumentou o número de groomings em relação aos controles, mostrando um possível comportamento ansioso, enquanto as fêmeas SM apresentaram redução da ansiedade evidenciada pelo aumento da permanência no centro do campo aberto. Nos parâmetros neuroquímicos, observamos que os animais apresentaram: aumento do BDNF (fêmeas) tanto em animais SM como nos tratados com ESC e dox; aumento da IL-6 (fêmeas) nos animais SM; redução do GSH que foi revertida pelo ESC e Dox (machos e fêmeas); aumento da peroxidação lipídica e nitrito (fêmeas) que foi revertida pelo ESC e Dox. No intestino observamos que ambos machos e fêmeas apresentaram aumento de MPO e redução de GSH no jejuno. Em conclusão, nossos resultados mostram que fêmeas adultas são susceptíveis a alterações tipo-depressão e a alterações neuroquímicas induzidas pela SM, enquanto ambos machos e fêmeas são susceptíveis a alterações intestinais desencadeadas pela SM.