Participação dos núcleos colinérgicos do prosencéfalo basal no desempenho cognitivo de camundongos geneticamente modificados

Abstract

Esta tese de doutorado objetivou compreender como a transmissão tônica colinérgica influencia aspectos cognitivos e comportamentais em camundongos. Nocapítulo 1 desta tese, fazemos uma revisão sobre a modulação colinérgica, gabaérgica e glutamatérgica do septo medial e as implicações no aprendizado aversivo. O capítulo 2, trata sobre os aspectos cognitivos como memória espacial e de trabalho usando como modelo animais geneticamente modificados para o gene do transportador vesicular de acetilcolina (VAChT). Visando entender taismecanismos, foram gerados animais em que a transmissão colinérgica foi abolida no prosencéfalo basal. Para tanto, foram cruzados animais VAChT flox/flox com animais VAChTNkx2.1-Cre gerando a linhagem VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox. Camundongos VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox tem a proteína VAChT deletada no prosencéfalo basal, causando alteração na liberação de ACh. Neste estudo estes animais foram submetidos a diversas tarefas comportamentais; primeiramente avaliamos a memória espacial no teste de labirinto aquático de Morris (LAM). Nesta tarefa, os animais não apresentaram prejuízos na aquisição e retenção da memória espacial. No entanto, quando o teste reverso foi realizado, no qual a plataforma foi deslocada para o quadrante oposto, os animais apresentaram prejuízos de aquisição e retenção da memória espacial. Posteriormente, estes animais foram submetidos ao teste de pareamento do objeto no lugar, do inglês object-in-place paired-associatedlearning (PAL), que consiste em um tarefa touchscreem para avaliação do aprendizado espacial, apresentando déficits na capacidade de adquirir este aprendizado espacial. Além disso, foi testada nestes animais a capacidade de desenvolver potencialização de longa duração (LTP), in vivo. Esses animais possuem a capacidade de desenvolver LTP, mas não conseguem mantê-la, como observado pelo decaimento da fase tardia da mesma. Para avaliar qual a contribuição da transmissão colinérgica septo-hipocampal nos déficits observados, foram gerados animais VAChT (Knockout) KOs seletivamente para o hipocampo. Para tanto, animais VAChTflox/flox foram injetados com um vetor viral AAV8 contendo o transgene da Cre ou da GFP. Estes animais foram testados nos mesmos comportamentos mencionados acima. Na tarefa de LAM os animais AAV8-Cre não apresentaram déficits, tendo comportamento semelhante ao controle. No entanto, similarmente ao animais VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox, durante o teste reverso foram observados prejuízos na aquisição e retenção no LAM. Posteriormente, nestes animais, foi realizada a tarefa de PAL. Nessa tarefa, foi observada uma correlação entre os níveis da proteína VAChT e a performance dos animais. Os níveis da proteína VAChT foram medidos no hipocampo e córtex dos animais por Western Blotting. Ainda, foram realizadas as tarefas de memória de trabalho na tarefa de LAM e de alternações espontâneas. Em ambas as tarefas tanto os animais VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox ,quanto os animais AAV8-Cre, apresentaram prejuízos na memória de trabalho. No capítulo 3 desta tese, foram avaliados aspectos da atividade locomotora nestes animais com deleção da proteína VAChT no prosencéfalo basal ou seletivamente na via septo-hipocampal. Para esse objetivo,tanto os animais VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox quanto os animais AAV8-CRE foram submetidos ao teste de campo aberto. Neste teste, os animais VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox apresentaram um aumento na atividade locomotora em relação aos controles VAChTflox/flox. Entretanto, nos animais AAV8-CRE não foram observadas alterações na atividade locomotora. Posteriormente a atividade locomotora durante o período de 24h foi avaliada, neste período os animais VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox apresentaram um aumento da atividade locomotora durante a noite. Em conclusão, essa tese mostrou que a transmissão colinérgica, especialmente através da via septo hipocampal, é crucial para o aprendizado reverso na tarefa de LAM e para o bom desempenho da tarefa de PAL, além de ter importância na memória de trabalho, bem como tem um papel importante no controle da atividade locomora provavelmente mediado pela transmissão cortical.

The present PhD thesis had as the main aim understands how the cholinergic tone influences the cognitive function and behavioural aspects in mice. In the Chapter 1, a review concerning the populations of cholinergic, gabaergic and glutamatergic neuron of the medial septum and, their modulation in hippocampal function and aversive learning was performed. In the Chapter 2, cognitive aspects such as, spatial memory and working memory were studied using VAChT mutant mice. To understand the cholinergic role in these aspects, VAChT flox/flox mice were interbreed with VAChTNkx2.1-Cre mice to generate the VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox mouse line.VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox mouse line does not express VAChT in the basal forebrain, compromising the ACh release. In this work, the animals were submitted to different behavioural tasks; initially the spatial memory was evaluated in the Morris water maze task (MWM). In this task, no alteration in the acquisition and retention in the spatial memory were observed. However, when the reversal test, in which the platform in transferred to the opposite quadrant, was performed the VAChTNkx2.1-Cre flox/flox animals displayed impairment in spatial memory acquisition and retention. Hereinafter, these animals were tested in the PAL task, a touchscreen task to evaluate the spatial memory, displaying impairments in the acquisition of the task. Moreover, the capacity to develop LTP was also tested in vivo, although these animals have the capacity to develop the LTP they cannot sustain it, as a decay is observed in the late phase. To evaluate the participation of cholinergic septum hippocampal transmission in the observed deficits, animals with the selective deletion of VAChT in the hippocampus were evaluated. To that purpose, VAChTflox/flox mice were injected with AAV8 viral vector containing the CRE or GFP transgene in the medial septum. These animals were tested in the same aforementioned behavioural tasks. In the MWM the AAV8-Cre animals did not present alterations having a similar behaviour as the controls whereas, during the reversal task, similarly to VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox mice, impairment in the acquisition and retention in MWM was observed. Subsequently, the PAL task was performed in these animals. In this task a positive correlation between the level of the protein VAChT and the performance in the task was observed. In addition, the VAChT levels were measured in the hippocampus and cortex through western blotting. Further on,the animals were submitted to tasks to evaluate the working memory performance in the MWM and in the spontaneous alternations. In the tasks, both VAChTNkx2.1-Cre4 flox/flox and the AAV8-Cre animals showed impairments in working memory. In the Chapter 3, locomotor activity aspects were evaluated in VAChT deleted mice for the basal forebrain or selectively in the hippocampus. For this purpose, both VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox and AAV8-CRE animals were submitted to the open field task. In this task, VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox showed an increase in the locomotor activity related to the VAChTflox/flox controls. However, in the AAV8-CRE animals no alterations were observed in the locomotor activity. In addition, the 24 h locomotor activity was evaluated. During this period the VAChTNkx2.1-Cre-flox/flox showed na increase in the locomotor activity through the dark period. In conclusion, this work demonstrated that the cholinergic tone, specifically in the hippocampus, is crucial for the reversal learning and for the optimum performance in the PAL task. Besides of being important for the working, also has an important role in the control of locomotor activity probably mediated by the cortical cholinergic transmission.