La citicolina y el ejercicio físico revierten el déficit de memoria de reconocimiento de objetos en ratas con daño cerebral traumático

Abstract

El daño cerebral traumático (TBI) es una de las principales causas de discapacidad a largo plazo de origen neurológico, especialmente entre la población joven. El TBI puede inducir déficits cognitivos, además de alteraciones motoras y sensoriales. El principal objetivo del presente trabajo es estudiar si dos tratamientos diferentes, la citicolina (difosfato de citidina de colina) y el ejercicio físico voluntario, que parecen tener efectos neuroprotectores y neurorreparadores, pueden reducir los déficits en la memoria de reconocimiento de objetos inducidos por impacto cortical controlado (CCI), un modelo animal de TBI, y si la combinación de ambos tratamientos tiene un mayor efecto que cada tratamiento por separado. Se utilizaron un total de 89 ratas albinas macho de la cepa Sprague-Dawley, a las que se intervino quirúrgicamente para generar una lesión por CCI, o una lesión falsa (operación sham). Las ratas recibieron una inyección i.p. de citicolina (200 mg/kg) o de vehículo durante 5 días consecutivos. La primera administración tuvo lugar 4 horas después de la operación. Después de la última administración de citicolina o vehículo, los animales fueron asignados a los grupos de ejercicio o sedentarios. Las ratas de los grupos con ejercicio tuvieron libre acceso a una rueda de actividad durante 19 días antes de las pruebas de memoria a 3 horas y a 24 horas de la tarea de reconocimiento de objetos. Tras los procedimientos conductuales y con el fin de evaluar el tamaño de la lesión, los cerebros fueron procesados para la tinción con violeta de cresilo. Para estudiar la proliferación y la neurogénesis en el giro dentado del hipocampo, se realizaron pruebas inmunohistoquímicas de bromodeoxiuridina (BrdU) y de doblecortina (DCX). El TBI deterioró la memoria de reconocimiento de objetos a 3 y 24 horas. La citicolina revirtió el déficit de memoria a 3 horas, pero no a 24 horas. En cambio, el ejercicio físico revirtió el déficit de memoria a 24 horas pero no a 3 horas. Este efecto sólo fue observado en ratas tratadas con vehículo pero no en ratas que recibieron inyecciones de citicolina. El análisis macroscópico del tejido cerebral mostró que el ejercicio físico, pero no la citicolina, redujo el efecto del CCI en el tejido cerebral. Específicamente, redujo la pérdida de tejido hipocampal y la expansión de los ventrículos, pero sólo en los animales que no recibieron citicolina. Cuando estudiamos el efecto de los tratamientos en la proliferación celular (células BrdU+) y en la neurogénesis (células con doble marcaje BrdU+/DCX+), encontramos que las ratas lesionadas que recibieron el tratamiento de ejercicio físico mostraron un incremento en el número de células BrdU+ y BrdU+/DCX+ en ambos hemisferios cerebrales. La citicolina no tuvo ningún efecto ni en la proliferación ni en la neurogénesis, y bloqueó los efectos del ejercicio. Los resultados ponen de manifiesto diferencias en los efectos cognitivos de la citicolina y el ejercicio físico. La citicolina actúa sobre procesos de memoria a más corto plazo, que parecen ser independientes de la neurogénesis en el hipocampo, y el ejercicio actúa sobre procesos de memoria a largo plazo, que parecen estar relacionados con la neurogénesis en el hipocampo. Aunque sólo hemos encontrado efectos neuroreparadores del ejercicio físico, el hecho de que la citicolina facilitó la retención a 3 horas sugiere que esta sustancia podría ejercer etsos efectos beneficiosos en otras regiones relacionadas con la memoria de reconocimiento de objetos. No obstante, es importante destacar que la citicolina parece interactuar negativamente con el ejercicio, y esto debería tenerse en cuenta en los tratamientos clínicos. Son necesarios más estudios para intentar establecer pautas de administración conjunta de ambos tratamientos que permitan obtener mayores beneficios que cuando se utilizan estos tratamientos por separado.

Traumatic brain injury (TBI) is one of the leading causes of long-term disablement of neurological origin, especially in young people. Besides motor and sensory impairment, TBI can induce disabling deficits on cognitive functions. The main purpose of the present work was to study whether two different treatments, citicoline (cytidine diphosphate-choline) and voluntary physical exercise, that seems to have neuroprotective and neurorestorative effects, can reduce the memory deficits induced by controlled cortical impact, an animal model of TBI, on object recognition memory, and whether both treatments combined have a greater effect than any of the treatment separately. Eighty-nine male Sprague Dawley rats were either sham-operated or subjected to controlled cortical impact injury. The rats received i.p. injections of either citicoline (200 mg/kg) or vehicle on 5 consecutive days. The first injection took place 4 hours after surgery. After the last citicoline injection, the animals were divided into sedentary or exercise groups. Exercise rats had free access to a running wheel for 19 days before being tested for short-term (3 hours) and long-term (24 hours) object recognition memory. After completing the behavioural tests, the brains were processed for cresyl violet to evaluate the lesion volume, and for bromodeoxyuridine (BrdU) and doublecortin (DCX) to study cell proliferation and neurogenesis in the dentate gyrus (DG) of the hippocampus. TBI induced a severe deficit in object recognition memory at both times tested. Citicoline reverted short-term, but not long-term, recognition memory deficits. In contrast, physical exercise reverted long-term, but not short-term, recognition memory deficit, but this effect was only found in vehicle-treated rats, and not in citicoline-treated animals. Along with these behavioral results, a macroscopic analysis of the cerebral tissue showed that exercise, but not citicoline, reduced the effect of the lesion on the cerebral tissue. Specifically, it reduced lost of hippocampal tissue and the expansion of the ventricle volume. Exercise had this effect only in those animals that did not received citicoline. When we studied the effect of the treatments on cell proliferation (BrdU+ cells) and neurogenesis (double-labeled BrdU+/DCX+ cells), we found that lesioned rats that received the exercise treatment showed an increase in the number of BrdU+ cells and BrdU+/DCX+ cells on both cerebral hemispheres. Citicoline did not have any effect on cell proliferation and neurogenesis, but blocked the effect of exercise. These results point to a different profile of cognitive effects of citicoline and physical exercise, the first acting on a shorter term memory process, that seems to be independent of neurogenesis in the hippocampus, and the latter on long-term memory, with an improving effect that seems related to neurogenesis in the hippocampus. Although we have only observed neuroprotective and neurorestorative effects on hippocampus related to exercise, the fact citicoline improved 3 hours retention session suggest that this compound could have these beneficial effects on other region related to object recognition memory. Nonetheless, it is important to note that citicoline seems to interact negatively with exercise, and this should be taken into account for clinical treatments. More studies are needed to try to find a way to use both treatment.