Estrés crónico controlable durante la adolescencia. Impacto sobre la respuesta endocrina, conductual y el sistema nervioso central

Abstract

Encara que l’exposició a estrès pot tindre conseqüències negatives, factors com l’edat o el tipus de situació estressant poden modular el seu impacte. Les edats primerenques, incloent l’adolescència, amb un sistema nerviós encara en desenvolupament, son especialment sensibles a l’estrès. Durant l’adolescència canvia el sistema dopaminèrgic i les seues relacions funcionals amb el còrtex prefrontal medial (mPFC) i l’estriat, àrees claus en la detecció de la possibilitat de control sobre situacions d’estrès i les seues conseqüències. En animals adults, la possibilitat d’exercir control en situacions d’estrès redueix el seu impacte negatiu i protegeix davant futures exposicions. No obstant, l’influencia de la controlabilitat en les conseqüències de l’exposició a estrès durant l’adolescència ha sigut poc estudiada. En la present tesi estudiem l’impacte diferencial de la controlabilitat en rates mascle Sprague-Dawley exposades a estrès crònic entre els dies 27 i 48 (etapa prepuberal i pospuberal). Els animals es van assignar a tres grups: (i) estrès controlable (CST), que podien evitar/escapar de xocs elèctrics en una tasca d’evitació activa en dos sentits (TWAA) en una caixa llançadora; (ii) estrès incontrolable (UST), exposats al mateix temps de xoc que el CST, però sense que la seua conducta pogués prevenir l’aparició del xoc; i (iii) sense estrès (NS), exposats a la caixa llançadora sense rebre xocs elèctrics. Es van realitzar 8 sessions distribuïdes de forma irregular. En els grups CST i UST es va observar un increment similar respecte al grup NS dels nivells de corticosterona en pèl, un indicador de la quantitat total de corticosterona alliberada durant el període d’estrès. D’altra banda, la sensibilització a curt termini de la resposta de l’eix hipotàlem-hipofisiari-adrenal (HPA) a nous estímuls estressants va ser més evident en el grup UST que en el CST, així com va ser l’impacte negatiu sobre la interacció social. En ambdós grups d’estrès es va incrementar d’igual forma les estratègies d’afrontament actiu en la tasca de natació forçada (FST). Aquests canvis en conducta no es van reflectir al patró general d’activació del sistema nerviós central en resposta a la FST, valorat mitjançant l’expressió del c-fos, però sí al patró d’activació de les dues poblacions neuronals principals de l’estriat, observant-se un major nivell d’activació de la població neuronal que expressen el receptor de dopamina D1 en els grups d’estrès respecte al NS. A més, la controlabilitat va alterar l’impacte dels antagonistes selectius D1 o D2, incrementant-los en los UST i reduint-los en los CST. Finalment, estudiem si l’estrès adolescent havia afectat de forma diferencial a l’expressió basal de dos gens d’expressió primerenca: ∆FosB, un marcador d’activació crònica, i Arc, un marcador de plasticitat sinàptica. Respecte al primer només es va observar un increment en el lateral septum, similar en ambdós grups d’estrès, en tant que es va observar un descens de Arc en la mPFC i a l’estriat, que va ser més evident en mPFC en el grup CST. Atès que les dades anteriors indicaven que l’impacte de l’exposició a xocs i la controlabilitat eren moderats, decidim estudiar els efectes en el cep de rata Long-Evans, que son més sensibles al condicionament de por associat a xocs elèctrics. Les rates Long-Evans mostraren més dificultats per aprendre la tasca TWAA, una sorprenent major activació de l’eix HPA en el grup CST respecte al UST durant la tasca, nivells molt elevats de condicionament de por a llarg termini i signes de anhedonia (valorada pel consum de sacarina), però van ser menys sensibles a l’estrès en altres aspectes, demostrant la importància de les diferències individuals.

Si bien la exposición a estrés puede tener consecuencias negativas, factores como la edad o el tipo de situación estresante pueden modular su impacto. Las edades tempranas, incluyendo la adolescencia, con un sistema nervioso aún en desarrollo, son especialmente sensibles al estrés. Durante la adolescencia cambia el sistema dopaminérgico y sus relaciones funcionales con la corteza prefrontal medial (mPFC) y el estriado, áreas claves en la detección de la posibilidad de control sobre situaciones de estrés y sus consecuencias. En animales adultos, la posibilidad de ejercer control en situaciones de estrés reduce su impacto negativo y protege frente a futuras exposiciones. Sin embargo, la influencia de la controlabilidad en las consecuencias de la exposición a estrés durante la adolescencia ha sido poco estudiada. En la presente tesis estudiamos el impacto diferencial de la controlabilidad en ratas macho Sprague-Dawley expuestas a estrés crónico entre los días 27 y 48 (etapa prepuberal y pospuberal). Los animales se asignaron a tres grupos: (i) estrés controlable (CST), que podían evitar/escapar de choques eléctricos en una tarea de evitación activa en dos sentidos (TWAA) en una caja lanzadera; (ii) estrés incontrolable (UST), expuestos al mismo tiempo de choque que el CST, pero sin que su conducta pudiese prevenir la aparición del choque; y (iii) sin estrés (NS), expuestos a la caja lanzadera sin recibir choques eléctricos. Se realizaron 8 sesiones distribuidas de forma irregular. En los grupos CST y UST se observó un incremento similar respecto al grupo NS de los niveles de corticosterona en pelo, un indicador de la cantidad total de corticosterona liberada durante el periodo de estrés. Sin embargo, la sensibilización a corto plazo de la respuesta del eje hipotálamo-hipofisario-adrenal (HPA) a nuevos estímulos estresantes fue más evidente en el grupo UST que en el CST, como lo fue el impacto negativo sobre la interacción social. En ambos grupos de estrés se incrementó de igual forma las estrategias de afrontamiento activo en la prueba de natación forzada (FST). Estos cambios en conducta no se reflejaron en el patrón general de activación del sistema nervioso central en respuesta a la FST, valorado mediante la expresión de c-fos, pero sí en el patrón de activación de las dos poblaciones neuronales principales del estriado, observándose un mayor nivel de activación de la población neuronal que expresan el receptor de dopamina D1 en los dos grupos de estrés respecto al NS. Además, la controlabilidad alteró el impacto de los antagonistas selectivos D1 o D2, incrementándolos en los UST y reduciéndolos en los CST. Finalmente, estudiamos si el estrés adolescente había afectado de forma diferencial a la expresión basal de dos genes de expresión temprana: ∆FosB, un marcador de activación crónica y Arc, un marcador de plasticidad sináptica. Respecto al primero solo se observó un incremento en el lateral septum, similar en ambos grupos de estrés, en tanto que se observó un descenso de Arc en la mPFC y en el estriado, que fue más evidente en mPFC en el grupo CST. Dado que los datos anteriores indicaban que el impacto de la exposición a choques y la controlabilidad eran moderados, decidimos estudiar los efectos en la cepa de rata Long-Evans, que son más sensibles al condicionamiento del miedo asociado a choques eléctricos. Las ratas Long-Evans mostraron más dificultades para aprender la tarea TWAA, una sorprendente mayor activación del eje HPA en el grupo CST respecto al UST durante la tarea, niveles muy elevados de condicionamiento del miedo a largo plazo y signos de anhedonia (valorada por el consumo de sacarina), pero fueron menos sensibles al estrés en otros aspectos, demostrando la importancia de las diferencias individuales.

Although being exposed to stress may have negative consequences, there are some factors that could modulate them, as the age of the individual or the characteristics of the stressor. Early ages, including adolescence, when the nervous system is in development, are especially sensitive to stress exposure. During adolescence substantial changes take place in the dopaminergic system as well as in the functional connection between the medial prefrontal cortex (mPFC) and the striatum, which are key areas in the detection the availability of control over stressful situations. In adult animals, being able to control a stressor blunts its negative consequences and protects towards new exposures. However, the influence of controllability in the consequences of exposure to stress during adolescence has been poorly studied. In the present work, male Sprague-Dawley rats were exposed to chronic stress from day 27 to 48 (pre- and post- adolescence), in order to study the mediation of control. Animals were assigned to three groups: (i) controllable stress group (CST), which could avoid/escape footshocks in a two-way active avoidance task in a shuttle-box (TWAA); (ii) uncontrollable stress group (UST), which received the same amount of shock as CST, but without contingency between their behaviour and the shock appearance and (iii) no-stress group (NS), exposed to the shuttle-box without receiving footshocks. They were exposed to 8 sessions irregularly distributed. Hair corticosterone, which is an indicator of total corticosterone released during the period of stress exposure, was equally elevated in the CST and UST groups compared to the NS group. However, hypothalamic-pituitary-adrenal axis (HPA) short-term sensitization to new stressors was evident in UST but not in the CST group, as were the negative consequences over social interaction. Both groups exposed to stress increased active coping strategies in the forced swimming test (FST). These behavioural changes were not reflected in the general activation pattern of the central nervous system in response to FST, which was assessed by analysis of c-fos expression. Nevertheless, the neuronal population expressing D1 dopamine receptor in the medial striatum was more activated in the stressed groups than in the NS. In addition, controllability altered the effects of selective dopamine antagonists D1 or D2, which were increased in the UST group and reduced in the CST. Finally, we analysed the basal expression of two immediate early genes: ∆FosB, a stress chronic activation marker, and Arc, a synaptic plasticity marker. The former was only increased in the lateral septum by stress without differences due to controllability, whereas the latter was reduced in the mPFC and the striatum, being more evident in the CST than in the UST group in the mPFC. Because the abovementioned data suggested that the effects of footshocks and controllability were moderated, we decided to study this paradigm in Long-Evans rats, which are more susceptible to fear conditioning associated to footshocks. They had more difficulties to learn the TWAA than Sprague-Dawley, a greater HPA axis activation in the CST than in the UST group during the task, high levels of fear conditioning at the long-term and anhedonia (evaluated by saccharine consumption). However, they were less sensitive to stress in other aspects, remarking the relevance of individual differences.