Efectos de la estimulación postnatal en el perfil cognitivo y emocional del modelo de ratón 3xTgAD para la enfermedad de Alzheimer

Abstract

El ratón triple-transgénico (3xTgAD), portador de los transgenes humanos PS1 M146V, APPSwe y Tau P301L para la Enfermedad de Alzheimer (EA) desarrolla de manera progresiva las patologías cerebrales de la EA con un perfil temporal y anatómico específico que reproduce el patrón que tiene lugar en el cerebro humano. Como parte del progreso en la caracterización y validación fenotípica de los ratones 3xTgAD como modelo animal de la EA, en la presente Tesis Doctoral se ha estudiado el perfil de síntomas no esencialmente cognitivos en diferentes estadios del desarrollo neuropatológico de estos animales trangénicos. Con este objetivo, se han estudiado los reflejos sensorimotores básicos, respuestas neofóbicas y ritmos circadianos de actividad motora, en ratones 3xTgAD de edades jóvenes (2 meses; estadio presintomático) y adultos (4 y 6 meses donde aparece acumulación de bata-amiloide intraneuronal), así como de edades más avanzadas (9, 12 y 15 meses; donde hay evolución progresiva y creciente de neuropatología beta-amiloide extracelular y de ovillos de proteína Tau). Los resultados, a todas las edades, indican que los ratones 3xTgAD presentan signos de neofobia incrementada y de hipoactividad motora basal, mientras que no evidencian problemas sensorimotores En un segundo estudio, se ha caracterizado el perfil cognitivo de ratones 3xTgAD de 4 meses de edad mediante la evaluación clásica de aprendizaje y memoria espacial en el laberinto acuático de Morris, al tiempo que se ha caracterizado el perfil emotivo mediante la medida de las respuestas conductuales en los test de Campo Abierto, la Tabla de 16 agujeros de Boissier, la Caja Blanca/Negra, el Laberinto en Cruz elevado, el Laberinto en túnel radial y la actividad exploratoria circadiana. Un objetivo esencial de este estudio ha sido, además, valorar la capacidad de la estimulación postnatal (durante los primeros 21 días de vida) para prevenir algunos de los déficits o alteraciones (cognitivas o/y emocionales) que presentan los ratones 3xTgAD de 4 meses. Los resultados obtenidos demuestran que estos animales presentan alteraciones cognitivas en el laberinto acuático de Morris a los 4 meses de edad, y una incrementada inhibición conductual en respuesta a la novedad, como reflejo de miedo/ansiedad. Se han hallado diferencias de género, tanto en los test que muestran emotividad como actividad locomotora, siendo los machos 3xTgAD los que muestran una menor conducta ansiosa y una hiperactividad motora (respecto a las hembras transgénicas). El tratamiento de Estimulación Postnatal tiende a reducir el miedo/ansiedad, así como la hiperactividad relativa de los ratones 3xTgAD. Asímismo, la estimulación postnatal reduce significativamente los déficits cognitivos, de aprendizaje espacial, que muestran los ratones 3xTgAD. En conclusión, los resultados replican los datos conductuales existentes en la literatura respecto a las fases iniciales de la neuropatología en ratón 3xTgAD y aportan nuevas evidencias sobre el perfil no cognitivo y emotivo de estos animales. Los resultados refuerzan también la hipótesis de que la beta-amiloide intraneuronal podría ser un marcador primario en el deterioro de la EA, así como que el tratamiento de Estimulación Postnatal presenta una capacidad protectora frente a los déficits cognitivos asociados a la enfermedad en etapas tempranas, además de efectos normalizadores de respuestas no cognitivas o emocionales.

The triple-transgenic mouse (3xTg_AD), harboring PS1M146V, APPswe,TauP301L human transgenes and mimicking many critical hallmarks of Alzheimer's Disease (AD), show a temporal profile and specific anatomical pattern that reproduces the neuropathological progression which occurs in the human AD brain. This mice model progressively develops memory deficits and behavioural and psychological symptoms of dementia (BPSD) at early ages, when no overt neuropathology is observed yet but intraneuronal amyloid Aβ-peptide (Aβ) has been described. The first aim of this thesis was to perform a behavioural screening of cognitive deficits and BPSD symptoms at several stages of development of these transgenic animals. We have assessed the basic sensorimotor abilities, neophobic responses and circadian rhythms of motor activity in 3xTgAD mice at young (2 months old), adult (4 and 6 months when only intraneuronal Aβ immunoreactivity has been described) and older ages (9, 12 and 15 months, where there are progressive and increased Aβ neuropathology and extracellular tangles of tau protein). The results indicate that, at all ages, 3xTgAD mice show signs of neophobia and baseline motor hypoactivity, whereas they show no evidence of sensorimotor problems. Likewise, we have characterized the behavioral phenotype of 3xTgAD mice at 4 months of age, including the assessment of cognitive processes as well as BPSD symptoms. Animals were tested for spatial learning and memory in the Morris water maze, while the non cognitive profile was characterized by measuring neophobia (“corner test” index measure), exploratory and emotional/anxiety-like behaviour (Open Field test), anxiety (dark-light box and plus-maze tests), exploration and novelty-seeking behaviors (Boissier’s 16 hole-board) and circadian spontaneus activity (activity cage and radial tunnel-maze tests). On the other hand, early postnatal handling (PH, tactile stimulation administered from postnatal days 1 to 21) is an early-life treatment known to produce profound and long-lasting behavioural and neurobiological effects. Emotionality, reactivity to stressors and exploratory behaviour as well as the functionality of several neurotransmitter systems can be enduringly altered by this procedure. The present study was also aimed at describing the long-lasting effects of PH on the behavioural profile (both cognitive and non-cognitive) of male and female 3xTgAD mice at early stages of the disease, i.e. at 4 months of age. The results obtained show that 3xTgAD mice displayed an impaired spatial learning capacity at 4 months of age as compared to controls. Likewise, we have found gender differences, with 3xTgAD males showing better spatial learning, less anxious behavior and higher levels of motor hyperactivity than 3xTgAD females. Moreover, PH treatment reduced the excessive hyperactivity observed in 3xTgAD males and attenuated anxiety in females. Remarcably, PH treatment improved the acquisition of spatial place learning in the Morris water maze and decreased (the excessive) swimming speed in 3xTgAD mice. Therefore, the results clearly indicate that postnatal handling may exert a preventive effect on both emotional and cognitive alterations which are characteristic of the 3xTgAD model of Alzheimer’s disease.