Avaliação de parâmetros bioquímicos e comportamentais em peixe-zebra (Danio rerio) : uma abordagem sobre o sistema purinérgico, colinérgico e efeitos promovidos pela taurina no modelo de exposição aguda ao etanol

Abstract

O peixe-zebra (Danio rerio) é um pequeno teleósteo pertencente à família Cyprinidae, o qual vem sendo estudado em diferentes áreas científicas. Essa espécie apresenta genes evolutivamente conservados, diversos sistemas de neurotransmissão já caracterizados e um amplo repertório comportamental , os quais podem ser modulados por diversas drogas. Portanto, a presente tese tem por objetivo estudar parâmetros bioquímicos em peixe-zebra com ênfase nos sistemas de sinalização purinérgico e colinérgico, bem como avaliar o comportamento de animais submetidos à tarefa do open tank e investigar os efeitos promovidos pelo tratamento com taurina no modelo de exposição aguda ao etanol. Nós demonstramos que o tratamento agudo (1h) com taurina nas concentrações de 150 e 400 mg/L aumentou a hidrólise de AMP e levou a uma diminuição significativa na desaminação de adenosina em membranas cerebrais, sendo que o último efeito também foi observado nos ensaios in vitro. Entretanto, não foram observados efeitos sobre a hidrólise dos nucleotídeos tri e difosfatados, promovida pelas NTPDases. Estudos relacionados à hidrólise dos nucleotídeos ATP e ADP em cérebro, fígado e coração de peixe-zebra demonstraram um perfil diferencial nos respectivos tecidos. O efeito distinto promovido por inibidores apontou que diferentes membros das NTPDases poderiam estar contribuindo para a atividade enzimática detectada, o que foi sugerido por estudos de bioinformática e ensaios de expressão gênica. Além disso, verificamos que, no modelo de exposição aguda ao etanol, a taurina foi capaz de prevenir as alterações promovidas pelo álcool sobre a atividade da AChE e das defesas antioxidantes enzimáticas. Contudo, o pré-tratamento com taurina demonstrou ser mais efetivo na prevenção do estresse oxidativo, visto que, diferentemente do co-tratamento, aumentou o conteúdo total de tióis reduzidos cerebral e diminuiu o dano lipídico. A fim de caracterizar o repertório comportamental espaço-temporal dos animais no teste do open tank, nós elaboramos um protocolo que avaliava o efeito do confinamento prévio a estímulos naturalísticos (ambientes claro, escuro e transparente). Os resultados demonstraram que os peixes previamente confinados em um ambiente naturalmente aversivo (claro) apresentaram uma habituação intrasessão mais rápida em comparação aos grupos escuro e transparente, avaliada pelas transições e tempo de permanência na região superior do aparato. O perfil exploratório espaço-temporal foi analisado através de plots representativos, sendo proposto um etograma descritivo para a tarefa do open tank. A partir do repertório comportamental determinado, o efeito promovido pelo pré-tratamento com taurina nas alterações comportamentais induzidas pelo etanol foi investigado. Nossos achados demonstraram que o etanol diminuiu a atividade locomotora dos animais, sendo que as concentrações de taurina testadas (42, 150 e 400 mg/L) preveniram essa modificação. Contudo, o pré-tratamento com 150 mg/L de taurina não preveniu as alterações na exploração da área superior do aparato, sugerindo que diferentes mecanismos poderiam estar envolvidos na resposta comportamental observada. Em suma, nossos resultados possibilitam uma maior compreensão das respostas neuroquímicas e comportamentais em peixe-zebra, contribuindo para novas estratégias relacionadas a estudos translacionais.

The zebrafish (Danio rerio) is a small teleost fish that belongs to the Cyprinidae family, which has been studied in different scientific areas. This species has evolutively conserved genes, several neurotransmitter systems characterized, and a wide behavioral repertoire, which may be modulated by distinct drugs. Thus, this thesis aims to study biochemical parameters in zebrafish, emphasizing the purinergic and cholinergic signaling, as well as to evaluate the behavior of animals in the open tank task and to investigate the effects of taurine treatment in the acute ethanol exposure model. We showed that acute taurine treatment (1h) at 150 and 400 mg/L increased the AMP hydrolysis and significantly decreased the adenosine deamination in brain membranes. The latter effect was also observed in the enzyme assays performed in vitro. However, the tri and diphosphonucleoside hydrolysis promoted by NTPDases was unaffected by taurine. Studies related to ATP and ADP hydrolysis in zebrafish brain, liver, and heart demonstrated a differential profile in the respective tissues. The distinct effect promoted by inhibitors pointed that different NTPDase members could play a role in the enzyme activity detected, as suggested by bioinformatic analysis and gene expression assays. Moreover, we observed that, in the acute ethanol exposure model, taurine prevents the alterations induced by ethanol in AChE and in enzymatic antioxidant defenses activities. However, taurine pretreatment has shown to be more effective in the prevention of oxidative stress, considering that, differently from the cotreatment, it increased the total reduced thiol content and decreased lipid peroxidation in zebrafish brain. To characterize the spatio-temporal behavioral repertoire of animals subjected to the open tank task, we described a protocol which evaluated the effect promoted by the previous confinement using natural stimuli (bright, dark, and transparent environments). The results showed that fish previously confined into an aversive environment (brightly one) presented a faster intra-session habituation response when compared to dark and transparent groups, evaluated by transitions and time spent in the top area of the tank. The spatio-temporal exploratory profile was assessed by representative plots with the proposal of a descriptive ethogram to the behavioral task. Considering these behaviors, the effect promoted by taurine pretreatment on the behavioral changes induced by ethanol was investigated. Our findings demonstrated that ethanol significantly decreased the locomotor activity and that the taurine concentrations tested (42, 150, and 400 mg/L) prevented this modification. Nevertheless, the pretreatment with 150 mg/L taurine did not prevent the alterations on the exploratory profile for the top area of apparatus, suggesting that different mechanisms could be involved in the behavioral response observed. In conclusion, our data help to a better understanding of the neurochemical and behavioral responses in zebrafish, contributing for new strategies related to translational studies.