Impact of subconvulsive doses of pentylenetetrazole in the zebrafish ("Danio rerio") immature brain

Orientador: Claudia Vianna Maurer MorelliDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências MédicasResumo: "Danio rerio", popularmente conhecido como zebrafish, tem sido amplamente utilizado na pesquisa cientifica nos últimos anos, e hoje, é reconhecido como modelo para estudos no campo das epilepsias, principalmente, como modelo agudo de crise epiléptica. Apesar disso, não há indicação na literatura de que o zebrafish possa se tornar cronicamente epiléptico. O desenvolvimento de um modelo crônico de crises epilépticas em zebrafish oferece novas oportunidades de investigação dadas as vantagens desse pequeno animal para estudos celulares, moleculares e triagem de drogas, podendo assim, contribuir para melhor compreensão dos mecanismos de epileptogênese. Dessa forma, o principal objetivo deste estudo foi investigar a capacidade de um cérebro imaturo de zebrafish tornar-se cronicamente epiléptico a partir de estímulos químicos subsequentes do agente convulsivante pentilenotetrazol (PTZ) em dose sub convulsivante (7,5mM). Para esse fim foram realizadas investigações em diferentes idades durante o tratamento: (i) analises comportamentais, (ii) investigação eletrográfica, por meio de um sistema custo-efetivo in house, (iii) a análise do perfil de transcrição de cinco genes previamente relacionados à epilepsia (il1b, bdnf, kalrn, fosb e c-fos) por meio da técnica de RTqPCR e (iv) a resposta comportamental após doses convulsivantes de PTZ 15mM. Nossos resultados mostraram que o tratamento com doses subconvulsivantes de PTZ alteraram significantemente o comportamento dos animais, que apresentaram maior atividade de nado. Não houve alteração significativa nos padrões de expressão dos genes avaliados. O setup para eletrografia custo efetivo foi implementado de forma efetiva e com a adição de registro em vídeo em tempo real ao registro eletrográfico (videoeletrografia), permitindo o registro eletrográfico de larvas de 5dpf, 9dpf e 16dpf. Nesse estudo propusemos um protocolo de imobilização e discutimos as vantagens e limitações da técnica. O tratamento subconvulsivante modificou a resposta do cérebro dos animais quando estes foram expostos a doses convulsivantes de 15mM, que passaram a apresentar maior número de crises epilépticas. Nossos resultados mostraram que o tratamento subconvulsivante, ao menos nessa janela de tratamento, modificou alguns parâmetros comportamentais, mas não foi suficiente para tornar o cérebro do zebrafish cronicamente epiléptico. Esses resultados indicam que o zebrafish pode apresentar caracteristicas que o tornam menos propenso a tornar-se cronicamente epiléptico, abrindo novas perspectivas de investigação na área das epilepsiasAbstract: "Danio rerio", popularly known as zebrafish, has been widely used in scientific research and is recognized as an important model for studies in the field of epilepsy, mainly as a model of epileptic seizures. Notwithstanding, there is no indication that the zebrafish brain can become chronically epileptic. Considering the main characteristics of the zebrafish to cellular and molecular studies as for drug screening, a chronical model of seizures would offer a great opportunity to investigate the mechanisms of epileptogenesis. Thus, the main objective of this study was to investigate whether the immature zebrafish brain can become chronically epileptic after subsequent chemical stimuli by using the pentilenotetrazole (PTZ) convulsant agent in a sub convulsive dose (7, 5mM). Investigations were carried out at different ages during treatment: (i) behavioral analysis, (ii) electrographic recordings by an in-house cost-effective system, (iii) transcription analyses of five previously related genes to epilepsy (il1b, bdnf, kalrn, fosb and c-fos) by the RTqPCR technique and (iv) threshold sensitization by exposing kindled animals to an unique convulsive dose (15mM PTZ). Our results showed that sub-convulsive doses of PTZ significantly altered the behavior of animals, which presented greater swimming activity; however, there was no significant change in the expression patterns of the evaluated genes. The setup for cost-effective electrography was implemented in an effective way and with the addition of video recording in real time to the electrographic record (video-electrography setup), allowing the electrographic recording of 5dpf, 9dpf, and 16dpf larvae. In this study, we proposed an immobilization protocol and discussed the advantages and limitations of the technique. Subconvulsive treatment modified the zebrafish brain response when they were exposed to convulsive doses of 15 mM, inducing a higher number of epileptic seizures in the previously treated animals. Our results showed that subconvulsive treatment, at least in this period of treatment, modified some behavioral parameters, but it was not enough to make the zebrafish brain chronically epileptic. These results indicate that zebrafish may present characteristics that make it less prone to become chronically epileptic, opening new perspectives of research in the area of epilepsyMestradoGenetica MedicaMestre em Ciências Médicas02-P-4565/20182014/15640-8 ; 2013/07559-3FAPESPCAPE