Systemic treatment with cannabidiol in high- and low-freezing Carioca rats in the chronic pain model: evaluation of pain, anxiety and BDNF expression in brain areas

Estudos epidemiológicos mostraram que o transtorno de ansiedade generalizada (TAG) e a dor crônica são doenças altamente prevalentes e debilitantes. Concomitante a estes estudos, pacientes com TAG apresentam alta suscetibilidade de apresentarem quadros de dor crônica. Neste cenário, é crescente a incidência de estudos acerca dos mecanismos neurobiológicos responsáveis por esta relação entre dor e ansiedade. Apesar de serem sistemas independentes, existe sobreposição dos substratos neurais correspondentes a ansiedade e a dor, dentre eles: o hipocampo, a amígdala, o córtex cingulado anterior. Além disso, estudos sugerem que nesta interação ocorra significativa ação da neuroplasticidade. Contudo, os mecanismos neurobiológicos responsáveis por esta ação ainda não são bem conhecidos. Um meio válido de se estudar estes mecanismos se dá através do uso de modelos animais, através da pesquisa pré-clínica. Para investigar processos da neuroplasticidade na modulação nociceptiva, o sistema canabinóide atua modulando aspectos sensoriais-discriminativos e afetivosmotivacionais da dor e também da ansiedade. Deste modo, este estudo terá como objetivo avaliar possíveis interações da dor crônica neuropática em um modelo animal de ansiedade de medo contextual (modelo de TAG), os ratos das linhagens Cariocas de alto e baixo congelamento. Assim como, analisar os efeitos do tratamento sistêmico crônico com canabidiol (CBD) neste protocolo experimental de comorbidade. Para tal, foram realizados dois protocolos, o primeiro teve como principal objetivo avaliar a dor crônica nesses animais em seus multiplos aspectos, assim como o efeito do tratamento com canabidiol. Enquanto que o segundo, foi avaliar o nivel de ansiedade neste modelo animal. Em ambos, os ratos foram avaliados quanto aos aspectos sensório-discriminativos (teste de von Frey, acetona e placa quente) antes da lesão por constrição crônica do nervo isquiático (CCI) ou não (SHAM) e nos dias 13 e 23 após a cirurgia. O tratamento crônico com CBD (5 mg/kg diários) foi utilizado por dez dias, iniciando-se no 14º dia de pós-operatório. O teste de campo aberto do dia 22 também avaliou a locomoção e o comportamento do tipo ansioso. No primeiro, foi realizado o teste de paradigma de fuga/esquiva ao local (PEAP) no 24ª dia. E no protocolo 2, os animais foram condicionados ao medo contextual (CMC) antes da CCI, e após o tratamento crônico com CBD avaliados no reteste de medo condicionado (RMC). No primeiro estudo, o tratamento com CBD teve um efeito anti-alodínico no limiar mecânico e térmico em todas as linhagens; porém esses efeitos foram menores nas linhagens CAC e CBC. Considerando a avaliação emocional, observamos um efeito ansiolítico em CTL+CCI e CAC+CCI após o tratamento com CBD e aumento da mobilidade em ratos CBC+SHAM. Desse modo, no segundo estudo o tratamento com CBD foi observado que para além dos resultados vistos anteriormente, quando nesse protocolo com CMC, que a linhagem CAC apresentou menor recuperação do efeito anti-alodínico do CBD quando comparada as demais linhganes nos testes nociceptivos. Além disso, no RMC o efeito ansiolitico do CBD foi observado em todas as linhagens e em todos os grupos experimentais, com exceção do grupo CAC+CCI. Na análise bioquímica, quando avaliada a expressão do fator neurotrófico do cérebro (BDNF), no protocolo 1 observamos que os ratos CBC e CAC com CCI tratados com CBD mostraram aumento do nível de BDNF no hipocampo dorsal (HD) e o tratamento com CBD reverteu essa condição. O mesmo ocorreu em CTL quando no hipocampo ventral (HV) e em CAC n córtex cingulado anterior (ACC). O tratamento com CBD reverteu diferenças nos níveis basais das linhagens, como visto na amígdala (AMG). Enquanto que no protocolo 2, observamos uma condição de redução dos níveis de BDNF nas linhagens de extremos de ansiedade na estrutura do HD, o mesmo não ocorre em CTL. Ainda, nos ratos CTL+CCI tratados com CBD apresentraram redução da expressão de BDNF, e ratos CAC+SHAM tratados com CBD mostraram aumento nos níveis de BDNF. Na estrutura do HV não foi observado diferenças. Esses resultados sugerem que os efeitos mecânicos anti-alodínicos e emocionais do CBD podem depender do nível de ansiedade, assim como também seus níveis de BDNF nas estruturas analisadas.Epidemiological studies have shown that generalized anxiety disorder (GAD) and chronic pain are highly prevalent and debilitating diseases. Concomitant to these studies, patients with GAD are highly susceptible to chronic pain. In this scenario, the incidence of studies on the neurobiological mechanisms responsible for this relationship between pain and anxiety is increasing. Despite being independent systems, there is overlap in the neural substrates corresponding to anxiety and pain, including: the hippocampus, the amygdala, and the anterior cingulate cortex (ACC). Furthermore, studies suggest that significant neuroplasticity action occurs in this interaction. However, the neurobiological mechanisms responsible for this action are not yet well known. A valid way to study these mechanisms is through the use of animal models, through preclinical research. To investigate neuroplasticity processes in nociceptive modulation, the cannabinoid system acts by modulating sensory-discriminative and affective-motivational aspects of pain and also anxiety. Therefore, this study will aim to evaluate possible interactions of chronic neuropathic pain in an animal model of contextual fear anxiety (GAD model), rats from the Carioca high and low freezing strains. As well as, analyze the effects of chronic systemic treatment with cannabidiol (CBD) in this experimental comorbidity protocol. To this end, two protocols were carried out, the first of which had the main objective of evaluating chronic pain in these animals in its multiple aspects, as well as the effect of treatment with cannabidiol. While the second was to evaluate the level of anxiety in this animal model. In both cases, the rats were evaluated for sensory-discriminative aspects (von Frey test, acetone and hot plate) before injury due to chronic constriction of the sciatic nerve (CCI) or not (SHAM) and on days 13 and 23 after surgery. Chronic treatment with CBD (5 mg/kg daily) was used for ten days, starting on the 14th postoperative day. The open field test on day 22 also assessed locomotion and anxiety-like behavior. In the first, the escape/avoidance paradigm test (PEAP) was performed on the 24th day. And in protocol 2, the animals were contextual fear conditioned (CMC) before CCI, and after chronic treatment with CBD evaluated in the fear conditioned retest (RMC). In the first study, CBD treatment had an antiallodynic effect on mechanical and thermal threshold in all strains; however, these effects were smaller in the CHF and CLF lines. Considering the emotional evaluation, we observed an anxiolytic effect in CTL+CCI and CHF+CCI after CBD treatment and increased mobility in CLF+SHAM rats. Thus, in the second study, treatment with CBD, it was observed that, in addition to the results seen previously, when in this protocol with CMC, the CHF lineage showed less recovery of the antiallodynic effect of CBD when compared to the other lines in nociceptive tests. Furthermore, in RMC the anxiolytic effect of CBD was observed in all strains and in all experimental groups, with the exception of the CHF+CCI group. In the biochemical analysis, when evaluating the expression of brain neurotrophic factor (BDNF), in protocol 1 we observed that CLF and CHF rats with CCI treated with CBD showed an increase in the level of BDNF in the dorsal hippocampus (HD) and treatment with CBD reversed this condition. The same occurred in CTL when in the ventral hippocampus (HV) and in CHF in the anterior cingulate cortex (ACC). CBD treatment reversed differences in basal lineage levels, as seen in the amygdala (AMG). While in protocol 2, we observed a condition of reduced BDNF levels in lineages with extreme anxiety in the HD structure, the same does not occur in CTL. Furthermore, CTL+CCI rats treated with CBD showed a reduction in BDNF expression, and CHF+SHAM rats treated with CBD showed an increase in BDNF levels. No differences were observed in the structure of the HV. These results suggest that the anti-allodynic and emotional mechanical effects of CBD may depend on the level of anxiety, as well as its levels of BDNF in the structures analyzed