Neuronal and behavioral alterations after intake of N-ethylpentylone in CD-1 mice

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Grilo, Catarina Isabel Venda
Data de Publicação: 2022
Tipo de documento: Dissertação
Idioma: eng
Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
Texto Completo: http://hdl.handle.net/10451/63192
Resumo: Tese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.
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spelling Neuronal and behavioral alterations after intake of N-ethylpentylone in CD-1 miceSynthetic cathinonesN-ethylpentyloneNeuroinflammationNeurodegenerationBehaviorAddictionTeses de mestrado -2022Ciências da SaúdeTese de mestrado, Ciências Biofarmacêuticas, 2022, Universidade de Lisboa, Faculdade de Farmácia.As Catinonas Sintéticas (CSs) são um grupo de Novas Substâncias Psicoativas sintetizadas de modo a contornar a lei e escapar a toda a regulamentação associada a drogas ilícitas. Os seus principais consumidores consistem em adolescentes e jovens adultos frequentadores de festas noturnas. Os efeitos adversos destas substâncias já foram extensivamente incluídos em relatórios de intoxicação, e incluem nomeadamente taquicardia, psicose, desidratação, alterações comportamentais (particularmente agressividade), náuseas e vómitos, podendo culminar em morte. A N-etilpentilona (NEP) é uma das CSs mais recente, tendo sido reportada pela primeira vez na Europa em 2016. Deste modo, o seu perfil farmacocinético e toxicológico ainda estão por esclarecer. No entanto, já foram descritas as suas propriedades ansiolíticas, e que o seu mecanismo recai sobre a inibição de transportadores de monoaminas, especialmente de dopamina. Foram igualmente reportados efeitos secundários devido ao consumo de NEP semelhantes aos de outras CSs, o que reforça a importância da elucidação relativamente ao impacto de NEP na saúde pública. Esta tese foi então desenvolvida no âmbito de melhorar e aumentar o conhecimento das consequências comportamentais e neurológicas do consumo de NEP, particularmente em aprendizagem, memória, ansiedade, neuroinflamação, neurodegeneração e alterações nos sistemas de dopamina, noradrenalina e serotonina. Durante o plano de trabalhos pretendemos: 1) averiguar se a administração de NEP induziria efeitos aditivos; 2) comparar os efeitos de uma administração crónica versus uma administração aguda em regime de binge; 3) bem como avaliar as consequências do consumo agudo de NEP a longo prazo, até 6 meses depois da toma. Deste modo, usámos animais CD-1 com 1 mês de idade, para mimetizar a adolescência humana, divididos em 2 grupos. Estes grupos foram utilizados para comparar os efeitos de um regime crónico versus um agudo e pontual. Durante o regime crónico os animais foram injetados com uma solução salina, 4mg/kg, 8mg/kg ou 16mg/kg de NEP durante 4 dias consecutivos, enquanto para o regime agudo as administrações ocorreram num só dia, com duas injeções de solução salina ou 16mg/kg ou 32mg/kg de NEP, separadas por um intervalo de 2 horas (regime binge). Os animais em regime binge foram depois subdivididos em 3 subgrupos, sendo sacrificados 1 semana, 1 mês e 6 meses após o dia das injeções. Os testes comportamentais incluíram o Conditioned Place Preference (CPP) que nos permitiu avaliar as propriedades aditivas de NEP e foi realizado no grupo de administração crónica. Também executamos o Morris Water Maze (MWM) para analisar os défices em aprendizagem e em memória que o consumo de NEP pode causar, e finalmente o Marble Burying Test (MBT) como indicador de ansiedade. Após o sacrifício dos animais, avaliámos em cortes sagitais de encéfalo a neurodegeneração por marcação com Fluorojade-B, bem como a reactividade microglial e astrocitária, após imunohistochimica para Iba1 e GFAP, respetivamente, focando-nos essencialmente na área do hipocampo. Além disso, analisámos a expressão de transportadores de monoaminas e de citocinas pro- e anti-inflamatórias no córtex, cerebelo e hipocampo dos ratinhos. Neste trabalho demonstramos que a NEP tem um significante potencial aditivo e de propriedades de recompensa dose-dependentes, como esperado. Também demonstramos que uma única dose em binge de NEP pode atrasar processos de aprendizagem até um mês após o consumo, assim como causar sequelas na memória que também podem persistir mais a longo prazo. Adicionalmente, observámos igualmente que a NEP induz um comportamento ansiolítico dependente da concentração usada, o que está de acordo com a literatura prévia. A análise da expressão dos transportadores de monoaminas após a administração de NEP revelou que o regime crónico teve menos impacto, quando comparado com o regime agudo. Neste último, a expressão dos transportadores de serotonina e noradrenalina foi significativamente reduzida após as injeções em binge de NEP. Relativamente aos grupos do regime agudo, observamos um decréscimo global na expressão de todos os transportadores avaliados, nas três regiões do cérebro, o que revela que o impacto de NEP nestes sistemas poderá persistir até 6 meses depois de uma única administração em binge. Na avaliação dos níveis de expressão de proteínas sinápticas o regime crónico também demonstrou alterações, enquanto o regime agudo induziu um decréscimo na expressão de sinaptofisina no cerebelo, mas um aumento no córtex e no hipocampo. A expressão de PSD-95 também aumentou após a injeção em binge de NEP a 16mg/kg no córtex, apesar de no cerebelo e no hipocampo se ter verificado o efeito contrário. Verificamos que a administração aguda de NEP pode aumentar o número de neurónios em degeneração até uma semana depois da exposição, apesar de este efeito desvanecer 1 mês e 6 meses depois. Tanto a administração crónica como a administração aguda desta CS causaram um aumento dose-dependente da expressão do GFAP, revelando reatividade nos astrócitos do hipocampo. Este efeito manteve-se até 6 meses depois da administração aguda de 16 e 32mg/kg de NEP. Relativamente à microglia, somente a administração aguda mostrou ser impactante, aumentando de forma dose-dependentemente o número de células Iba1+, refletindo maior reatividade por parte destas células após consumo de NEP. Este efeito prolongou-se até um mês após a administração binge, não se verificando após 6 meses da administração. Finalmente, os ensaios com citocinas pro- e anti-inflamatórias resultaram em dados contraditórios, uma vez que a variação da sua expressão foi dependente da região do cérebro avaliada. Por exemplo, a administração aguda de NEP causou um decréscimo na expressão de TNF-α no cerebelo, e um aumento no córtex e no hipocampo. Já para a IL-1β, a NEP induziu níveis mais elevados de expressão no córtex, e mais reduzidos no cerebelo e hipocampo, alterações estas que desaparecerem ao fim de seis meses do tratamento. O presente estudo permitiu concluir que a NEP tem, de facto, propriedades aditivas, assim como os psicoestimulantes convencionais. Também verificámos que quando consumida de uma forma aguda pode ter impacto nas capacidades de aprendizagem e de memória em animais adolescentes, que se poderão manter até 1 mês após a administração. Adicionalmente, observámos que a NEP tem propriedades ansiolíticas, algo que também poderá contribuir para o interesse do público-alvo, podendo resultar em consequências graves quando tomada em doses mais elevadas. Além disso, induz alterações nos sistemas monoaminergicos, que eventualmente poderão estar associadas a neuroinflamação e, por conseguinte, ao défice cognitivo. A propósito, notámos que a administração crónica da NEP teve um efeito quase imediato na reatividade de astrócitos, apesar de o mesmo não se ter observado na microglia. Por outro lado, uma semana e um mês, após a injeção a NEP a densidade microglial no hipocampo dos ratinhos aumentou para ambas as doses, refletindo a resposta da microglia à exposição à droga. No entanto, este efeito começou a desvanecer aos 6 meses. Contrariamente, a área de astrócitos após as injeções em binge de NEP aumentaram dose-dependentemente para os 3 subgrupos estudados, revelando que a reatividade dos astrócitos se manteve constante até 6 meses após administração de NEP. De notar também que uma semana após a toma desta droga em regime binge, ocorreu um aumento da neurodegeneração. Finalmente, verificamos que a administração aguda de NEP induzia alterações na expressão de citocinas pro- e anti-inflamatórias, nomeadamente no córtex e cerebelo, revelando a desregulação que esta CS pode ter na neuroinflamação local. Em conclusão, esta tese mostrou o impacto que a NEP pode ter tanto ao nível da cognição, como ao nível neuronal, tendo os nossos resultados contribuído para a introdução de novo conhecimento desta CS na comunidade científica. Deste modo, incentivamos à regulamentação e ao controlo legal desta substância, e promovemos a cessação do seu consumo, particularmente em adolescentes e jovens adultos.Synthetic cathinones (SCs) are a group of New Psychoactive Substances, synthesized to circumvent the law and escape legal regulation. Their target audience includes mainly young party attendees and their adverse effects have been widely documented in intoxication reports, which sometimes include deaths. N-ethylpenthylone (NEP) is one of the most recent SCs, thus having insufficient information regarding its toxicological profile. Deaths caused by NEP have already been reported, which further develops concerns around this public health issue. This project aimed to improve knowledge in the neurological and behavioral consequences of NEP consumption, mainly regarding its effects in cognition, anxiety like symptoms, neuroinflammation and neurodegeneration. To achieve this, we exposed CD-1 young mice (1 month-old) to repeated (4mg/kg, 8mg/kg and 16mg/kg) and acute dosing of NEP (16mg/kg or 32mg/kg). The acute cohort was evaluated one week, one month and six months after exposure. The Conditioned Place Preference experiment showed that repeated administration of NEP induces a rewarding behavior in young mice. Both learning and memory deficits were observed 1-week and 1-month post-administration of NEP during the Morris Water Maze, indicating cognitive impairments that may persist long-term. During the Marble Burying Test, the number of buried marbles decreased 1-week and 1-month post-administration of NEP when compared to the control group, confirming that this drug has anxiolytic properties. Flurojade B staining analysis showed that there is a dose-related increase in degenerating neurons 1-week after administration when compared to controls. Importantly, this drug also induced changes in monoaminergic systems and cytokine expression, which could further lead to neuroinflammative responses. Indeed, immunohistochemistry after acute consumption of NEP showed increases in density of both astrocytes and microglia, known players of neuroinflammation. This study has shown that NEP can elicit potentially irreversible cognitive and neurological damage to adolescents and young adults, which can raise awareness to increase the regulation of SCs.iMed.ULisboa; Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT).Borralho, Adelaide Maria Afonso FernandesSampayo, Cristina Luzia Dias de MelloRepositório da Universidade de LisboaGrilo, Catarina Isabel Venda2022-12-132022-11-092025-12-13T00:00:00Z2022-12-13T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10451/63192TID:203207440enginfo:eu-repo/semantics/embargoedAccessreponame:Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)instname:Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãoinstacron:RCAAP2024-03-11T01:18:53Zoai:repositorio.ul.pt:10451/63192Portal AgregadorONGhttps://www.rcaap.pt/oai/openaireopendoar:71602024-03-20T03:14:23.921360Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos) - Agência para a Sociedade do Conhecimento (UMIC) - FCT - Sociedade da Informaçãofalse
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