Early remyelination in the murine model exposed to cuprizone: are there any behavioral alterations?

Abstract

A administração de cuprizona (CPZ) a ratinhos machos C57BL/6 durante 5 semanas induz desmielinização extensa e generalizada do sistema nervoso central semelhante à encontrada na Esclerose Múltipla (EM). Todavia, caso se termine a intoxicação, ocorrerá remielinização espontânea. Este fenómeno único associado à inexistência de uma resposta imune exuberante torna este modelo um dos mais utilizados para o estudo da remielinização associada à EM. Propusémo-nos a desvendar qual o fenótipo dos animais durante a administração de cuprizona e no pico de desmielinização (semana 5) e 2 semanas após o término da intoxicação (semana 7), a qual foi considerada uma fase muito precoce de remielinização espontânea. Através de uma abrangente bateria de testes – rotarod, open field, elevated-plus maze, y-maze, novel object recognition e splash – estudámos diversas características dos animais, nomeadamente locomoção, coordenação, ansiedade, comportamento exploratório, memória de curto e longo prazo e avaliação do humor. Encontrámos tendências sugestivas de diferenças na semana 5 entre os animais expostos à CPZ e os controlos saudáveis, nomeadamente em relação ao comportamento exploratório e humor. Estas tendências foram revertidas pela semana 7, sugerindo resolução da neurotoxidade induzida pela CPZ nesta fase precoce de remielinização espontânea. Apesar de necessitar confirmação em estudos de maior escala, estes dados são relevantes considerando a importância deste modelo como base para o estudo de estratégias farmacológicas promotoras de remielinização: induz um estado precoce de doença, sendo que a literatura aponta diversas alterações bioquímicas induzidas pela CPZ e que se poderão tornar alvos terapêuticos numa fase tão inicial da doença, a qual é fundamental para a eficácia dos fármacos. Como é frequente dizer-se na prática clínica, “time is brain” e intervenções terapêuticas precoces têm maior probabilidade de ter impacto significativo em patologias crónicas como a EM.

The administration of cuprizone (CPZ) to C57BL/6 male mice during 5 weeks induces extensive and generalized central nervous system demyelination similar to what is found in human multiple sclerosis (MS). However, if the intoxication is stopped, there will be spontaneous remyelination. This unique phenomenon associated with the inexistence of an overt immunologic response makes this model one of the most used for the study of MS-related remyelination. We tried to disclose what is the animals’ phenotype during CPZ administration and at the edge of toxic demyelination (week 5) and 2 weeks after its cessation (week 7), which was considered a very early phase of spontaneous remyelination. Using a wide battery of tests comprising rotarod, open field, elevated-plus maze, Y-maze, novel object recognition and splash tests, we evaluated animals’ locomotor ability, coordination, anxiety levels, explorative behavior, spatial and long term memory and mood state. We did find trends for a difference at week 5 (W5) between animals exposed to CPZ and healthy controls, namely considering explorative and depressive-like behavior. These trends were reversed at week 7 (W7), meaning that a resolution of CPZ-induced neurotoxicity was achieved at this early phase of spontaneous remyelination. Despite needing further confirmation, in larger samples of animals, these data are relevant, when considering the usage of this model for the study of possible pharmacological interventions promoting remyelination. It produces an early stage of the condition (and literature highlights biochemical mechanisms disrupted by CPZ intoxication that may become therapeutic targets in such an early disease course), which is critical for drugs to be effective. As it is frequently said, in clinical practice, “time is brain” and therapeutic interventions in early disease courses are more likely to have an impact in chronic conditions such as MS.