Um método comportamental versátil para investigar os efeitos do hormônio tireoidiano na função cerebelar

O hormônio tireoidiano (HT) é indispensável para o desenvolvimento do cérebro¹. Em particular, seu papel no cerebelo é crítico porque a deficiência de HT no início da vida causa desenvolvimento cerebelar aberrante ^1,2. Por exemplo, no hipotireoidismo congênito, os pacientes apresentam uma série de retardo neurológico, incluindo déficits cognitivos e motores³. Para desvendar o papel do HT no desenvolvimento funcional cerebelar, alguns estudos limitaram a deficiência de HT de maneira específica para células cerebelares⁴. No entanto, em comparação com camundongos com hipotireoidismo congênito generalizado, nos quais todos os tecidos e células são afetados pela deficiência de HT, esses modelos específicos do cerebelo exibem ataxia tão sutil que os testes de comportamento convencionais, como rotarod, pegada e testes de trave de equilíbrio, mal detectam as diferenças. Assim, para investigar completamente os efeitos do TH na função cerebelar, é necessária uma nova ferramenta de avaliação para detectar uma mudança sutil na coordenação motora de camundongos modelo.

O teste rotarod é a ferramenta mais comum para avaliar a coordenação motora, originalmente desenvolvida por Dunham e Miya⁵ e posteriormente aplicada a uma versão acelerada por Jones e Roberts⁶. A latência para cair da haste rotativa é interpretada como o teste de coordenação motora, e sua simplicidade e concisão a tornam comumente utilizada entre pesquisadores comportamentais que estudam a função^{motora 7}. No entanto, a facilidade de uso deste teste é uma faca de dois gumes. Como a haste gira automaticamente, os ratos podem se agarrar e permanecer na haste rotativa sem se mover. Além disso, os ratos podem ter a intenção de cair em vez de continuar se equilibrando na haste rotativa. Em qualquer situação, a validade e a confiabilidade do teste são questionáveis para avaliar a “coordenação motora pura”⁷. Em outras palavras, não visa com precisão a função cerebelar e envolve outros fatores, como força muscular para preensão.

Em vez das ferramentas convencionais para avaliação da coordenação motora, apresentamos aqui um novo teste de comportamento chamado “teste de feixe de escada”, que foi desenvolvido recentemente em nosso laboratório. O teste de caminhada em escada horizontal foi projetado para avaliar habilidades motoras complexas relacionadas ao cerebelo: previsão feed-forward e integração de movimento⁸. O dispositivo de teste foi composto por quatro peças de plexiglass com furos (Figura 1). As quatro placas foram conectadas em paralelo por parafusos e varas inseridos nos orifícios das placas. Duas placas externas foram usadas para estabilizar o dispositivo e duas placas internas foram usadas para projetar os vários tipos de degraus da escada (Figura 2C). A largura do degrau foi ajustada dependendo do tamanho do animal para minimizar o movimento dos animais para trás (Figura 2B). A distância do ponto de partida até a meta foi de 110 cm. O dispositivo foi localizado 60 cm acima da bancada e uma almofada de segurança foi colocada sob o dispositivo (Figura 2A). A câmara escura foi colocada perto da meta para motivar os animais a se moverem em direção à meta (Figura 2A).

Examinamos os efeitos do TH no desenvolvimento funcional cerebelar usando camundongos transgênicos que expressam o receptor TH (TR) dominante-negativo em células cerebelares de Purkinje (camundongos Mf-1 / FVB). Em ambos os testes de rotarod e ladder beam, observamos fenótipo atáxico cerebelar em camundongos Mf-1 / FVB; no entanto, o teste de trave escada conseguiu detectar diferenças mais significativas do que o teste rotarod (Figura 3). Além disso, a capacidade de aprendizagem motora pode ser avaliada mais detalhadamente no teste de viga escada (Figura 3B,C). Como pano de fundo celular de tal fenótipo comportamental, a indução de depressão de longo prazo (LTD) foi inibida e, em vez disso, a potenciação de longo prazo (LTP) foi induzida após uma estimulação indutiva de LTD em células de Purkinje Mf-1 / FVB⁹. A LTD é essencial para a coordenação motora e a aprendizagem motora no cerebelo¹⁰. Muitos estudos relataram déficits motores e inibição de LTD em camundongos knockout ou mutados para genes-reguladores chave na função cerebelar, no entanto, nenhum estudo relatou a indução de LTP após uma estimulação indutiva de LTD^11,12. Em conjunto, esse fenômeno pode ser exclusivo de camundongos Mf-1 / FVB ou camundongos com deficiência de TH (o mesmo fenômeno foi observado em camundongos com hipotireoidismo de início adulto), sugerindo que o TH regula a função cerebelar de maneira diferente das outras proteínas-chave. Nesse caso, é plausível que camundongos com ação anormal de TH não exibam ataxia cerebelar da mesma forma que outros camundongos modelo. Isso novamente enfatiza a necessidade de um método específico para avaliar os efeitos do HT na função cerebelar. Este artigo apresenta um novo protocolo para investigar os efeitos do TH na função cerebelar usando o teste de viga de escada recém-construído.