Efeito da estimulação transcraniana por corrente contínua na hiperalgesia induzida por estresse crônico em ratos

Abstract

Introdução e Objetivo: Sabe-se que o estresse crônico induz hiperalgesia de longa duração. Prévios estudos de nosso grupo demonstraram que o tratamento com a eletroestimulação transcraniana por corrente contínua (ETCC) anódica foi eficaz no tratamento de dor inflamatória crônica, porém pouco se sabe sobre os mecanismos de ação desta técnica. Neste estudo avaliamos o efeito do estresse crônico e do tratamento com ETCC anódica diária por 8 dias na hiperalgesia/alodinia e nos níveis séricos de corticosterona, interleucina 1β, níveis de TNFα em hipocampo e BDNF em medula espinhal e tronco cerebral de ratos. Métodos e Resultados: Foram utilizados 48 ratos machos Wistar com 60 dias de vida divididos em quatro grupos: controle (C), estresse (E), estresse+ETCC (EN) e estresse+SHAM (ES). O modelo de estresse crônico por restrição foi aplicado por 11 semanas (1h/dia/5dias/sem). Após este tratamento foi avaliada a resposta nociceptiva utilizando os testes de von Frey e da Placa Quente, após verificar o estabelecimento da hiperalgesia/alodinia foi então iniciado o tratamento com ETCC anódica/20 min/dia (500µA)/8 dias. Os animais foram eutanasiados por decapitação, o soro e as estruturas foram coletados para posterior análise por ELISA. Após 11 semanas de estresse diário os animais apresentaram diminuição do limiar de dor em ambos os testes (von Frey- C: 65,71±3,36g; E: 47,88±2,22g, Student’s t test, P = 0,000; C=12 e S=29] Placa quente- C: 7,00±0,59; S: 3,15±0,19, Student’s t test, P= 0,00; C=13 e E=32). Após o final do tratamento de ETCC anódica – o grupo EN apresentou aumento do limiar de dor imediatamente após a última sessão somente na Placa-quente (C: 5,00±0.49s; E: 2,80±0,24s; ES: 2,75±0,25s; EN: 4,77±0,61s; ANOVA de uma via/Tukey’s test, P=0.000, n=9-12/grupo) e 24hs após, a ETCC aumentou o limiar nociceptivo em ambos os testes (von Frey C: 65.9±3.28s; E: 47.04±2.59g; ES: 48.57±3.80g; EN: 63,26±3,62g; Placa quente- C: 4,92±0,51s; E: 2,54±0,15s; ES: 2,41±0,28s; EN: 4,00±0,33s; ANOVA de uma via/Tukey’s test, P=0,000; n= 9-12/grupo para ambos os testes). Não foi observada diferença estatisticamente significativa nos níveis séricos de corticosterona (C: 385,90±171,54 nmol/L; E: 295,73±158,72 nmol/L; ES: 418,02 ±89,90 nmol/L; EN: 424,85±102,17 nmol/L; ANOVA de uma via/Tukey’s test, P>0,05, n=6-7) e interleucina 1 β (C: 46,76±4,93 pg/L; E: 51,22±11,85 pg/L; ES: 58,38±7,45 pg/L; EN: 42,21±3,90 pg/L; ANOVA de uma via/Tukey’s test, P>0,05, n=3-6) entre os grupos, As análises neuroquímicas mostraram diminuição significativa nos níveis de TNFα em hipocampo no grupo EN em relação aos demais grupos (C: 128,76±28,65 pg/L; E:126,77±13,00 pg/L; ES: 123,26±5,22 pg/L; EN:52,50±2,00 pg/L ANOVA de uma via/Tukey’s test, P≤0,05, n=3-4), E, diminuição significativa nos níveis de BDNF em medula no grupo E em relação aos grupos C e EN (C:78,9+6,5; E:49,9+4,2; ES: 67,4+3,8; EN:77,4+4,5 - ANOVA de uma via, P<0,05; n=5-7 por grupo) e em tronco cerebral este efeito foi observado em todos os grupos submetidos a estresse crônico (E, ES e EE) em relação ao C (C:108,01+12,8; E:66,4+6,2; ES:62,9+8,8; EN:50,1+4,8. ANOVA de uma via, P<0,05; n=5-7 por grupo). Conclusão: Os resultados neuroquímicos nos permitem afirmar que o tratamento repetido de ETCC foi capaz de reverter a diminuição nos níveis de BDNF em medula espinhal induzida por estresse crônico, mas não em tronco cerebral. A exposição estresse crônico, além de induzir a hiperalgesia/alodinia, altera os níveis de BDNF em medula espinhal e tronco cerebral, estruturas relacionada à transmissão de dor, sem alterar os níveis séricos de corticosterona e interleucina 1β. Adicionalmente mostram que a ETCC anódica induz à diminuição dos níveis de TNFα em hipocampo e reverteu o efeito do estresse crônico na hiperalgesia e na diminuição nos níveis de BDNF em medula espinhal. Podemos sugerir o envolvimento do TNF e do BDNF no mecanismo de ação da ETCC. Salientando que o efeito da ETCC em medula espinhal pode envolver plasticidade neuronal uma vez que a expressão do BDNF no SNC é modificada por insultos diversos, como estresse, e pode funcionar como um mecanismo adaptativo essencial, como neuromodulador nociceptivo.

Introduction and objective: It is known that chronic stress induces lon term hyperalgesia. According our previous studies, anodal tDCS treatment is effective in reducing inflammatory pain, however the pathway of this technique is still unknown. In this study we evaluate the effect of chronic restrain stress (CRS) and the treatment with anodal tDCS daily session for eight days on nociceptive response, serum level corticosterone and interleukin 1β , hippocampus level TNFα and BDNF levels in spinal cord and brainstem in rats submitted to chronic stress. Methods and Results: 48 male Wistar rats 60 days-old were divided into 4 groups: control (C), stress (S), stress+tDCS (SE) and stress+sham tDCS (SS). The stress chronic model was by restraint for 11 weeks (1h per day/5days per wk). After the chronic stress treatment it was verified the nociceptive threshold by von Frey and Hot Plate tests, after hyperalgesia/allodynia was determined , it was initiated the anodal tDCS treatment (20 min per day/8 days at 500µA). The animals were killed by decapitation; the serum and structures were removed, frozen at -80°C and after were analyzed by ELISA assay. The data were analyzed by Student’s t test or one-way ANOVA followed by Tukey when necessary, and it was considerable significant when P<0.05After 11 week of restraint stress, the animals presented decrease in the nociceptive threshold in both tests: von Frey (C: 65.71±3.36g; S: 47.88±2.22g, Student’s t test, P = 0.000; C=12 and S=29) Hot Plate (C: 7.00±0.59; S: 3.15±0.19, Student’s t test, P= 0.00; C=13 and S=32). After the end of anodal tDCS treatment per 8 days: immediately after the last session, the SN group presented increase in the nociceptive threshold only in the Hot Plate test (C: 5.00±0.49s; S: 2.80±0.24s; SS: 2.75±0.25s; SN: 4.77±0.61s; one-way ANOVA/Tukey’s test, P=0.000, n=9-12/group); and 24 hs after the last session, the anodal tDCS there are increase the pain threshold in both tests: von Frey (C: 65.9±3.28s; S: 47.04±2.59g; SS: 48.57±3.80g; SN: 63.26±3.62g) and Hot Plate test (C: 4.92±0.51s; S: 2.54±0.15s; SS: 2.41±0.28s; SN: 4.00±0.33s; one-way ANOVA/Tukey’s test, P=0.000; n= 9-12/group for both tests). There was no difference in corticosterone(C: 385.90±171.54 nmol/L; S: 295.73±158.72 nmol/L; SS: 418.02 ±89.90 nmol/L; SN: 424.85±102.17 nmol/L; one-way ANOVA /Tukey’s test, P>0.05, n=6-7) and interleukin 1β levels in serum(C: 46.76±4.93 pg/L; S: 51.22±11.85 pg/L; SS: 58.38±7.45 pg/L; SN: 42.21±3.90 pg/L; one-way ANOVA /Tukey’s test, P>0.05, n=3-6) between groups. The SN group presented a significant decreased of TNFα in hippocampus in relation to the others groups(C: 128.76±28.65 pg/L; E:126.77±13,00 pg/L; ES: 123.26±5.22 pg/L; EN:52.50±2.00 pg/L one-way ANOVA /Tukey’s test, P<0.05, n=3-4). The S group presented a significant decreased BDNF levels in spinal cord in relation to other groups (C: 78.9±6.5; S: 49.9±4.2; SE: 77.4±4.5; SS: 67.4±3.8; one-way ANOVA/Tukey, P<0,05; n=5-7 per group); in the brainsteim, the S and SEpresented this effect in relation to C group (C: 108.01±12.8; S: 66.4±6.2; SE: 50.1±4.8; SS: 62.9±8.8; one-way ANOVA/Tukey, P<0,05; n=5-7 per group). Conclusion: The neurochemical analysis lead to us to conclude that repeated treatment of anodal tDCS is able to reverse the decrease BDNF levels in spinal cord induced by chronic stress, but this effect was not observed in the brainstem. The chronic stress exposure, besides induces hyperalgesia/allodynia, and alters the BDNF levels in spinal cord and brainstem, both structures related to pain transmission but does not alter corticosterone and interleukin 1β level in serum. Additionally, our results show that anodal tDCS reverses the hyperalgesia and increased BDNF levels in spinal cord and also led to decreased level of TNFα in hippocampus. It is possible to suggest that one probable pathway of tDCS is the decreased level of TNFα in hippocampus and the effect of anodal tDCS in the spinal cord being involved neuroplasticity, and the BDNF expression in CNS is modified by diverse insults, like stress. Our results showed that modulation of tDCS has a significant therapeutic effect in chronic pain.Key-words: trascranial direct current stimulation, chronic stress, hyperalgesia, BDNF, TNFα.