Impact of the ablation of hippocampal astrocytes in neurophysiology and behavior of rodents

Abstract

As células da Glia são células de suporte ao Sistema Nervoso Central, das quais fazem parte os astrócitos. Estes estão envolvidos em processos emocionais e cognitivos, podendo ser encontrados em várias partes do cérebro, incluindo o hipocampo, onde se encontra o Giro Dentado (DG). Esta é uma das áreas do cérebro onde se observa a formação de novos neurónios (neurogénese) e astrócitos (astrogliogénese), sendo uma estrutura base no controlo emocional. Apesar desta importante característica, os astrócitos são também conhecidos por muitas outras funções, como por exemplo armazenamento de energia, homeostase da água e proteção contra o stress oxidativo. Ademais, alterações no número e morfologia dos astrócitos tem sido descrita em várias patologias, levantando questões relativas à função dos astrócitos nas mesmas. No entanto, uma vez que os neurónios e os astrócitos estão tão intimamente ligados, o estudo da função individual de cada torna-se num desafio. Dessa forma, para a realização deste trabalho recorremos à utilização de uma ferramenta viral que irá atuar sobre os astrócitos maduros do hipocampo de um modelo animal de roedor, marcando-os com GFP ou eliminando-os. Pretendemos assim avaliar os efeitos da ablação dos astrócitos no comportamento animal e na fisiologia cerebral, contribuindo assim para o aumento do conhecimento da função astrocítica. Neste trabalho conseguimos eliminar significativamente mais astrócitos do que neurónios, o que resultou em diferenças comportamentais no nosso modelo de roedor, nomeadamente ao nível de self-care e behavioral despair. Novas otimizações deverão ser realizadas futuramente, de forma a caracterizar completamente a eficácia da nossa ferramenta, bem como para a melhorar, de forma a não só aumentar o conhecimento já existente relativamente aos astrócitos maduros, mas também para chegarmos ao nosso objetivo inicial de criar uma ferramenta viral capaz de eliminar especificamente astrócitos maduros hipocampais.

Glial cells are support cells for the Central Nervous System, of which astrocytes are a part. These are involved in emotional and cognitive processes and can be found in various parts of the brain, including the hippocampus, where the Dentate Gyrus (DG) is located. This is one of the areas of the brain where the formation of new neurons (neurogenesis) and astrocytes (astrogliogenesis) is observed, being a basic structure in emotional control. Despite this important characteristic, astrocytes are also known for many other functions, such as energy storage, water homeostasis and protection against oxidative stress. Furthermore, changes in the number and morphology of astrocytes have been described in several pathologies, raising questions regarding the function of astrocytes in such disorders. However, because neurons and astrocytes are so closely linked, studying their individual function becomes a challenge. Therefore, to carry out this work we resorted to using a viral tool that will act on mature astrocytes from the hippocampus of a rodent animal model, marking them with GFP or ablating them. We thus intend to evaluate the effects of astrocyte ablation on animal behavior and brain physiology, thus contributing to increased knowledge of astrocytic function. In this work we managed to eliminate significantly more astrocytes than neurons, which resulted in behavioral impairments in our rodent model, particularly in terms of self-care and behavioral despair. New optimizations should be carried out in the future, in order to fully characterize the effectiveness of our tool, as well as to improve it, in order to not only increase the existing knowledge regarding mature astrocytes, but also to reach our initial objective of creating a viral tool capable of specifically eliminating mature hippocampal astrocytes.