Induction of brain injury and depression in rats by chronic unpredictable stress associated with the augmentation of nitrosative stress and apoptosis / Inducción de lesión cerebral y depresión en ratas por estrés crónico impredecible asociado con el aumento del estrés nitrosativo y la apoptosis

ABSTRACT

SUMMARY: Repeated stress is a risk factor for memory impairment and neurological abnormalities in both humans and animals. We sought to investigate the extent of (i) brain tissue injury; (ii) nitrosative and oxidative stress in brain tissue homogenates; (iii) apoptotic and survival biomarkers in brain tissue homogenates; and (iv) immobility and climbing abilities, induced over a period of three weeks by chronic unpredictable stress (CUS). Wistar rats were either left untreated (Control group) or exposed to a variety of unpredictable stressors daily before being sacrificed after 3 weeks (model group). Assessment of depression-like behavior was performed and animals were then culled and harvested brain tissues were stained with basic histological staining and examined under light microscopy. In addition, brain tissue homogenates were prepared and assayed for these parameters; inducible nitric oxide synthase (iNOS), malondialdehyde (MDA), superoxide dismutase (SOD), caspase-3, and B-cell lymphoma 2 (Bcl-2). Histology images showed CUS induced profound damage to the cerebral cortex as demonstrated by severe neuronal damage with shrunken cells, disrupted atrophic nuclei, perineuronal vacuolation and swollen glial cells. CUS also significantly (p<0.05) induced iNOS, MDA, and caspase-3, whereas SOD and Bcl-2 brain tissue levels were inhibited by CUS. In addition, data from the depression-like behavior, forced swimming test showed significant (p<0.05) increase in animal immobility and decrease in climbing ability in the model group of rats. Thus, here we demonstrated a reliable rat model of chronic stress-induced brain injury, which can further be used to investigate beneficial drugs or agents used for a period of three weeks to protect against CUS-induced brain damage.

RESUMEN

RESUMEN El estrés crónico es un factor de riesgo para el deterioro de la memoria y las anomalías neurológicas tanto en humanos como en animales. Intentamos investigar el alcance de lesión del tejido cerebral; (ii) estrés nitrosativo y oxidativo en homogeneizados de tejido cerebral; (iii) biomarcadores apoptóticos y de supervivencia en homogeneizados de tejido cerebral; y (iv) inmovilidad y habilidades de escalada, inducidas durante un período de tres semanas por estrés crónico impredecible (ECI). Se dejaron sin tratamiento (grupo control) ratas Wistar, o se expusieron a una variedad de factores estresantes impredecibles diariamente antes de ser sacrificadas después de 3 semanas (grupo modelo). Se realizó una evaluación del comportamiento similar a la depresión y luego se sacrificaron los animales y se tiñeron los tejidos cerebrales con tinción histológica básica y se examinaron con microscopía óptica. Además, se prepararon homogeneizados de tejido cerebral y se analizaron los siguientes parámetros; óxido nítrico sintasa inducible (iNOS), malondialdehído (MDA), superóxido dismutasa (SOD), caspasa- 3 y linfoma de células B 2 (Bcl-2). Las imágenes histológicas mostraron que el CUS indujo un daño profundo en la corteza cerebral como lo demuestra el daño neuronal severo con células encogidas, núcleos atróficos alterados, vacuolación perineuronal y células gliales inflamadas. ECI también indujo significativamente (p <0,05) iNOS, MDA y caspase-3, mientras que los niveles de tejido cerebral SOD y Bcl-2 fueron inhibidos por ECI. Además, los datos del comportamiento similar a la de- presión, la prueba de natación forzada mostró un aumento significativo (p <0,05) en la inmovilidad animal y una disminución en la capacidad de escalada en el grupo modelo de ratas. Por lo tanto, aquí demostramos un modelo confiable de daño cerebral crónico en rata inducido por el estrés, que se puede utilizar para investigar medicamentos o agentes beneficiosos usados durante un período de tres semanas para proteger el daño cerebral inducido por ECI.