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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO INSTITUTO DE NEUROBIOLOGÍA HIPOESTROGENISMO Y APRENDIZAJE ESPACIAL: CAMBIOS MORFOLÓGICOS DE LAS CÉLULAS PIRAMIDALES (CA1) DEL HIPOCAMPO TESIS Que para obtener el grado de Maestro en Ciencias (Neurobiología) Presenta: MÉD CIR. VICENTE BELTRÁN CAMPOS Directoras de la Tesis DRA. GINA LORENA QUIRARTE DRA. SOFÍA Y. DÍAZ MIRANDA CAMPUS JURIQUILLA UNAM, QUERÉTARO, OCTUBRE, 2007. UNAM – Dirección General de Bibliotecas Tesis Digitales Restricciones de uso DERECHOS RESERVADOS © PROHIBIDA SU REPRODUCCIÓN TOTAL O PARCIAL Todo el material contenido en esta tesis esta protegido por la Ley Federal del Derecho de Autor (LFDA) de los Estados Unidos Mexicanos (México). El uso de imágenes, fragmentos de videos, y demás material que sea objeto de protección de los derechos de autor, será exclusivamente para fines educativos e informativos y deberá citar la fuente donde la obtuvo mencionando el autor o autores. Cualquier uso distinto como el lucro, reproducción, edición o modificación, será perseguido y sancionado por el respectivo titular de los Derechos de Autor. AGRADECIMIENTOS El día de hoy inicia el soporte del peldaño que sostiene el alcance de mis metas profesionales, por medio de estas líneas deseo expresar mi reconocimiento a las siguientes instituciones y personas, por el apoyo brindado para la realización del presente trabajo. En primer lugar, quiero agradecer a las Dras. Sofía Díaz y Gina Quirarte compartir sus enseñanzas, permitiéndome en todo momento contar con todo su apoyo, comprensión y tolerancia. Porque hasta en los momentos más difíciles a través de este trayecto pude encontrar en ellas no solo el consejo sabio de un maestro, sino la mano amiga siempre abierta y dispuesta a darme el sostén que toda persona necesita. A mi comité tutor integrado por los Drs. Raúl Paredes Guerrero y Marco Antonio Sánchez, por sus aportaciones para este trabajo durante toda la maestría. A los miembros del laboratorio de Aprendizaje y Memoria, Departamento de Neurobiología Conductual y Cognitiva, Instituto de Neurobiología, Campus Juriquilla, UNAM. Al Dr. Víctor Amaya por sus valiosas sugerencias, especialmente al Dr. Roberto Prado por sus gran tolerancia, apoyo y consejo para que mi trabajo de tesis fuera realizada con la mayor profesionalidad y a la M. en C. Norma Serafín López, por su gentil asistencia en la elaboración de esta tesis. A los miembros de mi laboratorio Azucena Aguilar, Tonantzin Pineda, por su colaboración en la enseñanza y realización de esta tesis. A mis compañeros Yvonne Martínez, Uriel León Jacinto, Leslie Olivares, ya que sin ellos no sabría encontrar esos momentos de esparcimiento necesarios para hacer amena mi estancia en el instituto. A Leonor Casanova Rico y al personal del posgrado en especial a Yolanda por su disposición y apoyo en todos los trámites realizados en la maestría. A la Lic. María del Pilar Galarza Barrios y al personal de la Biblioteca, por las facilidades del uso del acervo bibliográfico proporcionado. Al M.V.Z. Martín García por el apoyo técnico para el manejo de los sujetos de estudio, las ratas. Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología por el apoyo económico, sin el cuál no hubiera sido posible realizar esta investigación. Un especial agradecimiento a mi Padre que en vida me enseño a trabajar y mantenerme firme en las decisiones que he tomado a través de mi vida. A mi madre por ser la pieza fundamental de apoyo incondicional y cariño. A mis hermanos y amigos por apoyarme y compartir palmo a palmo mis locuras que pocas veces habrían de comprender, y sobre todo a mis hijos, Vicente Brian y Erick Barut, por permitir que su tiempo lo invirtiera en el desarrollo de mis metas. "Los científicos necesitamos especialmente la imaginación. No bastan las matemáticas ni la lógica: necesitamos algo de estética y poesía”. M. Mitchell (1818-1889). ÍNDICE INTRODUCCIÓN RESUMEN SUMMARY I ANTECEDENTES A. Hipocampo A.1 Formación hipocámpica (FH) A.2 Localización y anatomía de la FH en la rata A.3 Citoarquitectura del hipocampo A.4 Intracircuito, entrada principal, por vía del patrón perforante (PP) B. Estrógenos B.1 Estructura y biosíntesis B.2 Funciones de los estrógenos en el SNC B.3 Receptores a estrógenos en el hipocampo B.4 Plasticidad cerebral, neuronal y sináptica B.5 El glutamato y los receptores NMDA B.6 Espinas dendríticas del CA1 B.7 Influencias de los estrógenos en la espinogénesis B.8 Influencias del estradiol en la memoria C. Prueba espacial de laberinto acuático de Morris (LAM) II. OBJETIVOS GENERALES III. OBJETIVOS PARTICULARES IV. HIPÓTESIS V. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO VI. MATERIAL Y MÉTODOS A. Sujetos B. Cirugía C. Adaptación de los animales a las condiciones experimentales D. Obtención del plasma sanguíneo E. Paradigma del laberinto acuático de Morris (LAM) 1. Entrenamiento 2. Retención F. Impregnación argéntica de Golgi rápido G. Análisis estadístico G.1 Experimento I. Niveles de estrógenos G.2 Experimento II. Laberinto acuático de Morris G.3 Experimento III. Morfometría de las espinas dendríticas VII. RESULTADOS A. Experimento I. Niveles de estrógenos B. Experimento II. Aprendizaje y la memoria espacial (retención) C. Experimento III. Número de espinas dendríticas en cada segmento (proximal, medial y terminal) de la dendrita apical C.1 Número de espinas totales C.2 Número total de espinas en cada segmento (proximal, medial y terminal) C.2.1. Promedio del tipo de espina en el segmento proximal C.2.2. Promedio del tipo de espina en el segmento medial C.2.3. Promedio del tipo de espina en el segmento terminal VIII. DISCUSIÓN IX. CONCLUSIONES 1. Niveles de estradiol 2. Conductuales 3. Morfológicas X. REFERENCIAS XI. ÍNDICE DE FIGURAS XI. ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. La formación hipocampal humana Figura 2. Corte horizontal de la formación hipocampal de la rata y sus divisiones Figura 3. Células de proyección que forman parte del intracircuito del hipocampo Figura 4. Circuito unidireccional del hipocampo de roedor Figura 5. Biosíntesis de los estrógenos Figura 6. Modelo de síntesis de hormonas esteroides Figura 7. Cortes coronales del hipocampo dorsal Figura 8. Ilustración de cambios anatómicos de las espinas asociados a la inducción de la LTP Figura 9. Estructura de una célula piramidal del CA1 con las ramificaciones dendríticas: Figura 10. Fotomicrografías de la dendrita apical de células piramidales del CA1 Figura 11. Esquema representativo de la clasificación de la memoria Figura 12. Laberinto Acuático de Morris, versión plataforma oculta Figura 13. Laberinto acuático de Morris y el sistema Poly-track. Figura 14. Promedio + el error estándar de la media de los niveles de estrógenos en plasma Figura 15. Promedio de las latencias de llegada Figura 16. Promedio de las latencias de escape (24 hr) Figura 17. Promedio de entradas (24 hr) Figura 18. Promedio de latencia de permanencia (24 hr) Figura 19. Promedio de las latencias de escape (7 días) Figura 20. Promedio de entradas (7 días) Figura 21. Promedio de latencia de permanencia (7 días) Figura 22. Fotomicrografías de 2 células piramidales del CA1 del Hipocampo Figura 23. Número total de espinas Figura 24. Número total de espinas en el segmento proximal Figura 25. Número total de espinas en el segmento medial Figura 26. Número total de espinas en el segmento terminal Figura 27. Número de espinas cortas en el segmento proximal Figura 28. Número de espinas en forma de hongo en el segmento proximal Figura 29. Número deespinas largas en el segmento proximal Figura 30. Número de espinas cortas en el segmento medial Figura 31. Número de espinas en forma de hongo en el segmento medial Figura 32. Número de espinas largas en el segmento medial Figura 33. Número de espinas cortas en el segmento terminal . Figura 34. Número de espinas en forma de hongo en el segmento terminal Figura 35. Número de espinas largas en el segmento terminal INTRODUCCIÓN Los esteroides ováricos (estrógenos y progesterona) se manifiestan en el fenotipo de la especie, y en el caso de la mujer se han relacionado a funciones cognitivas, en particular a los procesos de aprendizaje y consolidación de la memoria (Eichenbaum, 2001). Algunas patologías neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer se asocian con los cambios en la morfología neural; sin embargo, hay poca información que permita establecer correlaciones entre la pérdida de la memoria y los cambios que ésta produce a nivel neuronal. Estos cambios se pueden estudiar a nivel microscópico y una característica importante es que ocurren en cuestión de horas (Gonzalez- Burgos, Alejandre-Gomez y Cervantes, 2005). En la actualidad la relación edad-enfermedad se plantea con la expectativa de conocer la correlación estructura-función en distintas áreas del cerebro, como por ejemplo, el sistema límbico y específicamente en el hipocampo, en donde se han encontrado cambios en las conexiones neuronales debidos a la disminución de las hormonas ováricas durante los periodos del climaterio y de la menopausia asociados a la enfermedad de Alzheimer (McEwen, 1999). Los estudios en animales han demostrado que el hipocampo participa en la formación de la memoria de tipo espacial o contextual, en el control del sistema endocrino y en la regulación inmunológica (Woolley y McEwen, 1993). Por ello se ha propuesto que el estradiol tiene un papel modulador en diferentes procesos citogenéticos y funcionales a nivel del sistema nervioso central (SNC) como son: el desarrollo y la diferenciación celular, la neurogénesis, la espinogénesis, la axogenésis (procesos de plasticidad cerebral), el aprendizaje y la memoria. Asociado a este efecto, hay aumento en la densidad de espinas dendríticas en el área del CA1 del hipocampo inducida por los estrógenos, sugiriendo que los cambios dependientes de los esteroides sobre esta densidad pueden ser responsables de los efectos hormonales en la función cognitiva regulada por el hipocampo (Eichenbaum, Otto y Cohen, 1992). Además, los estudios en mamíferos indican que los estrógenos pueden tener un efecto positivo para la conservación de la función cognoscitiva, debido a su participación en la neuromodulación a través del sistema colinérgico y la influencia que aquellos tienen en la eficiencia sináptica. Experimentos en ratas jóvenes overiectomizadas y suplementadas con 17-β-estradiol mostraron cambios relativos a la eficiencia sináptica mediada por receptores a NMDA (asociados a la memoria). En ratas viejas se ha encontrando una menor densidad de espinas dendríticas y de receptores a NMDA en las células del CA1 del hipocampo, producidos por el envejecimiento como un efecto neurodegenerativo asociado al hipoestrogenismo (Kretz O, Fester L, Wehrenberg U, Zhou LP, Brauckmann S, Zhao ST, Prange-Kiel J, Naumann T, Jarry H, Frotscher M y Rune GM et al., 2004; Maggi, Ciana, Belcredito y Vegeto, 2004; McEwen, 2001). Con base en lo anterior, en este trabajo se planteó que el hipoestrogenismo podría producir cambios a nivel estructural de las neuronas de proyección típicas en el CA1 del hipocampo, en especial en la densidad y tipo de espinas (eficiencia sináptica), que pudieran estar relacionados con el aprendizaje y la memoria de una tarea de tipo espacial. RESUMEN Deficiencias de estrógenos circulantes producen alteraciones en tareas dependientes del hipocampo, como el aprendizaje y la memoria espaciales que inducen remodelación estructural en las neuronas piramidales del CA1 del hipocampo. En el presente trabajo se evaluó si las ratas con niveles bajos de estrógenos presentan alteraciones en: 1) el aprendizaje y la memoria de una tarea en el laberinto acuático de Morris (LAM; versión de plataforma oculta); 2) la densidad de las espinas en la dendrita apical de las neuronas piramidales del CA1 del hipocampo y 3) el tipo de espina dendrítica predominante en cada uno de los segmentos estudiados de la dendrita apical de las neuronas del CA1 del hipocampo. Se estudiaron dos grupos de ratas hembras Sprague-Dawley divididas en: ovariectomizadas (OVX) y falsamente ovariectomizadas (FALSA-OVX). A los 15 días de recuperación post operatoria ambos grupos se entrenaron en el LAM (una sesión de 10 ensayos) y se midió el tiempo para encontrar la plataforma (latencia de llegada). Veinticuatro horas y 7 días después se les midió la retención de la tarea (memoria), colocándolos en el LAM sin la plataforma, durante 2 minutos y se evaluándose la permanencia en cada cuadrante del LAM. Al octavo día (24 h después), los hipocampos de ambos grupos se procesaron con la técnica de Golgi rápido para el análisis de la densidad de las espinas dendríticas en 3 segmentos (proximal, medial y terminal) de la dendrita apical. En cada segmento de 25 micrómetros, se analizó tanto el número como el tipo de espinas. Las ratas OVX mostraron deficiencia en el aprendizaje de la tarea, en comparación con las FALSA-OVX, aunque no se encontraron diferencias entre los grupos durante las pruebas de memoria a las 24 horas y a los 7 días. En el grupo OVX, se redujo el número total de espinas dendríticas en los tres segmentos estudiados. En relación al tipo de espina por cada segmento, se observó decremento diferencial: en el proximal se redujeron las cortas y largas; en el medial las del tipo de hongo y en el terminal fue mayor el decremento en las cortas y largas. Estos resultados sugieren que los niveles normales de estrógenos son necesarios para un adecuado aprendizaje espacial y que la aparente baja densidad de las espinas encontrada en las ratas OVX, probablemente esté relacionada con los cambios mostrados en el aprendizaje. SUMMARY Low levels of circulating estrogens produce deficiencies in hippocampal-dependent learning tasks. These tasks induce structural remodelling CA1 pyramidal neurons in the hippocampus. In the present work was evaluated if female rats with low levels of estrogens show alterations in: 1) learning and memory of the hidden-platform Morris water maze task (MWM), 2) number of apical dendrite spines of CA1 pyramidal neurons, and 3) type predominant spine in each of three segments of the apical dendrite. Two groups of female Sprague-Dawley rats were studied: ovariectomized (OVX) and sham ovariectomized (SHAM-OVX). After 15 days of surgical recovery both groups were trained in MWM (one 10-trial session), and the latencies to find the platform was measured. Twenty-four hours and 7 days later the platform was removed and retention (memory) of the task was evaluated as the time spent in each quadrant of the water maze. On day 8 (24 h after), the hippocampi of both groups were processed with the rapid Golgi technique to analyse the number and shape of spines in each of 25- micrometer proximal, medial and terminal segments of the apical dendrite. Relative to the SHAM- OVX animals, OVX rats showed learning deficits, but good retention performance at 24 hour and 7 days. There was a reduction in total number of spines in each dendritic segment of the OVX group. Furthermore, there was a reduction in total number of spines in the proximal and terminal dendritic segments. As well as a reduction in mushroom-shaped spines in the medial segment. These results suggest that normal levels of estrogens are necessary for the spatial learning, and the reduced number of specific types of dendritic spines in hippocampal CA1 may be the source of the spatial learning deficits foundin this work. I. ANTECEDENTES A. Hipocampo A. 1. Formación hipocámpica (FH) La FH es parte del sistema límbico, una de cuyas funciones es la integración de procesos afectivos y cognitivos. Como modelo experimental la FH presenta varias ventajas para su estudio: 1) Se conoce claramente su organización anatómica; 2) Se ha dado a conocer de manera precisa su electrofisiología y su participación en la formación de la potenciación a largo plazo (LTP); 3) Se han identificado interconexiones precisas; 4) Se reconoce su participación en los procesos de aprendizaje y memoria espacial; 5) Se conocen las células “de lugar” en el hipocampo1; 6) Presenta plasticidad neuronal (neurogénesis) y sináptica (axogénesis y espinogénesis); 7) Se han observado cambios estructurales por alteraciones endocrinológicas y 8) Se le ha relacionado con degeneración neural debida a la edad y el estrés. Una descripción anatomo-funcional detallada del hipocampo puede encontrarse en el libro The human hippocampus (Duvernoy, 2005); aquí solamente destacaremos los aspectos más relevantes para la presente tesis. A. 2. Localización y anatomía de la FH en la rata En el cerebro de la rata la FH se localiza en la corteza medio-basal del SNC. Es una estructura con posición rostro-caudal desde los núcleos septales hasta el lóbulo temporal caudo-ventral y está compuesta por regiones interconectadas (Figura 1). A. 3. Citoarquitectura del hipocampo El asta de Ammon (cornu Ammonis; CA o hipocampo propiamente dicho) se divide en: tres áreas o campos CA1, CA2 y CA3, el giro dentado (GD), el complejo subicular (subiculum, pre y parasubiculum), y la corteza entorrinal (Figura 2). Las diferentes regiones contienen una capa de neuronas principales (piramidales y granulares) denominadas neuronas de proyección (Golgi tipo I) (Figura 3). Las interneuronas locales (Golgi tipo II) son numerosas y se les localiza en todas las 1 El hipocampo desempeña un papel fundamental en la ejecución de tareas espaciales; en 1971, John O’Keefe y Jonathan Dostrovsky descubrieron que existen neuronas del hipocampo que se activan específicamente cuando el animal está en una localización determinada de un ambiente. Por ello, se les llamó células de lugar; anatómicamente, estas neuronas son células piramidales de las regiones CA1 y CA3. Se ha propuesto que las células de lugar forman parte de un mapa cognitivo en el hipocampo y se ha considerado a estas células como elementos de una representación cartesiana del ambiente (Nadel y Eichenbaum, 1999). regiones del hipocampo. La distribución celular y organización de las interconexiones hipocampales son laminares (o estratos) y unidireccionales, cuyo origen es en la corteza adyacente entorrinal. Figura 1. La formación hipocampal humana. En a, el hipocampo izquierdo en donde se localiza la fimbria de los hipocampos en amarillo, y el fornix, en blanco. Por encima de este, el cuerpo calloso (c.c.). En b, la fimbria hipocampal o cornu Ammonis, en amarillo y por encima de éste, los plexos coroides (c.p.). En c, una representación antigua del artista renacentista Galestruzzi, de los dos hipocampos llevando a Nereid, ninfa marina. En d, el giro dentado, en magenta y el Cornus Ammonis en amarillo. El complejo subícular, en verde y el giro parahipocampal (o área entorrinal), en azul. Esquema modificado de Walther (2002). Figura 2. Corte horizontal de la formación hipocampal de la rata y sus divisiones: El complejo subicular (subiculum, Su; presubículum, PrS y parasubículum PaS ). La corteza entorrinal (CE), el hipocampo (CA1 y CA3) y el giro dentado (GD). Esquema modificado de Ottersen y Storm-Mathisen (1989). '" snlcus CE Fimbria o II'Ígmw Striutum Lucidum (1-]) P,S PaS Las rutas para el flujo de información están tan claramente definidas que lo hace una estructura idónea para el estudio de la función sináptica. Las capas principales y las regiones anatómicas neuronales se definen por sus conexiones específicas, y se distribuyen en las regiones del CA1 al CA4. En especial, el CA1 y el giro dentado, se les emplea como un sistema típico para el estudio del desarrollo neurobiológico. Además, se sabe que su desarrollo morfogénico ocurre por gradientes, los cuales dependen de la diferenciación citológica y laminar o strata de las fibras aferentes que establecen conexiones con las distintas células, localizadas desde la parte externa a la interna: 1) stratum alveole, 2) stratum oriens o capa polimorfa, 3) stratum piramidale, 4) stratum radiatum o capa radial y, 5) stratum lacunosum moleculare (Figuras 2 y 3). Figura 3. Células de proyección que forman parte del intracircuito del hipocampo. A, célula musgosa del hilus, B, célula granular (CG) del giro dentado de donde parte la fibra musgosa que hace sinapsis en el stratum lucidum (SL) de la célula piramidal del campo CA3, de esta célula parten las colaterales de Schaffer hacia el stratum radiatum (SR) de la célula piramidal (SP) del campo CA1, en donde se localizan también los estratos oriens (SO) y el lacunosum molecualare (SLM). A. 4. Intracircuito, entrada principal, por vía del patrón perforante (PP) Los axones del PP surgen de las capas II y III de la corteza entorrinal (CE), con menores contribuciones de las capas profundas IV y V. Los axones de las capas II y IV se proyectan a las células granulares del GD y a las células piramidales de la región CA3, mientras que las proyecciones de las capas III y V van a las células piramidales del CA1 y el subiculum. El PP puede ser separado en fascículos lateral (LPP) y medial (MPP), dependiendo del origen de estas fibras (Figura 4). (Bortolotto, Lauri, Isaac y Collingridge, 2003) A B GIRO DENTADO CA3 CA. Figura 4. Circuito unidireccional del hipocampo de roedor. Se inicia con la entrada de los axones provenientes de las capas II/IV (MPP) del patrón perforante de la corteza entorrinal que hacen conexiones con el giro dentado (DG) y las células piramidales del CA3, las que también reciben entradas de las fibras musgosas (MF) provenientes de las células granulares. Las células piramidales del CA3 envían axones colaterales de Schaffer al CA1 (SC), el cual también envía axones de asociación comisural (AC) y recibe axones del patrón perforante (LPP) provenientes de la corteza entorrinal pero de la capas II/V. Los axones de estas células van hacia el subiculum (Sb), que en turno envían axones de regreso hacia la corteza entorrinal lateral (LEC) y medial (MEC) (Bortolotto et al., 2003). B. Estrógenos Además de producir células reproductoras, los ovarios secretan las hormonas sexuales femeninas (esteroides): estrógenos y progesterona. Los estrógenos se producen en los folículos en crecimiento, mientras que la progesterona en el cuerpo amarillo; éstos favorecen el desarrollo y crecimiento del aparato reproductor femenino así como el de las glándulas mamarias (Adams, Shah, Janssen y Morrison, 2001; Adams et al., 2002) B. 1. Estructura y biosíntesis Los estrógenos principales son el 17 β-estradiol y el estriol, derivados esteroideos que contienen una configuración por cadenas de 18 carbonos (C18) sin un grupo metil angular unido a la posición 10, una configuración ∆4-3-ceto en el anillo aromático. Su vía de síntesis incluye la transformación a partir de los andrógenos (Figura 5). También son formados por aromatización de la androstenediona en la circulación por efecto de la aromatasa (que cataliza la conversión de testosterona en estradiol). La conversión del colesterol en androstenediona ocurre por dos vías; la primera se lleva a cabo en las células de la teca interna del ovario, que por vía de la hormona luteinizante (LH), actúa por medio del adenosina 3'-5'-monofosfato cíclico (AMPc) para aumentar su conversión. La segunda es por medio dela hormona folículo estimulante (FSH) en las células de la capa granulosa y en presencia de andrógenos, facilitan su secreción por el aumento de la actividad de la aromatasa. En la mujer en estado de menopausia, el 17 β-estradiol es el principal estrógeno secretado; la mayor parte se metaboliza a estriol en el hígado, siendo éste más potente pero menos activo. El 3% del estriol en la circulación está libre; el 60% se encuentra unido a proteínas como la albúmina y el 37% a la misma globulina que fija la testosterona, que es la globulina fijadora de esteroides gonadales (GFG) (Maggi et al., 2004). Para la biosíntesis del estradiol, en la célula se llevan a cabo una serie de reacciones que se inician en la aromatización del anillo A, la que es catalizada en tres pasos por un complejo de enzima mono-oxigenasa (aromatasa) cuya actividad reside dentro de una glucoproteína transmembranal (familia P450 de monooxigenasas) y una flavoproteína esencial, la NADPH- citocromo P450 reductasa, utilizando la forma reducida NADPH y oxígeno molecular como co- sustratos. Ambas proteínas se localizan en el retículo endoplásmico rugoso de células de la granulosa ovárica y otras regiones que incluyen el encéfalo (Conley y Hinshelwood, 2001; Havelock, Rainey y Carr, 2004). La actividad de la aromatasa se induce por gonadotropinas que actúan por medio de receptores de membrana plasmática para incrementar las concentraciones intracelulares de AMPc. Las gonadotropinas y el AMPc también incrementan la actividad de la enzima de desintegración de la cadena lateral del colesterol y facilitan su transporte hacia las mitocondrias en células que sintetizan esteroides. En el hígado, el estradiol secretado se oxida de manera reversible hasta generar estrona mediante la enzima 17-hidroxiesteroide deshidrogenasa, esos dos estrógenos (la estrona y el estradiol) pueden convertirse en estriol. Los tres estrógenos se excretan en la orina junto con otros componentes tales como conjugados de fosfato y de glucosa (Conley y Hinshelwood, 2001). En adultos mayores (varones y mujeres), la fuente principal de estrógenos es el estroma del tejido adiposo, en donde se sintetiza la estrona a partir de deshidroepiandrosterona, que es secretada por la corteza suprarrenal. De esta manera la concentración de estrógenos está regulada en parte, por la disponibilidad de precursores androgénicos (Adams et al., 2002; McEwen y Alves, 1999; Tsutsui, Ukena, Usui, Sakamoto y Takase, 2000). La biosíntesis de los esteroides también ocurre a nivel del propio SNC y al igual que aquellos formados en los ovarios, glándulas adrenales o placenta, presentan un mismo precursor común; el colesterol. A estos esteroides sintetizados en el SNC se les ha denominado neuroesteroides, los cuales juegan un papel similar o casi igual que los esteroides comunes (Mellon, Griffin y Compagnone, 2001; Shors, Falduto y Leuner, 2004). HO 3β-OH-SDH 3β-Hidroxiesteroide deshidrogenasa 17-OH-SDH 17-Hidroxiesteroide deshidrogenasa 16α-OHasa 16α-Hidroxilasa O 16α-OHasa Aromatasa 17-OH-SDH Estriol CH2 CH2 OH O CH2 CH2 O 17-OH-SDH aromatasa 16α-OHasa HO 17-OH-SDHAromatasa 3β-OH-SDH 16α-hidroxideshidro- epiandrosterona OH CH2 CH2 HO Aromatasa Deshidroepiandrosterona HO CH2 CH2 O O 16α-idroxiandrostenediona OH Estrona CH2 O O Androstenediona CH2 CH2 O 3 17 O CH2 CH2 16 Testosterona CH Estradio CH2 CH2 Figura 5. Biosíntesis de los estrógenos. Esquema modificado de (Williams y Stancel, 1996). B. 2. Funciones de los estrógenos en el SNC El SNC es un blanco para la acción de las hormonas esteroideas, vinculadas a la regulación de funciones tales como la supervivencia y diferenciación neuronal, mielinización, neurogénesis, plasticidad y sistema de reparación después de algún daño. También influyen en habilidades motoras, de memoria y en especial se asocia a los estrógenos con enfermedades específicas como el Parkinson, la discinesia y la depresión (Osterlund, Kuiper, Gustafsson y Hurd, 1998; Schneider et al., 1997; Sierra, 2004). En los años 70`s los estudios electrofisiológicos de células neurales mostraron que el estradiol estimula el flujo o movilización de calcio intracelular en segundos. Además, la acción de la hormona difiere de la modulación de la trascripción del DNA, sus efectos rápidos dependientes de estrógenos pueden ser mediados por activación del RNA y síntesis de proteínas habiendo interacción hormona-proteínas de membrana o citoplasma o con otros factores o moléculas de señalización (Maggi et al., 2004). En la actualidad, se ha tratado de distinguir entre los efectos de las hormonas de acción rápida o no genómica de aquellos cuyos efectos son prolongados o de acción genómica; éstos se distinguen claramente uno del otro en términos de sus mecanismos. Por diversos estudios se sabe que el estradiol es capaz de modificar la excitabilidad neuronal en diversas regiones del cerebro que incluyen las neuronas del cerebelo, la corteza cerebral y las células piramidales del CA1 del hipocampo (McEwen y Alves, 1999). Los estrógenos y otros esteroides afectan el sistema de segundos mensajeros por ambas vías (genómica y no genómica), demostrando que ambos mecanismos no son mutuamente excluyentes (Figura 6) (Maggi et al., 2004; McEwen y Alves, 1999). Síntesis proteica Vía genómicaVía no genómica Hormona esteroide libre Hormona esteroide plasmática unida Proteína de choque térmico Receptor citoplasmático que no fija DNA mRNA Transcripción mRNA DNA Activació “activado “activado Translocación del complejo receptor PASO 7 PASO 8 PASO 1 PASO 5 PASO 4 Activació PASO 3 PASO 2 PASO 6 PASO 4 PASO 3 Receptor nuclear Núcleo Célula diana Respuesta biológica Nueva proteína Figura 6. Modelo de síntesis de hormonas esteroides, esquema modificado de (Williams y Stancel, 1996). La capacidad que tienen los estrógenos de disminuir los radicales libres y la acción de éstos sobre las células nerviosas han sido un soporte para la identificación de mecanismos de protección neuronal aún no bien establecidos ante la inducción de muerte celular, estrés oxidativo, excitotoxicidad, privación de glucosa y exposición al péptido β-amieloide y otros agentes neurotóxicos. Los efectos benéficos del estradiol sobre la desmielinización y enfermedades neurodegenerativas apoyan la hipótesis antinflamatoria, basada en evidencia experimental en modelos in situ de animales y celulares in vitro; sugiriendo que los estrógenos suprimen el proceso inflamatorio por diversos estímulos en el SNC. Para dar explicación a estos efectos, se han propuesto diversos mecanismos donde los estrógenos juegan una actividad trófica durante la maduración del SNC. Este efecto perdura durante la vida adulta y se mantiene constante por ser indispensable para las conexiones sinápticas como señal de supervivencia, al mismo tiempo que existe la posibilidad de que el estradiol regule la síntesis de proteínas protectoras contra agentes apoptóticos e influya en las respuestas inflamatorias por el control de la microglía reactiva y la función vascular; ambos mecanismos pueden inducir proliferación celular para remplazar a las neuronas apoptóticas (Brinton, 2001; Maggi et al., 2004; McEwen y Alves, 1999). B. 3. Receptores a estrógenos en el hipocampo Los primeros intentos para determinar la distribución cerebral de los receptores a estrógenos se realizaron en el hipotálamo y en la glándula pituitaria por ser lugares obvios para la presencia de los mismos, por su acción y síntesis; posteriormente se extendieron los estudios a otras estructuras cerebrales entre ellas el hipocampo (McEwen, 2001). Hasta el momento se conocen 2 receptores principales a estrógenos (ERs), los receptores alfa (ERα) y los receptores beta (ERβ). De estos últimos, se han caracterizadodos subunidades el ERβ1 y el ERβ2, los cuales son estructural y funcionalmente distintos, y ambos son miembros de la superfamilia de receptores nucleares (Maggi et al., 2004). En 1997, Shughrue et al., realizaron un estudio comparativo de la distribución de los 2 tipos de receptores a estrógenos en el SNC por medio de marcaje con la expresión de RNAm encontrando diferencias importantes por área y por tipo de receptor, en el hipocampo (Figura 7) (Shughure, Lane, Scrimo y Merchenthaler, 1998). Figura 7. Cortes coronales del hipocampo dorsal. Localización de los RNAm de los receptores (ER) a estrógenos α y β. En el lado izquierdo de cada figura, los ERα (en rojo) y en el lado derecho los ERβ (en negro). La densidad de puntos en la figura simplifica los niveles celulares de su distribución (Modificado de Shughure et al., 1998). En otros estudios efectuados por Nishio et al., (2004), a través de técnicas de inmunocitoquímica sugieren que los ER-β se encuentran presentes a nivel de la sinapsis hipocampal, pudiendo representar un importante regulador de la señal para la transducción intracelular en neuronas del hipocampo (Nishio, Kuroki y Watanabe, 2004). En 1992, Toran-Allerand et al., determinaron la co- expresión de receptores a estrógenos con receptores a neurotrofinas, en los mismos lugares de su síntesis (Toran-Allerand et al., 1992). Las neurotrofinas (BDNF, NT 1-7 y NGF), pertenecen a una familia de factores de crecimiento que influyen en forma importante el desarrollo, supervivencia, plasticidad y envejecimiento de las neuronas (Kalb, 2005) y de diferentes órganos endocrinos (Bibel y Barde, 2000). Su actividad biológica es mediada por 2 clases de receptores de membrana estructuralmente distintos que son expresados esencialmente en el cerebro anterior de los mamíferos. La primera clase consiste de miembros de tropomiosina kinasa dependiente (trk), familia de receptor tirosina kinasa (trkA, trkB y trkC), cada uno media sus señales a través del incremento de la autofosforilación de tirosina. El segundo receptor es el p75NRT, pan neurotrófico, que liga a todas las neurotrofinas de baja afinidad; es una proteína transmembranal de 75KDa, cuando aparece modula la actividad y función de la trk, también se relaciona con la familia del factor de necrosis tumoral, que tiene implicaciones sobre la inducción de la apoptosis; con el subtipo NFΚβ y con la producción de la proteasa ceramide (Toran-Allerand, 1999). B. 4. Plasticidad cerebral, neuronal y sináptica En las neurociencias se ha utilizado el término de “plasticidad” como una propiedad fundamental del SNC que se manifiesta en diferentes funciones como el aprendizaje, la sensibilización y la • P I '.-' .. ~ . . ';'::, \ ... t _ - . ' .. , . • • •• adaptación. El término plasticidad cerebral expresa la capacidad adaptativa del SNC para minimizar los efectos de las lesiones a través de modificar su propia organización estructural y funcional (Rampon y Tsien, 2000). La plasticidad neuronal, se refiere a la capacidad de remodelar los contactos entre neuronas y la eficiencia de las sinapsis; que pudieran también explicar la capacidad de aprender. Este término fue mencionado originalmente por Ramón y Cajal (1891) con relación a que las neuronas muestran cambios en las arborescencias (dendritas) y en sus espinas, definiéndolo como aquellos cambios asociados con las neuronas y sus conexiones que pueden ser reversibles y ocurren a nivel de la ultraestructura de la membrana sináptica (Megías, Emri, Freund y Gulyas, 2001). Actualmente se considera que las neuronas codifican la información nueva de una manera secuencial, traducida ésta; como eficiencia de las sinapsis existentes o bien del establecimiento de nuevos contactos o también por la degeneración de neuronas. Las nuevas sinapsis entre neuronas pueden ser re-moldeadas o eliminadas. Estos cambios morfológicos en los sitios posinápticos (espinas dendríticas), podrían resultar de los cambios en las propiedades eléctricas y por lo tanto derivarse de los cambios en la conducción y la integración de potenciales post sinápticos (Miyamoto, 2006). Por ejemplo, en el fenómeno de la potenciación a largo plazo (LTP)2, se produce el incremento de la eficiencia sináptica a largo plazo. La LTP produce cambios en la morfología de la sinapsis, pero el mecanismo celular no se conoce (Nagerl et al., 2004) se sabe que la inducción de la LTP por un solo estímulo, activa la regulación de la actina alterando la morfología sináptica por la reorganización del citoesqueleto de la espina dendrítica y si se mantiene y se estabiliza LTP, se manifiesta el cambio de forma (grande y ovoide) en la sinápsis (Chen et al., 2007). Otros estudios apoyan esta idea de que el cambio se encuentra en la variación del tamaño y en la forma de la sinapsis, mientras que otros los encuentran a nivel de la hendidura sináptica (Muller et al., 2000). Los potenciales de acción en las células piramidales del CA1 del hipocampo se inician en sus axones y se propagan en forma retrograda hacia sus dendritas integrando la actividad sináptica e influyendo en la inducción de la plasticidad sináptica; así como, en la propagación del potencial de acción en los segmentos proximales de la dendrita apical, lo que atenúa la amplitud el 50% en la región somática. Los potenciales de acción provenientes de la región distal se encuentran lentificados hasta el 71-87%. Por otra parte, los estudios cuantitativos revelan diferencias sutiles en el diámetro o en las ramificaciones dendríticas cuando se presenta el potencial de acción en la dendrita apical. Con base en estos resultados, se sostiene que las observaciones realizadas en la 2 Por sus siglas en ingles long term potentiation amplitud del potencial de acción de la dendrita apical se confiere principalmente por las diferencias en la distribución, densidad, o estado de modulación para el grado de voltaje causado a lo largo del eje somato-dendrítico (Golding NL, Kath WL., and Sprusto NN, 2001). Diversos tipos de sinapsis pueden expresar y hacer uso de diversos grupos de moléculas proteínicas que participan en la activación de diferentes vías de señalamiento intracelular y que son responsables de las fases iniciales, lo que sostiene a los eventos de plasticidad sináptica (Muller, Toni y Buchs, 2000; Rampon y Tsien, 2000). Estudios previos han mostrado que el 17 β- estradiol (E2) promueve el crecimiento o elongación neurítica en neuronas del hipocampo y la corteza; el efecto neurotrofico del E2 se ha observado en experimentos realizados in vitro como in vivo demostrando el incremento en la densidad de espinas dendríticas involucradas en las conexiones sinápticas (Yankova et al., 2001). B. 5. El glutamato y los receptores del NMDA El glutamato y los receptores del NMDA están involucrados en numerosas funciones del SNC; entre los procesos más estudiados son los que participan en la plasticidad sináptica, el desarrollo neuronal, la percepción sensorial, así como en los procesos de aprendizaje y memoria, y en procesos patológicos. La maduración de los circuitos neuronales (establecimiento de conexiones funcionales) durante el desarrollo, y también en el adulto, depende de la activación y consolidación de ciertas sinapsis, mediante mecanismos de plasticidad en el que están involucrados los receptores NMDA (McEwen, 2005). Por ejemplo, en el fenómeno de la potenciación a largo plazo (LTP), se produce el incremento de la eficiencia sináptica a largo plazo. Por lo que el LTP, es un modelo experimental importante de los cambios celulares que subyacen a este incremento en la fuerza de conexión sináptica. El LTP de las sinapsis entre las neuronas piramidales del hipocampo se produce por la despolarización de una célula postsináptica con la activación repetida de una célula presináptica; esta despolarización simultánea activa a los receptores de NMDA(N-metil-D-aspartato) que permiten la entrada del Ca2+ a la célula y activa las cascadas responsables para el incremento de la eficacia sináptica (Debanne, Gahwiler y Thompson, 1999). Por otra parte, la expresión a largo plazo del fenómeno de LTP requiere de la síntesis de proteínas, donde las señales transitorias pueden estar ligadas a la activación de genes específicos (por CREB3) que determinarán el crecimiento y remodelación de sinapsis potencialmente activas (Muller, Toni y Buchs, 2000; Rampon y Tsien, 2000) (Figura 8). 3 Proteína de trascripción, o elemento de respuesta al pegado del aMP cíclico secuencia llamada cAMP por sus siglas en inglés cicle response elements binding, CREB. Figura 8. Ilustración de cambios anatómicos de las espinas asociados a la inducción de la LTP. El estímulo de alta frecuencia produciría uno de 2 cambios en las sinapsis que se remodele (en 2 cabezas espinales o aumentando la superficie de contacto) o bien que se transforme en 2 espinas (esquema modificado de Muller, Toni y Buchs, 2000). Las investigaciones sobre mecanismos moleculares mediante los cuales el Ca2+ regula el crecimiento neurítico; revela que éste activa la respuesta de la adenosin mono fosfato cíclico (AMPc), requerido para la respuesta de activación de la proteína de trascripción CREB. Este factor de trascripción puede ser activado por diversas señales extracelulares que involucran la regulación de una amplia gama de genes (Zhao y Brinton, 2004). En el cerebro, la actividad trófica de CREB media la plasticidad sináptica y la supervivencia neurítica. Al ser inhibida esta actividad en animales de experimentación altera su desempeño en las pruebas de memoria. Por el contrario, la sobre expresión de CREB facilita la memoria a largo plazo (Josselyn et al., 2001). Asociado al efecto del incremento de la concentración de Ca2+ por los E2 se activa la cascada enzimatica (MAP-cinasas4) y como consecuencia, la activación de receptores NMDA que deriva en una mayor entrada de Ca2+ (Zhoa, Chen, Wang and Briton, 2005). B. 6. Espinas dendríticas del CA1 Las espinas dendríticas representan la región postsináptica y de entrada excitatoria glutamatérgica de las neuronas que responden a la estimulación sináptica con cambios en su densidad y en el tipo de espinas. El mecanismo neuronal ocurre a través de la activación de los genes primarios y por los factores de crecimiento, ambos modifican la citoarquitectura membranal dando como resultado la 4 Cinasas de proteínas activadas por mitógenos. generación de nuevas espinas o bien la maduración de las ya existentes (Li et al., 2004). Consideradas como complejos morfológicamente especializados para la interacción sináptica, se han estudiado in vitro y se ha encontrado que tanto el número como el tipo de espinas son altamente mutables sobre una escala de tiempo que oscila en segundos y días, lo que sugiere que existen mecanismos intrínsecos diversos que ejercen un control dinámico sobre ellas (Smart y Halpain, 2000). In situ, estos cambios en el tipo y densidad de espinas ocurren bajo condiciones fisiológicas y patológicas, las cuales han sido ligadas con alteraciones funcionales de los circuitos neuronales (Gould, Woolley, Frankfurt y McEwen, 1990; Korkotian y Segal, 2000; Smart y Halpain, 2000). En las células piramidales del CA1 del hipocampo se han distinguido las siguientes características de las espinas dendríticas (Figura 9 I, II): poseen un diámetro que varía entre 0.04-0.5 µm, su morfología cambia de cortas a delgadas, delgadas sin cabezas, delgadas pedunculadas y en forma de hongo. Una espina delgada tiene un cuerpo total más grande que el diámetro del cuello que termina en una cabeza bulbosa pequeña (0.6 µm de diámetro). Las espinas cortas son pequeñas y amplias sin constricción en sus cuellos. Las espinas en forma de hongo tienen un cuello estrecho y una cabeza irregular grande (0.6 µm en el diámetro mayor) (Sorra y Harris, 2000; Zhang y Benson, 2000). En las células piramidales del CA1 del hipocampo, la distribución de las espinas es horizontal en el estrato lacunosum moleculare (SLM) lo que permite múltiples contactos sinápticos (Figura 10), y se han relacionado con receptores AMPA por una parte, porque su eficiencia es mayor para la LTP, y porque su distribución de entradas excitadoras e inhibitorias guardan una relación con el control estricto de información en el SLM (Megías et al., 2001). 0.05 µm 100 µm I II Figura 9. I. Estructura de una célula piramidal del CA1 con las ramificaciones dendríticas. Dendritas basales que abarcan el estrato oriens o distal y en la dendrita apical (región proximal) se localiza la entrada de las fibras de asociación. En las porciones medial y distal (o estrato radiatum), en la dendrita apical, representan la entrada de las fibras de Schaffer (provenientes del CA3) y el estrato lacunosum moleculare, es la entrada del patrón perforante (proveniente de la corteza entorrinal), esquema modificado de Megias et al., 2001. II. Segmento dendrítico del CA1 del hipocampo reconstruido con imágenes del microscopio electrónico y en donde se indican los tipos de espinas; hongo (m), corta (s) con una mácula densa posináptica (psd) y delgada (t). En A, una sección transversal de la dendrita con una espina s y con psd. En B, dos espinas; una t y otra m, ambas con el aparato espinal (sa) dentro del cuello. El sa, está formado por cisternas de retículo endoplásmico liso (ser), en la dendrita una mitocondria (mito), esquema modificado de Sorra y Harris, 2000. radiatum distal B. 7. Influencia de los estrógenos en la espinogénesis Estudios previos indican que los estrógenos son capaces de inducir nuevas espinas y sinapsis en las células del CA1 del hipocampo; también se ha demostrado que las espinas dendríticas de los células piramidales del CA1, pueden ser alteradas en su densidad al ovariectomizar a ratas (Gould et al., 1990). Estos cambios se han observado tanto con la disminución como con el incremento de los niveles circulantes de estrógenos a través de las diversas fases del ciclo estral (Woolley, Gould, Frankfurt y McEwen, 1990), teniendo un notable incremento en la densidad espinal durante la fase tardía del proestro, en comparación con la fase de estro (Gonzalez-Burgos et al., 2005). Es importante considerar que el incremento del número de espinas dendríticas es paralelo al incremento en el número de sinapsis axoespinosas (no así axodendríticas), indicando que las nuevas espinas forman nuevas sinapsis (Woolley y McEwen, 1993). Se ha demostrado que el incremento en el número de espinas ocurre con el de las sinapsis, de igual manera se ha visto en el CA1 el incremento de multiconexiones de nuevas espinas dendríticas con botones sinápticos preexistentes, por lo que se piensa en la modulación del tipo de entrada de información sináptica (Yankova, Hart y Woolley, 2001). Los cambios inducidos por el estradiol en las espinas dendríticas y la densidad sináptica son paralelos a los cambios fisiológicos producidos en el hipocampo, lo que sugiere que el incremento en la densidad de espinas y en la densidad sináptica resultan en el incremento de la excitabilidad; este efecto de los estrógenos se ha demostrado al observar un incremento en los receptores NMDA (Segal, 1995; Woolley y McEwen, 1994; Woolley, Weiland, McEwen y Schwartzkroin, 1997). Por otra parte se ha postulado que los efectos inducidos por los estrógenos sobre la plasticidad de espinas pueden ocurrir fuera del núcleo por una vía de receptores a estrógenos (ERs) asociados a la membrana, los cuales son capaces de inducir la señal de transducción para la formación de proteínas como la sinaptofisina y la espinofilina. Estos receptores se han encontrado a nivel del axón, de la terminalaxónica y de las espinas dendríticas del hipocampo, por lo que se sugiere su participación en la espinogénesis y en la modulación del incremento de los receptores NMDA (Brake et al., 2001; Prange-Kiel et al., 2006). También se ha planteado que las acciones del estradiol sobre los receptores a NMDA están asociadas al cambio en la transmisión sináptica de las neuronas del CA1 en ratas ovariectomizadas, como resultado del incremento en la corriente generada por el gradiente de voltaje dependiente de Ca2. Tales corrientes se han involucrado en la facilitación de algunos procesos fisiológicos como la LTP, el aprendizaje y la memoria (Osterlund et al., 1998; Woolley y McEwen, 1994). Figura 10. Fotomicrografías de la dendrita apical de células piramidales del CA1. En A, dendrita de un animal en proestro, en B, en estro (de la fase estral). Las flechas indican espinas dendríticas. Nótese la mayor densidad de espinas dendríticas en A comparado con B. Barra de escala 10 µm para A y B (esquema modificado de Wolley et al., 1990). B. 8. Influencia del estradiol en la memoria El estudio de las bases anatómicas de la memoria constituye un aspecto central y fundamental en el estudio de las neurociencias. En la actualidad no se conciben a los procesos de memoria como una función de la actividad del cerebro separada o independiente de un sistema integral complejo de la capacidad cognitiva. Se han descrito diversos subsistemas de la memoria que dependen de las características temporales y del contenido de la información almacenada. Cada uno de ellos estaría representado por diferentes estructuras neurales, que interactúan entre sí, permitiendo el funcionamiento integral. Por lo que la memoria se debe considerar como una serie de habilidades que dependen de diferentes sistemas cerebrales (Smith y Squire, 2005). Dentro de estos sistemas se encuentra el hipocámpico, que es un modelo idóneo para estudiar el aprendizaje y la memoria de tipo espacial (Pan y Tsukada, 2006; Rosenzweig y Barnes, 2003). El descubrimiento inicial de la amnesia grave en el paciente H.M.5 contribuyó a que progresara el entendimiento de los mecanismos de los procesos de memoria en los seres humanos; un segundo determinado espacio en el medio ambiente, estableciendo una relación anatómica con estos campos que representan la entrada de los sistemas de memoria para la localización espacial de un objeto, 5 Siglas con las que se refiere a un paciente masculino que presentó epilepsia desde los 10 años de edad y que cuando tenía 25 años se le extirpó quirúrgicamente la región medial temporal, que incluyó la amígdala, el giro parahipocampal y dos terceras partes del hipocampo. Como resultado de la cirugía presentó amnesia anterógrada es decir dificultad para la adquisición de nuevas memorias y pérdida parcial de sucesos ocurridos desde 19 meses antes de la cirugía (amnesia retrógrada). H. M. conservó inalteradas las memorias tempranas de su vida y las características de la personalidad e inteligencia. (Neylan, 2000). estableciendo así la organización interna con los estímulos externos en una relación espacio- temporal, que componen un evento conductual (Nadel y Eichenbaum, 1999). Estudios funcionales realizados con resonancia magnética han mostrado que existe relación entre la actividad del hipocampo y la corteza prefrontal con la memoria semántica (Menon, Boyett-Anderson, Schatzberg y Reiss, 2002). Actualmente es aceptado que el hipocampo es una estructura cerebral que participa en los sistemas de memoria (en biología se define al sistema como un conjunto entre estructura y función), funcionando en paralelo con otras estructuras; estos datos se han hecho evidentes por medio de estudios en ratas donde se provocan lesiones en distintas estructuras cerebrales (Figura 11) (Squire, 2004). Figura 11. Esquema representativo de la clasificación de la memoria. La cual asocia estructuras cerebrales involucradas con cada tipo de memoria. Esquema modificado de Thompson y Kim, 1996. Los esteroides sexuales son otro factor capaz de influir en la estructura celular del hipocampo, que contiene receptores a estrógenos y de modificar la memoria espacial en animales de experimentación con deficiencia estrogénica. El reemplazo experimental de los estrógenos previene el deterioro de la memoria espacial (McEwen y Alves, 1999). En la mujer con posmenopausia y con terapia de sustitución hormonal (estrógenos) se mejoran sus funciones cognitivas, tales como las memorias verbal, de corto y largo plazo (Frye, Rhodes y Dudek, 2005). Dtclarativa (Explícita) ~ Hechos Eventos Hipocampo Lóbulo Temporal Medial Diencéfalo Memoria No Dtclarativa (Implícita) Habilidades y Hábitos Estriado Corteza Motora Cerebelo Acto Neocorteza Aprendizaje Asociativo Básico Respuesta Emocional Anú¡¡dala (Hipocampo) Esqueleto Musculatura Cerebelo (Hipocampo) Aprendizaje No Asociativo Reflejos Motores C. Prueba espacial de laberinto acuático de Morris (LAM) Posiblemente la prueba más usada para medir el aprendizaje espacial en roedores sea el laberinto acuático de Morris (LAM). En esta tarea las ratas son puestas en un tanque con agua donde se coloca una plataforma que les permite escapar. Las ratas tienen que aprender la ubicación de la plataforma escondida justo debajo de la superficie del agua. En la Figura 13, se indica la ubicación de la plataforma en el tanque y las pistas cardinales (norte, sur, este y oeste) (Rosenzweig y Barnes, 2003). En experimentos en ratas con lesión bilateral hippocampal, se ha encontrado que muestran dificultad para la localización de la plataforma en el LAM (Broadbent, Squire y Clark, 2004). S 3, 6 4, 7,9 E 1, 8,10 O 2, 5 N P Figura 12. Laberinto acuático de Morris, versión plataforma oculta. Se representan la salida (1-10) para cada ensayo y las pistas (figuras de colores) colocadas en el exterior del laberinto. Después de cierto número de ensayos las ratas aprenden a escapar del agua subiéndose a la plataforma (P). En los roedores sometidos al LAM, se ha reportado una mejoría en el desempeño de la tarea asociado al incremento de la densidad de espinas dendríticas inducida por los estrógenos. Estos resultados sugieren que los cambios inducidos por los esteroides en la sinapsis o en la densidad de espinas en el área del CA1 del hipocampo pueden ser responsables de los efectos hormonales sobre la función cognitiva mediada por el hipocampo (MacLusky, Luine, Hajszan y Leranth, 2005; Veiga, Garcia-Segura y Azcoitia, 2004), el cual, como sustrato de la memoria espacial y explícita, integra “el contexto” y significado cognoscitivo de varios eventos conductuales (McEwen, 2001). III. JUSTIFICACIÓN DEL PROYECTO El hipocampo tiene un papel fundamental en la adquisición de la memoria de tipo contextual. Cuando las ratas son sometidas a las pruebas conductuales de tipo espacial como el LAM, las neuronas piramidales del CA1 incrementan el número de espinas dendríticas. Además, las alteraciones en el ambiente (grado de estrés en un medio novedoso), alteran tanto la conducta de la rata como algunos factores internos, tales como la fluctuación de los niveles circulantes de estradiol. La asociación de ambos efectos, provoca que durante el proestro (cuando hay niveles altos de estradiol), las ratas presentan un mejor desempeño en el LAM. Se sabe que las fluctuaciones hormonales juegan un papel predominante en la capacidad plástica del hipocampo, provocando cambios en el número y tipo de espinas dendríticas que son dependientes del tiempo y la experiencia. Se sugiere que estos cambios conductuales y morfológicos tienen un sustrato anatómico predominante dentro del mismo hipocampo y que debido a su plasticidad, las espinas postsinápticas sufren remodelaciónen las zonas de la neurona relacionadas con la entrada de información (patrón perforante) localizadas en el estrado lacunosum moleculare (terminación de la dendrita apical) y que estos cambios plásticos están involucrados en la generación de nuevas huellas de memoria. Este sitio funcional de eficiencia sináptica de las neuronas piramidales del CA1 hipocampal, también responde de manera plástica a los niveles de estradiol. En especial las espinas largas, que presentan un mayor grado de especialización por la presencia de los receptores NMDA y que además son los sitios de mayor susceptibilidad de poda de espinas en enfermedades de tipo neurodegenerativas i.e., como la de Alzheimer (Woolley, 2007). Con base en estos antecedentes, se diseñó el presente trabajo con tres tipos de estudios: bioquímico, conductual y anatómico. El primer experimento se diseñó con la finalidad de conocer el tiempo requerido para llevar a ratas jóvenes ovariectomizadas a un estado de hipoestrogenismo (modelo artificial); a los 15 días (OVX-15D) y 30 días (OVX-30D) después de la ovariectomía comparado con los niveles de estrógenos en ratas seniles de 22 meses de edad (hipoestrogenismo natural). En el segundo experimento se sometieron a las ratas ovariectomizadas (OVX) del grupo que mostró semejanzas en niveles estrogénicos con las ratas seniles y a un grupo control falsamente ovariectomizado (FALSA-OVX) a la tarea del LAM para evaluar el aprendizaje y la memoria de largo plazo a las 24 hr y 7 días después del aprendizaje. En el tercer experimento se valoraron los cambios en el número y tipo de sitios posinápticos (espinas) en las dendritas apicales divididas en 3 segmentos (proximal, medial y terminal) de las neuronas piramidales del CA1 del hipocampo en los grupos OVX y FALSA-OVX entrenados en el LAM, como índice de plasticidad sináptica. La importancia del estudio estriba en poder establecer una relación dependiente de estrógenos, entre el desempeño de una tarea espacial con los cambios en la estructura posináptica de las células de proyección del CA1 del hipocampo, así como el efecto diferencial sobre los tipos principales de espinas localizadas en los 3 estratos (proximal, medial y terminal) de las entradas al intra-circuito del hipocámpico. IV. HIPÓTESIS 1. Las ratas jóvenes ovariectomizadas, mostrarán niveles bajos de estrógenos, similares a los de las ratas seniles. 2. El hipoestrogenismo en ratas jóvenes ovariectomizadas producirá un deterioro en el aprendizaje de la tarea espacial del laberinto acuático de Morris 3. El hipoestrogenismo en ratas jóvenes ovariectomizadas producirá un deterioro en la memoria de la tarea espacial del laberinto acuático de Morris. 4. El hipoestrogenismo en ratas jóvenes ovariectomizadas entrenadas en la tarea espacial del laberinto acuático de Morris disminuirá el número de espinas dendríticas apicales de las células piramidales del área CA1 en el hipocampo. 5. El hipoestrogenismo en ratas jóvenes ovariectomizadas entrenadas en la tarea espacial del laberinto acuático de Morris producirá cambio en la forma de las espinas dendríticas apicales de las células piramidales del CA1 en el hipocampo. V. OBJETIVOS GENERALES 1. Determinar los niveles plasmáticos basales de estradiol, en ratas seniles y jóvenes ovariectomizadas. 2. Medir el aprendizaje y la memoria espacial en una tarea espacial del laberinto acuático de Morris (LAM) en ratas jóvenes ovariectomizadas. 3. Cuantificar los sitios posinápticos (espinas dendríticas) en neuronas del área CA1 del hipocampo, teñidos con la técnica de Golgi rápido en ratas jóvenes ovariectomizadas 4. Diferenciar el tipo de espina dendrítica en los segmentos proximal, medial y terminal de la dendrita apical en las células piramidales del CA1 del hipocampo de ratas jóvenes ovariectomizadas. VI. OBJETIVOS PARTICULARES 1. Determinar el proestro, mediante citología vaginal en ratas jóvenes de 9 a 12 semanas de edad. 2. Obtención de muestra sanguínea cada rata para el análisis por inmunoensayo. competitivo, para identificar los niveles plasmáticos de estradiol en los diferentes grupos experimentales. 3. Explorar el aprendizaje y la memoria espacial en el LAM de ratas jóvenes FALSA-OVX y OVX con el sistema Poly-track. 4. Contrastar los resultados del aprendizaje mediante la prueba de ANOVA de medidas repetidas y con la prueba post hoc de Fisher con nivel de significancia de P > 0.05. 5. Contrastar los resultados de la memoria mediante la prueba de ANOVA de doble vía y con la prueba post hoc de Fisher con una significancia de P > 0.05. 6. Cuantificar las espinas en tres segmentos de 25 µm (proximal, medial y terminal) de la dendrita apical en las neuronas del CA1 del hipocampo de los grupos FALSA-OVX, OVX, CN-F y CN-OVX. Utilizando el microscopio fotónico a un aumento de 100X. 7. Diferenciar y cuantificar los tipos de espinas dendríticas en tres segmentos de 25 µm (proximal, medial y terminal) de la dendrita apical en neuronas del CA1 del hipocampo de los grupos FALSA-OVX, OVX, CN-F y CN-OVX. Utilizando el microscopio fotónico a un aumento de 100X. 8. Contrastar los resultados del número y tipo de espinas por segmento y por grupo (FALSA- OVX, OVX, CN-F y CN-OVX) con la prueba de ANOVA de una y doble vía así como la prueba post hoc de Fisher con una significancia de P > 0.05. VII. MATERIAL Y MÉTODOS El protocolo experimental utilizado en el presente estudio fue aprobado por el Comité de Bioética del Instituto de Neurobiología de la Universidad Nacional Autónoma de México y esta acorde con la guía internacional para el uso y manejo de animales de experimentación (Nacional Academy of Sciencies, 2003). A. Sujetos Se utilizaron ratas hembras Sprague-Dawley de 22 meses de edad para el experimento uno y ratas jóvenes de 9 a 12 semanas de edad, para el experimento dos. Todas las ratas se colocaron en cajas de acrílico (24 x 21 x 45 cm), para su habitación individual y se les proveyó de alimento (Purina Chow) y agua ad libitum. Todas las ratas, se mantuvieron en el bioterio general del Instituto de Neurobiología, UNAM, en un cuarto con temperatura controlada (25 + 2°C); con una humedad el 50% y cuyo ciclo de luz-oscuridad fue de 12:12 hr iniciando el periodo de luz a las 7:00 hr. Los animales ingresaron a los laboratorios de conducta y morfometría, por lo menos 2 hr. antes del experimento y al final se regresaban al bioterio del Instituto. Los grupos experimentales estuvieron conformados por 10 animales cada uno. B. Cirugía Cada una de las ratas que tenían de 9 a 12 semanas de edad fueron anestesiadas con un compuesto de xilamina-ketamina (40 mg/Kg); por vía intraperitoneal. Una vez anestesiada, se le rasuró la piel que cubre la región abdominal, se realizó asepsia y antisepsia con solución de benzalconio. Se efectuó una incisión de 1 cm en el plano trasversal, disecando plano por plano hasta llegar a la cavidad peritoneal. Se localizaron las tubas ováricas y se extrajeron, se ligaron las trompas uterinas 1 cm. por debajo de la región ovárica con catgut crómico (grosor 3/0) y se seccionó por encima de la ligadura para realizar la ovariectomía. Los ovarios fueron revisados para confirmar que se encontraban completos. Posteriormente se procedió a introducir las tubas ováricas a la cavidad peritoneal. Se realizó el cierre por planos de la incisión efectuada con catgut crómico; de peritoneo hasta el músculo; y con nylon (grosor 4/0) sobre la piel. Por último se hizo asepsia en la herida quirúrgica con solución de benzalconio y alcohol. Para las ratas falsamente ovariectomizadas el procedimiento que se utilizó fue el mismo exceptuando la extracción de los ovarios. C. Adaptación de las ratas a las condiciones experimentales Durante el transcurso de la recuperación post quirúrgica, las ratas se manipularon tres veces (una vez por día); cada una de estas sesiones duró 2 min, y el objetivo fue que la rata se adaptara a la manipulación por parte delinvestigador. Durante este tiempo se sacaron de su caja habitación, se colocaron en toallas secas sobre las piernas del experimentador y se le dio masaje suave sobre el lomo y cabeza. Dos horas previas a la realización de las pruebas conductuales las ratas fueron colocadas afuera del cuarto del laberinto acuático de Morris. Para la extracción de sangre y determinación de niveles de estradiol y estudio histológico, las ratas fueron llevadas al laboratorio de morfometría 2 hr antes del procedimiento. D. Obtención del plasma sanguíneo Este experimento se realizó con la finalidad de determinar los niveles plasmáticos basales de estradiol, en ratas hembras seniles y jóvenes ovariectomizadas. Los grupos que se formaron para este experimento fueron los siguientes: un grupo control senil de 22 meses de edad (CTRL-S) y un grupo de jóvenes de 9 a 12 semanas de edad que fueron ovariectomizadas (OVX). Este último grupo fue subdividido en dos, a uno se le determinaron los niveles plasmáticos basales de estradiol a los 15 días después de la ovariectomía (OVX-15D) y al otro grupo 30 días después de la ovariectomia (OVX-30D). La muestra sanguínea en cada rata fue durante la etapa del proestro, el cual se determinó, mediante citología vaginal. Se utilizó una pipeta con solución salina fisiológica al 0.9% que se introdujo en el canal vaginal de la rata, una vez extraída la muestra, se colocó en un porta objetos limpio y se procedió a la identificación de las células grandes y nucleadas (característica celular correspondiente a este estadio del ciclo estral), bajo un microscopio de luz (10 x). Para la obtención sanguínea las ratas fueron anestesiadas con xilacina/ketamina (40 mg/kg), se disecó por planos hasta llegar a cavidad torácica, se localizó el corazón y se le puncionó a nivel de la punta del ventrículo izquierdo, extrayendo 5 ml de fluido. La sangre se colectó en tubos de ensayo de 1 x 10 cm, se colocaron dentro de una centrifuga clínica a una velocidad de 3000 rpm durante 30 min separando el plasma en tubos “epeendorf”. Los niveles plasmáticos de estradiol se determinaron por análisis de inmunoensayo competitivo con ciclos de 1 x 60 min. E. Paradigma del laberinto acuático de Morris Este experimento se realizó con la finalidad de medir el aprendizaje y la memoria espaciales en la tarea de LAM. Para ello se formaron dos grupos experimentales de ratas de 9 a 12 semanas de edad; ovariectomizadas (OVX) y falsamente ovariectomizados (FALSA-OVX), además se estudiaron dos grupos controles de nado de la misma edad: control de nado ovariectomizado (CN-OVX) y control de nado falsamente ovariectomizado (CN-F). Las ratas con falsa cirugía se estudiaron en la fase de proestro. El LAM, utilizado fue un tanque circular negro de plástico con diámetro de 150 cm y una altura de 60 cm colocado sobre una base de metal que lo sostiene a una altura de 58 cm. Se llenó con agua hasta una altura de 30 cm manteniéndose una temperatura de 25oC ± 1oC. Las cuatro posiciones de inicio se marcaron en la cara externa del tanque con los cuatro ejes cardinales Norte (N), Sur (S), Este (E) y Oeste (O), dividiéndose por tanto en 4 cuadrantes. Se colocó una plataforma de plástico color negro con dimensiones de 10 x 10 cm., sumergida a 1 cm. bajo la superficie del agua. El cuarto sonoamortiguado donde se ubicaba el tanque tuvo una dimensión de 236 cm x 225 cm x 242 cm, y en sus paredes blancas se colocaron carteles como señales. Se grabaron todos los experimentos utilizando el sistema Poly-track de San Diego Instruments Incorporated 2000. 1. Entrenamiento Se utilizó el paradigma de laberinto acuático de plataforma oculta; los horarios de entrenamiento y prueba oscilaron entre las 10:00 y 13:00 hr. El procedimiento de entrenamiento fue el siguiente: A las ratas se les dio una sesión de entrenamiento que consistió en 10 ensayos. En cada ensayo, la rata fue colocada dentro del tanque mirando de frente al muro en uno de los puntos designados aleatoriamente para el inicio (N, S, E, O); la rata podía escapar del estímulo aversivo (agua) encontrando y subiéndose a la plataforma de escape. Se utilizaron diferentes puntos de inicio en cada ensayo, y cada uno de estos puntos fue utilizado de 2 a 3 veces dentro de los ensayos. La plataforma de escape se encontraba en el cuadrante inferior izquierdo en todos los ensayos y el primer punto de salida fue al Oeste del tanque; en el segundo el punto de salida fue colocado al Norte del tanque, en el tercer punto fue colocado al Sur y el cuarto punto al Este; en el quinto punto se volvió a colocar al Norte, el sexto punto de salida al Sur, el séptimo punto al Este, el octavo punto de salida al Oeste, el noveno al Este y el décimo al Oeste. Si la rata no escapaba durante el primer ensayo, a los 60 seg. era guiada por la mano del experimentador hacia la plataforma de escape. En los ensayos subsecuentes se retiraba del laberinto al llegar a la plataforma o al cumplir 60 seg. nadando sin importar el lugar en donde se encontrara. Cuando la rata se subía a la plataforma se le permitía permanecer ahí durante 20 segundos y después era retirada del laberinto, secada con una toalla de algodón y colocada en una caja de descanso por un intervalo de 30 seg. para posteriormente iniciar el ensayo siguiente. La latencia de llegada a la plataforma de escape se midió en las grabaciones y fue usada como una medida de adquisición. 2. Retención La retención se evaluó 24 hr y 7 días después del entrenamiento. La retención consistió en una sesión de 2 min donde la plataforma de escape fue retirada del tanque. La rata se colocó viendo hacia la pared del laberinto en el punto de salida Oeste; y se le dejó nadar libremente durante este tiempo; al término del mismo, la rata se retiró del laberinto, para secarla y colocarla en una caja de reposo por 30 seg al final de los cuales se le regresó a su caja habitación. Para el análisis de los datos se realizó un dibujo de la trayectoria de la rata en el laberinto utilizando el sistema Poly-track (San Diego Instruments) donde se anexaron 3 plataformas sobre los cuadrantes restantes, de tal forma que se denominan de la siguiente manera: plataforma blanco (B) que se encontraba en el cuadrante inferior izquierdo (utilizada en la sesión de entrenamiento), plataforma opuesta (Op), sobre el cuadrante superior derecho, plataforma adyacente (Ad) sobre el cuadrante superior izquierdo y plataforma adyacente prima (Ad’) sobre el cuadrante inferior derecho. Todas las ratas fueron colocadas en el punto del primer ensayo (salida del punto 1, Oeste del tanque). La latencia de llegada al cuadrante donde se había encontrado la plataforma durante la sesión de entrenamiento, el tiempo de permanencia sobre ese lugar y el número de entradas al área donde se encontraba la plataforma fueron registrados durante las pruebas de retención (24 hr y 7 días después del entrenamiento) para su análisis estadístico. 2, 5 N Ad Op 4, 7, 9 E 1, 8, 10 O B Ad´ S 3, 6 Figura 13. Laberinto acuático de Morris y el sistema Poly-track. Se anexaron 3 plataformas sobre los 3 cuadrantes restantes: plataforma blanco (B) utilizada en la, sesión de entrenamiento; plataforma opuesta (Op) sobre el cuadrante superior derecho, plataforma adyacente (Ad) sobre el izquierdo y plataforma adyacente prima (Ad´) sobre el cuadrante inferior derecho. F. Impregnación argéntica de Golgi rápido Para cuantificar los sitios posinápticos (espinas dendríticas) y poder diferenciar el tipo de espina dendrítica en diferentes regiones de la dendrita apical en segmentos de 25 µm divididos en proximal medial y terminal de la dendrita apical en las células piramidales del CA1 del hipocampo, se utilizaron los grupos experimentales y controles que fueron sometidos al paradigma de LAM. Veinticuatro horas después de la segunda prueba de retención del LAM todos los cerebros fueron procesados con la técnica de Golgi rápido, modificada por Díaz-Cintraet al., (1981), la cual se describe a continuación. Las ratas previamente anestesiadas, se colocaron en un soporte que contenía una rejilla y un contenedor de líquidos, se disecó por planos hasta llegar a la cavidad torácica, se perfundió el animal por vía intracardíaca insertando en el corazón una aguja a nivel del ventrículo izquierdo con una solución de formalina al 10% en solución amortiguadora de PBS (300 ml/rata). Una vez que el fijador penetró en el encéfalo, se seccionó la cabeza y se dejó durante 24 hr envuelta en papel aluminio, se extrajo el cerebro y se obtuvieron bloques coronales homogéneos de 4 mm de ancho abarcando el área del hipocampo dorsal (Bregma - 2.8 a - 4.2; Paxinos y Watson, 1998) aproximadamente. Se colocaron en una solución de dicromato de potasio al 4.5% con ácido ósmico al 1 % en una proporción de 8:1. Se dejaron en esta solución por un lapso de 10 a 13 días, en continua agitación, luego los bloques se diferenciaron en una solución de nitrato de plata al 0.75% durante 24 hr. A continuación se procedió a la deshidratación del tejido en alcoholes graduales a partir de alcohol al 50 % hasta alcohol etílico absoluto y éter, permaneciendo 30 min en cada uno de los cambios. Para poder cortarlos en el micrótomo, primero se embebieron en nitrocelulosa de baja viscosidad la cual se preparó a diferentes concentraciones, empezando con 5%, aumentando 10%, 15%, 20% y 30% cada 24 hr. Finalmente los bloques se incluyeron en nitrocelulosa al 30% en moldes de plástico de 8 mm x 8 mm durante 12 hr. en un desecador que contenía vapores de cloroformo, el cual se conectó a vacío. Ya endurecidos los bloques se fijaron en una platina de metal, la que a su vez se colocó en un micrótomo de deslizamiento (Leitz Wetlar 47160) y se obtuvieron cortes frontales de 120 µm de grosor, se deshidrataron, se aclararon y se obtuvieron las preparaciones. G. Análisis estadístico G. 1. Experimento 1. Niveles de estrógenos Para el análisis de los datos del experimento uno, se utilizó la prueba de análisis de varianza para un diseño experimental con un factor (ANOVA). Esta prueba permite evaluar el efecto de un factor (con varios tratamientos o niveles), sobre una determinada variable de respuesta. Se utilizó como variable independiente los diferentes tiempos post cirugía (tratamientos) a los cuales fueron sometidos los grupos experimentales y como variable dependiente los niveles plasmáticos de estradiol. Este análisis fue seguido por la aplicación de la prueba Fisher para demostrar las diferencias estadísticamente significativas entre los grupos. G. 2. Experimento II. Laberinto acuático de Morris Los resultados de la sesión de entrenamiento en el LAM se analizaron con la prueba de ANOVA de medidas repetidas, en donde la variable independiente fueron los diferentes tratamientos (FALSA- OVX, OVX, CN-F y CN-OVX) y como variable dependiente el tiempo que el animal tardó en llegar a la plataforma de escape (latencia de llegada a la plataforma) durante cada uno de los 10 ensayos de la sesión de entrenamiento. Se realizaron dos pruebas de memoria (24 hr y 7 días) se determinaron en cada una de Las plataformas: la retención, la frecuencia de entrada y la permanencia en cada uno de los cuadrantes del LAM. Para la prueba de retención se utilizó el ANOVA de dos factores, en donde la variable dependiente fue el promedio del tiempo (latencia) que el animal tardó para llegar al lugar (cuadrante) en donde se localizaba la plataforma de escape en el LAM para cada uno de los grupos FALSA-OVX y OVX (variables independientes). Para la prueba de frecuencia de entradas se utilizó el ANOVA de dos factores, en donde la variable dependiente fue el promedio del número de entradas (frecuencia) del animal al lugar (cuadrante) en donde se localizaba la plataforma de escape en el LAM para cada uno de los grupos FALSA-OVX y OVX (variables independientes). Para la prueba de permanencia se utilizó el ANOVA de dos factores, en donde la variable dependiente fue el promedio del tiempo (latencia) que el animal permaneció en el lugar (cuadrante) en donde se localizaba la plataforma de escape en el LAM para cada uno de los grupos FALSA-OVX y OVX (variables independientes). G. 3. Experimento III. Morfometría y morfología de las espinas dendríticas El promedio del número total de espinas dendríticas se obtuvo en 6 neuronas del CA1 del hipocampo izquierdo de 6 animales en cada una de las 4 condiciones experimentales: falsamente ovariectomizados (FALSA-OVX), ovariectomizados (OVX), control de nado falsamente ovariectomizados (CN-F) y control de nado ovariectomizados (CN-OVX). Cada neurona se le dividió en tres segmentos dendríticos (proximal, medial y terminal) en cada uno se contaron 3 tipos de espinas (cortas, hongo y largas) haciendo un total de 1,292 mediciones. El análisis del total de espinas en los 4 grupos se realizó con una ANOVA de una vía en donde el factor independiente es el tratamiento y el dependiente es el promedio del número total de espinas. Las diferencias en el promedio total de espinas por segmento estudiado en los 4 grupos se realizaron con la ANOVA de 2 vías en donde los factores independientes son el segmento y el tratamiento y el dependiente el número de espinas por segmento. El análisis del tipo de espina por cada segmento (proximal, medial o terminal) en los 4 grupos experimentales se realizó con una ANOVA de dos vías en donde los factores independientes fueron el tratamiento y el tipo de espina y el dependiente el número de espinas en cada uno de los segmentos. Para conocer las diferencias específicas intra grupos se aplicó la prueba post hoc de Fisher. En todos los casos se consideró como significativo el nivel de alfa < al 5%. VIII. RESULTADOS A. Experimento I. Niveles de estrógenos El ANOVA de una vía mostró diferencias significativas en los puntajes obtenidos entre los grupos (F(2,27) = 6.591, P < 0.0048). La prueba post hoc de Fisher mostró que los niveles de estrógenos de los sujetos de los grupos OVX-15D y OVX-30D no difirieron entre ellos, pero el grupo OVX-30D mostró valores significativamente menores del 51.99% (P < 0.002) con respecto al grupo CTRL-S (Figura 14). NIVELES PLASMÁTICOS DE ESTRADIOL CTRL-S OVX-15D OVX-30D C O N C EN TR A C IÓ N pg /d l 0 5 10 15 20 25 30 * 9 10 10 Figura 14. Promedio + el error estándar de la media de los niveles de estrógenos en plasma. Los grupos de ratas ovariectomizadas OVX-15D y OVX-30D) cuyos niveles fueron medidos 15 días y 30 días después de la cirugía y el grupo control de animales hembras seniles de 22 meses (CTRL-S). El asterisco indica diferencias entre los grupos OVX-30D y CTRL-S. La n de cada grupo está indicada dentro de cada barra. B. Experimento II. Aprendizaje y la memoria espacial (retención) El ANOVA con medidas repetidas mostró diferencias significativas en los factores estudiados tratamientos (F(1,171) = 7.764, P < 0.01), ensayos (F(9,171) = 9.09, P < 0.0001), pero no en su interacción (F(9,171) = 1.334, P < 0.06). En la Figura 15, se muestra que los animales del grupo control aprendieron la tarea ya que la latencia del primer ensayo fue mayor que la del décimo (P < 0.05). Las comparaciones entre los grupos (FALSA-OVX y OVX), en cada ensayo (1-10) mostraron diferencias estadísticamente significativas en el ensayo 5 (F(1,18) = 4.14, P < 0.05), en el ensayo 7 (F(1,18) = 6.16, P < 0.05), en el ensayo 9 (F (1,18) = 4.34, P < 0.05) y en el ensayo 10 (F(1,18) = 5.01, P < 0.05), (Figura 15). ADQUISICIÓN ENSAYOS E1 E2 E3 E4 E5 E6 E7 E8 E9 E10 LA TE N C IA D E ES C A PE (S eg ) 0 10 20 30 40 50 60 70 FALSA-OVX OVX * * * * * Figura 15. Promedio de las latencias de llegada. La media + el error estándar de ratas OVX (15 días post-cirugía) y falsamente ovariectomizadas (FALSA-OVX). Se indica que hay mayor latencia para los OVX vs. FALSA-OVX, estas diferencias son estadísticamente
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