The impact of early life experiences on oxytocinergic system modulation: implications on social behavior development

Abstract

For all mammals, the relationship with the mother is the first social bond that it is crucial for the maintenance of the homeostasis. This bond along with the maintenance of the proximity between the dam and litter, and the stimulation of the maternal care has a particular role on the establishment of the infant’s stress coping style. It has been described that the mother-pup interaction has the intervention of many systems, namely the oxytocinergic. Both oxytocin (OXT) hormone and its receptor (OXTR) are widely distributed across the central nervous system and have clear impact on brain structures’ development and maturation. Maternal separation (MS) (for long and repeated periods) is a well-known and established model of early life stress induction that has been demonstrated as a severe modulator of the mother-pup interaction and capable to induce long-last impairments at behavior and neuroendocrine level that remain to adulthood. However, less is known about the consequences of short repeated periods of MS on adolescent social behavior and their implications on the oxytocinergic system maturation. To explore this issue the present study aimed to: 1) Evaluate the impacts of short daily MS, during two different periods early in life, on the social behavior of adolescent rats. 2) Investigate the ability of environmental enrichment (EE) to protect from deleterious effects of maternal separation on the adolescent social behavior. The stimulation provided via EE applied early in life impacts both on brain and behavior and may be beneficial for the behavior development; 3) Determinate the expression profile of OXT and OXTR, and correlate it with the effects of MS. Wistar rats’ litters were daily maternally separated for 2 hours at postnatal days (PND) 2-6 or 10- 14, during which half of the litter was in EE and the other half in a standard environment. To assess the modulation of different components of social behavior during adolescence it was performed social recognition and interaction tests with familiar and unfamiliar subjects. It was also determined the expression profile of oxytocin and its receptor by RT-PCR in the same developmental period. Results showed that even subtle MS induced impairments in social behavior and oxytocinergic system. Rats exposed to MS from 2-6 PND did not expressed social affiliation/motivation neither preference for social novelty (impairment of social memory). The EE during this period of MS protected adolescent rat from this social memory impairment. Additionally, MS during 10-14 PND altered social interaction (mainly by increasing affiliative behavior) with the familiar peer but not with the unfamiliar one, whereas MS during 2-6 PND had more modest effects on social interaction in both cases. These behavioral data are positively and negatively correlated with an increased on the expression of oxytocin’s receptor expression on prefrontal cortex. Essentially, these data provide new evidence that early short periods of MS are able to shape adolescent social behaviors that are differentially sensitive to MS across ontogeny and modulate the oxytocinergic system, with some of those impairments being recovered by the EE.

Em toda a classe de mamíferos, a relação com a mãe é a primeira ligação social que é crucial para a manutenção da homeostasia. Este laço afectivo, para além de promover a proximidade física entre a portadora de cuidados e a sua ninhada, estimula o comportamento maternal, tendo um papel particular no estabelecimento de estratégias de adaptação da descendência. A interação entre mãe e cria tem a intervenção de diversos sistemas, nomeadamente o oxitocinérgico. Quer a oxitocina (OXT), quer o seu receptor (OXTR) estão plenamente distribuídos ao longo do sistema nervoso central e possuem um claro impacto no desenvolvimento e maturação de estruturas cerebrais. Os primeiros dias pós natais são um período de elevada plasticidade, especialmente para o sistema de stress, sendo isso, particularmente sensíveis a stressores. A separação maternal (SM) (por períodos longos e repetitivos) é um bem conhecido e estabelecido modelo de indução de stress precoce que tem demonstrado ser não só um modulador severo da interação mãe-cria, assim como capaz de induzir danos a nível comportamental e neuroendócrino, que permanecem até idade adulta. No entanto, pouco é conhecido sobre as consequências de separações maternais curtas e repetitivas no comportamento adolescente, assim como as suas implicações na maturação do sistema oxitocinérgico. De forma a explorar este assunto, o presente estudo tem como objectivos: 1) Avaliar o impacto de curtas SM diárias durante dois períodos diferentes em idade precoce, no comportamento de ratos adolescentes. 2) Investigar a capacidade do ambiente enriquecido (EE) proteger dos efeitos tóxicos da SM no comportamento social adolescente. A estimulação providenciada via EE aplicada precocemente tem impacto tanto no cérebro como no comportamento, podendo ser benéfica para o desenvolvimento do comportamento. 3) Determinar o perfil de expressão da OXT e do OXTR correlacionando com os efeitos da SM. Ninhadas de ratos Wistar foram separados diariamente por 2 horas entre os dias 2-6 e 10-14 pós natais, durante os quais metade da ninhada estava em EE e a outra metade em condições padrão. De forma a avaliar os diferentes componentes do comportamento social durante a adolescência foram executados testes de reconhecimento e interação social com sujeitos familiares e não familiares. Foi também determinado o perfil de expressão da oxitocina e do seu receptor por RT-PCR no mesmo período de desenvolvimento. Os resultados demonstram que até SM mais curtas induzem alterações no comportamento social e sistema oxitocinérgico. Os ratos expostos a SM entre o período 2-6 não expressaram nem motivação/afiliação social nem preferência pela novidade social (dano da memória social). O EE durante este período de SM protegeu o rato adolescente deste dano da memória social. Adicionalmente, a SM durante o período 10-14 alterou a interação social (principalmente o comportamento afiliativo) com o par familiar mas não com o não familiar, enquanto que no período 2-6 teve efeitos mais modestos na interação social em ambos os casos. Estes dados comportamentais estão positiva e negativamente correlacionados com um aumento da expressão do OTR no córtex pré frontal. Essencialmente, este estudo providencia novas evidências de que curtos períodos de SM podem modular o comportamento social adolescente, que são diferencialmente sensíveis pela descendência, modulando também o sistema oxitocinérgico, com alguns destes danos a serem revertidos pelo EE.