O hipocampo, uma estrutura cerebral enterrada profundamente no lobo temporal medial de cada hemisfério, onde se encontram altas funções cognitivas, é uma das entidades mais estudadas do sistema nervoso central (SNC). A função do hipocampo está fortemente relacionada à memória declarativa e espacial. Essa estrutura também desempenha um papel no comportamento emocional e na regulação das funções hipotalâmicas 1,2,3,4. Desde que foi confirmado, importantes mecanismos de formação e armazenamento de memória ocorrem nessa região e o campo começou a investigar profundamente a região do hipocampo. Assim, o uso de modelos animais que se assemelham a distúrbios cerebrais humanos relacionados às funções do hipocampo, como doença de Alzheimer, epilepsia, depressão maior e estresse, continua a crescer.
Em roedores, o hipocampo é uma estrutura curva que começa perto do septo medial em direção ao córtex temporal ventral. Ao longo de seu eixo longitudinal, o hipocampo pode ser dividido em três regiões diferentes, cada uma relacionada a circuitos específicos1. A parte superior constitui o hipocampo dorsal/septal, a parte inferior constitui o hipocampo ventral/temporal e a área entre eles é considerada o hipocampo intermediário. Há extensa literatura cobrindo as diferenças nas projeções celulares para cada parte, bem como relatos de aspectos cognitivos específicos processados por cada uma 5,6. Em relação à sua organização interna, as regiões do hipocampo podem ser separadas por suas áreas funcionais. A área de Cornu ammonis (CA) é subdividida em CA1, CA2 e CA3 e se estende pela parte superior do hipocampo, acima do giro dentado (DG) e do subículo, que são as partes mais internas do hipocampo (Figura 1). As sinapses localizadas nessas regiões sofrem rearranjo contínuo, apresentando processos neurogênicos e plásticos ao longo da vida3. Vários estudos já mostraram que manipulações experimentais distintas no hipocampo resultam em deficiência cognitiva7. Em relação à avaliação de alterações bioquímicas e moleculares, técnicas utilizando fatias cerebrais agudas são uma excelente ferramenta para melhorar o conhecimento sobre diferentes aspectos do hipocampo.
Devido à sua precisão e reprodutibilidade, muitos estudos que exploraram aspectos de fenômenos relacionados à neurotransmissão (atividade, captação ou liberação enzimática) utilizaram AHS transverso do hipocampo ressecado obtido por helicóptero tecidual 8,9,10,11,12. Esta técnica de fatiamento seguida de avaliação da captação é adequada para experimentos neuroquímicos sofisticados que exigem que a atividade do transportador do tecido do hipocampo seja preservada. Para isso, o emprego de um picador de tecidos é preferível, pois é mais rápido que o vibratomo e fornece o AHS em tempo adequado para uso experimental com precisão adequada.
A neurotransmissão excitatória no cérebro é realizada pelo glutamato, o neurotransmissor mais abundante, inclusive no hipocampo, que é dependente da sinalização do glutamato em maior extensão13,14. Essa abundância de neurotransmissores é rigidamente controlada no ambiente extracelular. No interior das vesículas intracelulares, no entanto, pode atingir até 100 mM15. Uma vez liberado na fenda sináptica, o glutamato não é metabolizado e precisa ser removido para evitar a excitotoxicidade, geralmente desencadeada como resposta a uma sobrecarga de glutamato14,16. O único mecanismo que separa a toxicidade da sinalização normal é o transporte dependente de sódio através da atividade de proteínas localizadas nas membranas plasmáticas de, principalmente, células gliais 14,17,18,19. Esses transportadores [GLAST (EAAT1) e GLT-1 (EAAT2)] regulam rigidamente os níveis extracelulares de glutamato e podem ser modulados por uma ampla gama de fatores, como transcrição de DNA, splicing e degradação de mRNA, síntese e direcionamento de proteínas, atividade de transporte de aminoácidos e atividades de canais iônicos 20,21,22,23. Assim, sua atividade pode ser medida pelo transporte de substrato radiomarcado, como glutamato.
O uso de substratos radiomarcados representa um método preferível para quantificar a atividade do transportador, uma vez que permitem rastrear mecanismos dinâmicos, como o transporte através das membranas celulares. Além de sua alta sensibilidade e especificidade, as vantagens dos experimentos com radiotraçadores incluem sua simplicidade e pequeno custo em comparação com tecnologias concorrentes, como espectrometria de massa24. Além disso, ao usar apenas pequenas quantidades de traçador, os níveis fisiológicos de substratos não são alterados, fornecendo assim uma imagem mais representativa do cenário real da atividade metabólica.
A disponibilidade de abordagens experimentais ex vivo é fundamental para apoiar a pesquisa básica na identificação de novos alvos moleculares e atividades de descoberta de medicamentos. Assim, considerando a relevância da captação de glutamato para a homeostase do sistema glutamatérgico e a alta predominância de sinapses glutamatérgicas no hipocampo, este protocolo demonstra como avaliar a atividade de captação de glutamato em um método rápido e de fácil reprodução usando AHS transverso do hipocampo ressecado. Este ensaio usa L-[3H]-glutamato radiomarcado, que permite comparações quantitativas e visualização clara dos resultados, e pode ser modificado para uso com substratos específicos ou personalizados, em uma ampla gama de condições de reação25.
Fatias cerebrais agudas apresentam muitas vantagens e têm sido usadas para apoiar a mudança de função sob manipulações farmacológicas e genéticas 26,27,28. Seu uso se beneficia do seguinte: (i) a conservação da funcionalidade neuroquímica e as interações célula a célula; (ii) a possibilidade de realizar inúmeras manipulações farmacológicas e genéticas para investigar vias subjacentes às funções neuronais e gliais; (iii) controle preciso do ambiente extracelular; e (iv) bom acesso experimental a diferentes áreas hipocampais (como CA1, CA3 ou DG), que são mantidas na mesma fatia dependendo do método de fatiamento. Considerando que protocolos distintos de preparo de cortes podem alterar as regiões do hipocampo expostas, este protocolo propõe uma técnica padrão para a obtenção de AHS transverso do hipocampo ressecado. Este protocolo simples de executar pode ser usado em modelos de roedores e pode permitir várias abordagens ex vivo investigando a dinâmica neuroquímica em diferentes contextos ou após manipulações in vivo29,30 (Figura 2).