D-Cycloserine enhances spatial learning performances of Rats chronically exposed to lead during the developmental period

Abstract

Chronic developmental lead (Pb) exposure has long been associated with cognitive dysfunction in children and animals. N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors, important in the synaptic mechanisms involved in learning and memory, are key target of lead toxicity. D-cycloserine (DCS), a partial agonist of the NMDA associated glycine site, has been recognised as a potential cognitive enhancer. We investigated the potential effects of Pb exposure (lead acetate 0.2% through the drinking water) during gestation and lactation (GL), on the spatial learning and memory capacities of PN32 rats. We also evaluate the ability of DCS (30 mg/ml), administered daily 24h after weaning during 15 days, to attenuate Pb neurotoxicity-induced cognitive deficits. Results indicate that rats exposed to lead during gestation and lactation have a significantly increased latency to find the hidden platform and cover a significant longer distance compared to control-vehicle in the learning phase of the Morris water maze. However, the administration of DCS to GL animals improved significantly their learning performances compared with GL-vehicle. In contrast, there is no significant difference between all groups during the probe test and the visual cue test. In conclusion, DCS enhancement of the NMDA receptor function is an effective strategy to ameliorate neurotoxicity lead-associated spatial learning deficits.

Keywords: Neurotoxicity; Lead; Development; D-Cycloserine; Learning; Rat.

Des études faites chez l’homme et l’animal montrent qu’une exposition chronique au plomb durant le développement provoque des altérations des fonctions cognitives. Les récepteurs au glutamate de type Nmethyl-D-aspartate (NMDA), importants dans les mécanismes synaptiques impliqués dans l’apprentissage et la mémoire, sont les principales cibles du plomb. Il a été montré que le D-cyclosérine, un agoniste partiel du site glycine associé aux récepteurs NMDA, peut améliorer les fonctions cognitives. Nous avons étudié les effets possibles d’une exposition au plomb (acetate de plomb 0.2% dans l’eau de boisson) pendant la gestation et la lactation (GL), sur les performances d’apprentissage spatial et de mémorisation chez des rats âgés de 32 jours. Nous avons également évalué la capacité du D-cyclosérine (30 mg/ml), administré quotidiennement 24h après le sevrage durant 15 jours, à atténuer les déficits cognitifs induits par le plomb. Nos résultats indiquent que les rats exposés au plomb pendant la gestation et la lactation mettent signicativement plus de temps et parcourent une plus grande distance que les animaux contrôle pour trouver la plateforme immergée au cours de la phase d’apprentissage de la piscine de Morris. Toutefois, l’administration de DCS aux animaux GL améliore significativement leurs performances d’apprentissage comparées à celles des animaux GL non traités au DCS. Aucune différence de motivation ou des capacités de guidage visuo-moteur ne sont présents chez les GL. Donc, l’amélioration de la fonction des récepteurs NMDA pourrait être une stratégie efficace pour améliorer les déficits d’apprentissage spatial associés à la neurotoxicité au plomb.

Mots clés: Neurotoxicité; Plomb; Développement; D-Cyclosérine; Apprentissage; Rat.