Neuroendocrine regulation of salt and water metabolism

Neurons which release atrial natriuretic peptide (ANPergic neurons) have their cell bodies in the paraventricular nucleus and in a region extending rostrally and ventrally to the anteroventral third ventricular (AV3V) region with axons which project to the median eminence and neural lobe of the pituitary gland. These neurons act to inhibit water and salt intake by blocking the action of angiotensin II. They also act, after their release into hypophyseal portal vessels, to inhibit stress-induced ACTH release, to augment prolactin release, and to inhibit the release of LHRH and growth hormone-releasing hormone. Stimulation of neurons in the AV3V region causes natriuresis and an increase in circulating ANP, whereas lesions in the AV3V region and caudally in the median eminence or neural lobe decrease resting ANP release and the response to blood volume expansion. The ANP neurons play a crucial role in blood volume expansion-induced release of ANP and natriuresis since this response can be blocked by intraventricular (3V) injection of antisera directed against the peptide. Blood volume expansion activates baroreceptor input via the carotid, aortic and renal baroreceptors, which provides stimulation of noradrenergic neurons in the locus coeruleus and possibly also serotonergic neurons in the raphe nuclei. These project to the hypothalamus to activate cholinergic neurons which then stimulate the ANPergic neurons. The ANP neurons stimulate the oxytocinergic neurons in the paraventricular and supraoptic nuclei to release oxytocin from the neural lobe which circulates to the atria to stimulate the release of ANP. ANP causes a rapid reduction in effective circulating blood volume by releasing cyclic GMP which dilates peripheral vessels and also acts within the heart to slow its rate and atrial force of contraction. The released ANP circulates to the kidney where it acts through cyclic GMP to produce natriuresis and a return to normal blood volume

Interaction between NO and oxytocin: Influence on LHRH release

Nitric oxide synthase (NOS)-containing neurons have been localized in various parts of the CNS. These neurons occur in the hypothalamus, mostly in the paraventricular and supraoptic nuclei and their axons project to the neural lobe of the pituitary gland. We have found that nitric oxide (NO) controls luteinizing hormone-releasing hormone (LHRH) release from the hypothalamus acting as a signal transducer in norepinephrine (NE)-induced LHRH release. LHRH not only releases LH from the pituitary but also induces sexual behavior. On the other hand, it is known that oxytocin also stimulates mating behavior and there is some evidence that oxytocin can increase NE release. Therefore, it occurred to us that oxytocin may also stimulate LHRH release via NE and NO. To test this hypothesis, we incubated medial basal hypothalamic (MBH) explants from adult male rats in vitro. Following a preincubation period of 30 min, MBH fragments were incubated in Krebs-Ringer bicarbonate buffer in the presence of various concentrations of oxytocin. Oxytocin released LHRH at concentrations ranging from 0.1 nM to 1 µM with a maximal stimulatory effect (P<0.001) at 0.1 µM, but with no stimulatory effect at 10 µM. That these effects were mediated by NO was shown by the fact that incubation of the tissues with NG-monomethyl-L-arginine (NMMA), a competitive inhibitor of NOS, blocked the stimulatory effects. Furthermore, the release of LHRH by oxytocin was also blocked by prazocin, an a1-adrenergic receptor antagonist, indicating that NE mediated this effect. Oxytocin at the same concentrations also increased the activity of NOS (P<0.01) as measured by the conversion of [14C]arginine to citrulline, which is produced in equimolar amounts with NO by the action of NOS. The release of LHRH induced by oxytocin was also accompanied by a significant (P<0.02) increase in the release of prostaglandin E2 (PGE2), a mediator of LHRH release that is released by NO. On the other hand, incubation of neural lobes with various concentrations of sodium nitroprusside (NP) (300 or 600 µM), a releaser of NO, revealed that NO acts to suppress (P<0.01) the release of oxytocin. Therefore, our results indicate that oxytocin releases LHRH by stimulating NOS via NE, resulting in an increased release of NO, which increases PGE2 release that in turn induces LHRH release. Furthermore, the released NO can act back on oxytocinergic terminals to suppress the release of oxytocin in an ultrashort-loop negative feedback

Nitrergic modulation of vasopressin, oxytocin and atrial natriuretic peptide secretion in response to sodium intake and hypertonic blood volume expansion

The central nervous system plays an important role in the control of renal sodium excretion. We present here a brief review of physiologic regulation of hydromineral balance and discuss recent results from our laboratory that focus on the participation of nitrergic, vasopressinergic, and oxytocinergic systems in the regulation of water and sodium excretion under different salt intake and hypertonic blood volume expansion (BVE) conditions. High sodium intake induced a significant increase in nitric oxide synthase (NOS) activity in the medial basal hypothalamus and neural lobe, while a low sodium diet decreased NOS activity in the neural lobe, suggesting that central NOS is involved in the control of sodium balance. An increase in plasma concentrations in vasopressin (AVP), oxytocin (OT), atrial natriuretic peptide (ANP), and nitrate after hypertonic BVE was also demonstrated. The central inhibition of NOS by L-NAME caused a decrease in plasma AVP and no change in plasma OT or ANP levels after BVE. These data indicate that the increase in AVP release after hypertonic BVE depends on nitric oxide production. In contrast, the pattern of OT secretion was similar to that of ANP secretion, supporting the view that OT is a neuromodulator of ANP secretion during hypertonic BVE. Thus, neurohypophyseal hormones and ANP are secreted under hypertonic BVE in order to correct the changes induced in blood volume and osmolality, and the secretion of AVP in this particular situation depends on NOS activity.

Nitric oxide modulation of the hypothalamo-neurohypophyseal system

Nitric oxide (NO), a free radical gas produced endogenously from the amino acid L-arginine by NO synthase (NOS), has important functions in modulating vasopressin and oxytocin secretion from the hypothalamo-neurohypophyseal system. NO production is stimulated during increased functional activity of magnocellular neurons, in parallel with plastic changes of the supraoptic nucleus (SON) and paraventricular nucleus. Electrophysiological data recorded from the SON of hypothalamic slices indicate that NO inhibits firing of phasic and non-phasic neurons, while L-NAME, an NOS inhibitor, increases their activity. Results from measurement of neurohypophyseal hormones are more variable. Overall, however, it appears that NO, tonically produced in the forebrain, inhibits vasopressin and oxytocin secretion during normovolemic, isosmotic conditions. During osmotic stimulation, dehydration, hypovolemia and hemorrhage, as well as high plasma levels of angiotensin II, NO inhibition of vasopressin neurons is removed, while that of oxytocin neurons is enhanced. This produces a preferential release of vasopressin over oxytocin important for correction of fluid imbalance. During late pregnancy and throughout lactation, fluid homeostasis is altered and expression of NOS in the SON is down- and up-regulated, respectively, in parallel with plastic changes of the magnocellular system. NO inhibition of magnocellular neurons involves GABA and prostaglandin synthesis and the signal-transduction mechanism is independent of the cGMP-pathway. Plasma hormone levels are unaffected by icv 1H-[1, 2, 4]oxadiazolo-[4,3-a]quinoxalin-1-one (a soluble guanylyl cyclase inhibitor) or 8-Br-cGMP administered to conscious rats. Moreover, cGMP does not increase in homogenates of the neural lobe and in microdialysates of the SON when NO synthesis is enhanced during osmotic stimulation. Among alternative signal-transduction pathways, nitrosylation of target proteins affecting activity of ion channels is considered.

Telemetria de resposta neural intra-operatória em usuários de implante coclear

A possibilidade de realizar o implante coclear em crianças pequenas torna necessário o uso de medidas objetivas para auxiliar a programação do processador de fala. Telemetria é a propriedade que permite, no Nucleus 24®, a obtenção do potencial de ação composto evocado do VIII par (EAP) utilizando o implante como instrumento de estimulação e gravação para o estudo das propriedades neurais remanescentes. OBJETIVO: Descrever a utilização do sistema de telemetria para a gravação do EAP, caracterizando as respostas obtidas e a sua prevalência na condição intraoperatória. FORMA DE ESTUDO: clínico com coorte transversal. MATERIAL E MÉTODO: Medidas das impedâncias dos eletrodos e do EAP em um grupo de 17 indivíduos usuários do implante Nucleus 24® durante a cirurgia. Análise das respostas de acordo com a etiologia, o tempo de duração da surdez e a posição dos eletrodos dentro da cóclea. RESULTADOS: Maior prevalência nos eletrodos apicais e limiares mais elevados nos casos de meningite e otosclerose. CONCLUSÃO: A telemetria é eficiente para a verificação da integridade dos eletrodos na condição intraoperatória e para a gravação do EAP, apresentando alta prevalência na população estudada.

Efeitos do potencial de ação neural sobre a percepção de fala em usuários de implante coclear

O Potencial de Ação Composto Evocado Eletricamente reflete a atividade do nervo auditivo, podendo ser registrado através dos eletrodos do implante coclear. A determinação dos elementos neurais estimuláveis pode contribuir para explicar a variabilidade de desempenho entre indivíduos implantados. OBJETIVO: Comparar o desempenho nos testes de percepção da fala entre pacientes que apresentaram e que não apresentaram potencial de ação composto evocado eletricamente no momento intra-operatório. MATERIAL E MÉTODO: Estudo prospectivo no qual 100 indivíduos usuários do implante coclear Nucleus 24 foram divididos em dois grupos de acordo com a presença ou ausência do potencial de ação intra-operatório. Após 6 meses de uso do dispositivo, os resultados dos testes de percepção de fala foram comparados entre os grupos. RESULTADOS: O potencial foi observado em 72% dos pacientes. A percepção no teste de frases em formato aberto foi melhor nos indivíduos com presença de potencial (média 82,8% contra 41,0%, p = 0,005). Houve associação entre ausência do potencial e etiologia da surdez por meningite. CONCLUSÃO: Ausência de potencial neural intraoperatório esteve associada ao pior desempenho na percepção da fala e à etiologia da surdez por meningite. Por outro lado, a presença do potencial de ação intraoperatório sugere ótimo prognóstico.

Perda auditiva sensório-neural na otite média crônica supurativa em pacientes com e sem colesteatoma

Perda auditiva sensório-neural (PASN) relacionada a otite média crônica supurativa (OMCS) foi estudada para esclarecer a participação do colesteatoma nesse contexto. OBJETIVO: Avaliar ocorrência de PASN na OMCS, correlacionando com colesteatoma, duração da doença e idade. CASUÍSTICA E MÉTODOS: Estudo retrospectivo de 115 pacientes com OMCS com e sem colesteatoma submetidos à cirurgia. Incluíram-se pacientes com doença unilateral, orelha contralateral normal e idade inferior a 60 anos. RESULTADOS: Idade média foi de 26 anos, sendo 58 homens e 57 mulheres. Tempo médio de duração da doença otológica de 12,4 anos. Limiar auditivo médio foi de 40 dB na orelha com OMCS e 22dB na orelha normal (P=0,002). Observou-se colesteatoma em 78 dos 115 casos. Na orelha com OMCS, ocorreram 15 (13%) casos de PASN, sendo 7 associadas à colesteatoma e 8 não associadas. Seis casos de PASN foram severa/profunda, correlacionando-se com idade ajustada (P=0,003), ausência de colesteatoma (P=0,01), mas não com duração da doença (P=0,458). CONCLUSÃO: PASN ocorreu em 13% dos pacientes com OMCS, correlacionando-se com o aumento da idade, mas não com a presença de colesteatoma ou com maior duração da doença otológica.

Rede neural artificial para detecção de sobremortalidade atribuível à cólera no Ceará

OBJETIVO: Avaliar as redes neurais recorrentes enquanto técnica preditiva para séries temporais em saúde. MÉTODOS: O estudo foi realizado durante uma epidemia de cólera ocorrida no Estado do Ceará, em 1993 e 1994, a partir da sobremortalidade tendo como causa básica as infecções intestinais mal definidas (CID-9). O número mensal de óbitos por essa causa, referente ao período de 1979 a 1995 no Estado do Ceará, foram obtidos do Sistema de Informação de Mortalidade (SIM) do Ministério da Saúde. Estruturou-se uma rede com dois neurônios na camada de entrada, 12 na camada oculta, um neurônio na camada de saída e um na camada de memória. Todas as funções de ativação eram a função logística. O treinamento foi realizado pelo método de backpropagation, com taxa de aprendizado de 0,01 e momentum de 0,9, com dados de janeiro de 1979 a junho de 1991. O critério para fim do treinamento foi atingir 22.000 epochs. Compararam-se os resultados com os de um modelo de regressão binomial negativa. RESULTADOS: A predição da rede neural a médio prazo foi adequada, em dezembro de 1993 e novembro e dezembro de 1994. O número de óbitos registrados foi superior ao limite do intervalo de confiança. Já o modelo regressivo detectou sobremortalidade a partir de março de 1992. CONCLUSÕES: A rede neural se mostrou capaz de predição, principalmente no início do período, como também ao detectar uma alteração concomitante e posterior à ocorrência da epidemia de cólera. No entanto, foi menos precisa do que o modelo de regressão binomial, que se mostrou mais sensível para detectar aberrações concomitantes à circulação da cólera.

Efeito da fortificação alimentar com ácido fólico na prevalência de defeitos do tubo neural

OBJETIVO:Analisar o efeito de alimentos fortificados com ácido fólico na prevalência de defeitos de fechamento do tubo neural entre nascidos vivos. MÉTODOS: Estudo longitudinal de nascidos vivos do município de Recife (PE) entre 2000 e 2006. Os dados pesquisados foram obtidos do Sistema Nacional de Informações de Nascidos Vivos. Os defeitos de fechamento do tubo neural foram definidos de acordo com o Código Internacional de Doenças-10ª Revisão: anencefalia, encefalocele e espinha bífida. Compararam-se as prevalências nos períodos anterior (2000-2004) e posterior (2005-2006) ao período mandatório à fortificação. Analisou-se a tendência temporal das prevalências trimestrais de defeitos do fechamento do tubo neural pelos testes de Mann-Kendall e Sen's Slope. RESULTADOS: Não se identificou tendência de redução na ocorrência do desfecho (Teste de Mann-Kendall; p= 0,270; Sen's Slope =-0,008) no período estudado. Não houve diferença estatisticamente significativa entre as prevalências de defeitos do fechamento do tubo neural nos períodos anterior e posterior à fortificação dos alimentos com acido fólico de acordo com as características maternas. CONCLUSÕES: Embora não tenha sido observada redução dos defeitos do fechamento do tubo neural após o período mandatório de fortificação de alimentos com ácido fólico, os resultados encontrados não permitem descartar o seu benefício na prevenção desta malformação. São necessários estudos avaliando maior período e considerando o nível de consumo dos produtos fortificados pelas mulheres em idade fértil.

A utilização de uma rede neural artificial para previsão da incidência da malária no município de Cantá, estado de Roraima

INTRODUÇÃO: A malária é uma doença endêmica na Amazônia Legal Brasileira, apresentando riscos diferentes para cada região. O Município de Cantá, no Estado de Roraima, apresentou para todo o período estudado, um dos maiores índices parasitários anuais do Brasil, com valor sempre maior que 50. O presente estudo visa à utilização de uma rede neural artificial para previsão da incidência da malária nesse município, a fim de auxiliar os coordenadores de saúde no planejamento e gestão dos recursos. MÉTODOS: Os dados foram coletados no site do Ministério da Saúde, SIVEP - Malária entre 2003 e 2009. Estruturou-se uma rede neural artificial com três neurônios na camada de entrada, duas camadas intermediárias e uma camada de saída com um neurônio. A função de ativação foi à sigmoide. No treinamento, utilizou-se o método backpropagation, com taxa de aprendizado de 0,05 e momentum 0,01. O critério de parada foi atingir 20.000 ciclos ou uma meta de 0,001. Os dados de 2003 a 2008 foram utilizados para treinamento e validação. Comparam-se os resultados com os de um modelo de regressão logística. RESULTADOS: Os resultados para todos os períodos previstos mostraram-se que as redes neurais artificiais obtiveram um menor erro quadrático médio e erro absoluto quando comparado com o modelo de regressão para o ano de 2009. CONCLUSÕES: A rede neural artificial se mostrou adequada para um sistema de previsão de malária no município estudado, determinando com pequenos erros absolutos os valores preditivos, quando comparados ao modelo de regressão logística e aos valores reais.

Electromyography function, disability degree, and pain in leprosy patients undergoing neural mobilization treatment

INTRODUCTION: This study aimed to evaluate the effect of the neural mobilization technique on electromyography function, disability degree, and pain in patients with leprosy. METHODS: A sample of 56 individuals with leprosy was randomized into an experimental group, composed of 29 individuals undergoing treatment with neural mobilization, and a control group of 27 individuals who underwent conventional treatment. In both groups, the lesions in the lower limbs were treated. In the treatment with neural mobilization, the procedure used was mobilization of the lumbosacral roots and sciatic nerve biased to the peroneal nerve that innervates the anterior tibial muscle, which was evaluated in the electromyography. RESULTS: Analysis of the electromyography function showed a significant increase (p<0.05) in the experimental group in both the right (Δ%=22.1, p=0.013) and the left anterior tibial muscles (Δ%=27.7, p=0.009), compared with the control group pre- and post-test. Analysis of the strength both in the movement of horizontal extension (Δ%right=11.7, p=0.003/Δ%left=27.4, p=0.002) and in the movement of back flexion (Δ%right=31.1; p=0.000/Δ%left=34.7, p=0.000) showed a significant increase (p<0.05) in both the right and the left segments when comparing the experimental group pre- and post-test. The experimental group showed a significant reduction (p=0.000) in pain perception and disability degree when the pre- and post-test were compared and when compared with the control group in the post-test. CONCLUSIONS: Leprosy patients undergoing the technique of neural mobilization had an improvement in electromyography function and muscle strength, reducing disability degree and pain.

Factors associated with neural alterations and physical disabilities in patients with leprosy in São Luis, State of Maranhão, Brazil

Introduction Leprosy is a chronic infectious disease that is caused by Mycobacterium leprae. The objective of this study was to evaluate the risk factors that are associated with neural alterations and physical disabilities in leprosy patients at the time of diagnosis. Methods A prospective cross-sectional study was conducted on 155 leprosy patients who participated in a program that aimed to eliminate leprosy from São Luis, State of Maranhão. Results Patients who were 31-45 years of age, were older than 60 years of age or had a partner were more likely to have a disability. Patients with partners were 1.14 times more likely (p = 0.025) to have disabilities of the hands. The frequency of disabilities in the feet among the patients with different clinical forms of leprosy was statistically significant. Conclusions The identification of risk factors that are associated with neural alterations and physical disabilities in leprosy patients is important for diagnosing the disease because this approach enables physicians to plan and prioritize actions for the treatment and monitoring of patients.

Proton magnetic resonance spectroscopy of the frontal lobe in schizophrenics: a critical review of the methodology

Schizophrenic patients undergoing proton magnetic resonance spectroscopy show alterations in N-acetyl aspartate levels in several brain regions, indicating neuronal dysfunction. The present review focuses on the main proton magnetic resonance spectroscopy studies in the frontal lobe of schizophrenics. A MEDLINE search, from 1991 to March 2004, was carried out using the key-words spectroscopy and schizophrenia and proton and frontal. In addition, articles cited in the reference list of the studies obtained through MEDLINE were included. As a result, 27 articles were selected. The results were inconsistent, 19 papers reporting changes in the N-acetyl aspartate levels, while 8 reported no change. Methodological analysis led to the conclusion that the discrepancy may be due the following factors: (i) number of participants; (ii) variation in the clinical and demographic characteristics of the groups; (iii) little standardization of the acquisition parameters of spectroscopy. Overall, studies that fulfill strict methodological criteria show N-acetyl aspartate decrease in the frontal lobe of male schizophrenics.