Efeitos da desnutrição calórica ou protéica durante a lactação na susceptibilidade à nicotina durante a adolescência de camundongos

A desnutrição durante o desenvolvimento produz alterações permanentes em diferentes sistemas de neurotransmissores, o que pode gerar modificações na respostas a drogas psicoativas. Apesar dos efeitos da desnutrição precoce no sistema colinérgico serem bem conhecidas, não existem evidências que demonstrem efeitos relacionados a susceptibilidade aos efeitos da nicotina. Assim, o objetivo deste estudo foi investigar os efeitos da restrição protéica ou calórica durante a lactação de camundongos na susceptibilidade aos efeitos desta droga. Considerando que estudos demonstram que o consumo de tabaco freqüentemente se inicia na adolescência, investigamos neste período, os efeitos da nicotina no teste de campo aberto (CA), teste da preferência condicionada por lugar (CPP) e teste da preferência pela nicotina (PPN). Estudos sugerem que o estresse pode alterar a susceptibilidade ao uso de drogas, por isso foram avaliados os níveis séricos de corticosterona, o conteúdo de catecolaminas da medula adrenal e enzimas desta via. As mães foram randomicamente divididas nos seguintes grupos: 1) Grupo Controle (GC)- dieta padrão (23% de proteína); 2) Grupo Restrição Protéica (RP)- dieta isoenergética (8% de proteína) e 3) Grupo Restrição Calórica (RC)- dieta padrão em quantidade restrita (média de ingestão do grupo RP). A desnutrição abrangeu o período do segundo dia de vida pós-natal (PN2) até o desmame (PN21) e em PN30, foram realizados os testes comportamentais. Após o término dos testes de OP e CPP, os animais foram decapitados e o sangue e a adrenal coletados para análises endócrinas. Os animais do grupo RP e RC apresentaram menor ganho de peso e menor conteúdo de gordura retroperitoneal quando comparados aos animais GC. No teste CA, a administração de nicotina produziu um aumento da atividade locomotora nos animais GC e RP, o que não foi observado nos animais RC A desnutrição levou a uma diminuição do conteúdo de catecolaminas da adrenal em PN30. No teste CPP, apenas o GC e RC apresentaram padrão de condicionamento. Em relação ao teste da PPN, o grupo CG apresentou aumento no padrão de consumo de nicotina, o que não foi visto nos grupos RC e RP. A nicotina não afetou a função adrenal dos grupos programados. Estes resultados sugerem que a desnutrição durante a lactação ameniza os efeitos da nicotina durante a adolescência e que as alterações comportamentais dependem do padrão de desnutrição.

Caracterização da expressão gênica dos receptores colinérgicos nicotínicos (CHRNs) no epitélio esofágico normal e em carcinoma epidermóide de esôfago

O câncer de esôfago (CE) é uma doença extremamente agressiva e é um dos tumores mais incidentes e letais no Brasil e no mundo, sendo o carcinoma epidermóide de esôfago (CEE) o principal subtipo histológico, apresentando como principais fatores de risco o etilismo e o tabagismo na população ocidental. A exposição concomitante desses dois fatores representa um risco multiplicador para o desenvolvimento de CEE, sendo que o fumo parece ter um papel importante tanto na iniciação quanto na promoção do tumor, enquanto o álcool teria um papel mais relevante na promoção. Componentes do tabaco, como a nicotina e as nitrosaminas são potentes carcinógenos e agonistas de alta afinidade dos receptores colinérgicos nicotínicos (CHRNs), podendo atuar ativando vias de sinalização celular fundamentais para a progressão tumoral. Pouco se sabe sobre a expressão e regulação dos CHRNs na mucosa esofágica e no processo de carcinogênese desse tecido. Assim, o objetivo desse trabalho foi analisar a expressão gênica dos CHRNs no epitélio esofágico normal e em CEE, bem como sua regulação pelos fatores de risco associados ao tumor. Foi observado que as subunidades α3, α5, α7 e β4 são expressas no epitélio esofágico saudável humano enquanto as subunidades α1, α4, α9 e α10 apresentaram baixa ou nenhuma expressão nesse mesmo tecido. Além disso, foram encontradas diferenças de expressão das subunidades α3 e α7 em indivíduos etilistas e tabagistas quando comparados com indivíduos não-etilistas (subunidade α3) e não-tabagistas (subunidade α7). Nas amostras de CEE, as subunidades CHRNA5 e CHRNA7 foram encontradas superexpressas no tumor quando comparado ao tecido normal adjacente e observou-se diferença de expressão da subunidade α7 no tumor comparado com o tecido saudável e a subunidade β4 apresentou-se mais expressa no tecido tumoral e no tecido normal adjacente ao tumor do que no epitélio esofágico saudável. Entretanto, não foram encontradas diferenças de expressão de nenhuma das subunidades avaliadas nas linhagens CEE quando submetidas a tratamento com nicotina ou etanol. Os resultados obtidos sugerem uma participação dos CHRNs na fisiologia do epitélio esofágico e que os fatores de risco associados ao desenvolvimento de CEE parecem ser capazes de afetar a expressão desses receptores no epitélio esofágico.

A susceptibilidade à nicotina e etanol é afetada pela exposição à nicotina, fumaça de cigarro e etanol durante o período gestacional: alterações comportamentais e eletrofisiológicas no período pós-natal de camundongos

Uma questão particularmente relevante é o fato de exposições precoces a drogas de abuso durante o desenvolvimento potencialmente aumentarem a susceptibilidade a estas drogas posteriormente durante o desenvolvimento. No presente estudo utilizando estudos comportamentais e eletrofisiológicos, investigamos efeitos tardios da exposição de camundongos à fumaça de cigarro, à nicotina e ao etanol durante o período que corresponde à gestação em humanos. Para tal, esta tese foi dividida em 2 estudos. No Estudo 1, submetemos camundongos durante o período que corresponde à gestação de humanos à fumaça de cigarro e/ou etanol visando investigar se a estas drogas de abuso, separadamente ou quando combinadas, programam maior susceptibilidade aos efeitos da nicotina durante a adolescência (PN30) ou idade adulta (PN90). Para avaliar a susceptibilidade, utilizamos 3 testes: campo aberto (CA), preferencia pela nicotina (PPN) e preferencia condicionada por lugar (CPP). No Estudo 2, os animais foram expostos a nicotina durante o período gestacional e, no período que corresponde à infância (PN9 a PN20), fatias de cérebro contendo o núcleo tegumental laterodorsal (LDT) foram expostas a etanol. Este núcleo foi escolhido uma vez que estudos recentes indicam sua participação em mecanismos de toxicodependência. Foram realizados registros eletrofisiológicos de uma única célula. No Estudo 1, identificamos maior sensibilidade para os efeitos da reexposição à nicotina na adolescência quando comparada com a idade adulta . Em animais testados no CA durante a adolescência, a nicotina foi capaz de causar aumento da atividade locomotora nos animais controle, previamente expostos à fumaça de cigarro e ao etanol. Contudo, em animais expostos à fumaça combinada com etanol, não houve aumento da locomoção. Na idade adulta, a nicotina causou um aumento da atividade locomotora no CA somente nos animais expostos à fumaça de cigarro. Quanto ao CPP, a exposição prévia à fumaça de cigarro e ao etanol causaram aumento da resposta condicionada à nicotina em fêmeas adolescentes. Nos animais previamente expostos à combinação entre fumaça de cigarro e etanol, a resposta condicionada à nicotina não atingiu significância estatística. Não houve alterações na idade adulta. A exposição a fumaça de cigarro e/ou etanol não afetou a PPN. No Estudo 2, os dados eletrofisiológicos mostraram que a exposição pré-natal à nicotina foi capaz de alterar as correntes de despolarização basais e o potencial de repouso de células do LDT A nicotina também foi capaz de alterar as respostas deste núcleo ao etanol reduzindo as correntes de despolarização e aumentando, embora que não de forma significativa, as correntes inibitórias. De acordo com estes dados, injurias causadas pela exposição à fumaça do cigarro, à nicotina isoladamente, e ao etanol durante o desenvolvimento são capazes de perdurar por um logo tempo na vida do individuo, alterando as respostas a comportamentais e celulares a uma exposição tardia à nicotina e ao etanol.

Nicotina e/ou estresse por contenção durante a adolescência de camundongos: efeitos em comportamentos de ansiedade, sociabilidade e comportamentos associados à depressão

Há um extenso número de evidências apontando para o estresse como tendo um papel crítico na iniciação, manutenção e relapso após a retirada, do hábito do tabagismo. De modo geral, adolescentes são mais sensíveis aos efeitos no sistema nervoso central de ambos estresse e nicotina, principal componente psicoativo do cigarro. No entanto, há uma escassez de estudos em neurobiologia básica que avaliem as possíveis interações entre os efeitos no sistema nervoso central entre nicotina e estresse nesta idade. Deste modo, o objetivo do presente estudo foi avaliar os efeitos da exposição à nicotina e estresse durante a adolescência de camundongos em comportamentos sociais e comportamentos associados a ansiedade e depressão. Para este estudo utilizamos camundongos Suíços de ambos os sexos. A partir do 30 dia pós-natal (PN) camundongos foram expostos à nicotina (até PN40) e/ou estresse (até PN38 para os animais avaliados em PN39-40 e PN40 para os animais avaliados nas outras idades). Desta forma, utilizamos quatro grupos experimentais: 1) Exposição concomitante de solução de nicotina (diluida na água potável, 50g/ml) e estresse por contenção (1h/dia); 2) Exposição somente à nicotina via oral; 3) Exposição somente ao estresse por contenção; 4) Grupo controle. Para a avaliação comportamental utilizamos: o teste do labirinto em cruz elevado (LCE), o teste de abordagem social de três câmaras (TS) e o teste do nado forçado (FST). Cada animal foi avaliado nos três testes, em um entre três momentos: ao final do período de exposição (PN39/40), após um curto período a partir do término da exposição (PN44/45) ou na vida adulta (PN69/70). A exposição ao estresse promoveu menor ganho de massa corporal durante a adolescência, sendo o consumo de nicotina incapaz de alterar este parâmetro. Além disso, o estresse não afetou o consumo da solução de nicotina. Nosso modelo não foi capaz de alterar os parâmetros de ansiedade avaliados pelo teste do LCE. Entretanto, a exposição de estresse em concomitância com nicotina gerou hiperatividade ao final do período de exposição em ambos os sexos. Na avaliação do TS e do FST observamos alterações significativas somente após período de retirada. Após um curto período de abstinência pela nicotina, fêmeas apresentaram aumento do comportamento associado à depressão, tendo este efeito sido revertido pela exposição concomitante ao estresse. De forma contrária, na mesma idade, somente a exposição combinada promoveu aumento do comportamento associado à depressão em machos. Além disso, nossos resultados sugerem um aumento de sociabilidade no grupo submetido a exposição combinada após longo período de interrupção da exposição durante a vida adulta. O presente trabalho fornece evidências experimentais que indicam que nicotina e estresse interagem durante a adolescência resultando em alterações na resposta emocional durante o período de exposição e tardiamente, após a sua interrupção causando alterações que perduram até o início da vida adulta.

Efeitos da exposição à nicotina e à fumaça de cigarro durante a lactação sobre o sistema de recompensa cerebral em ratos

Crianças de mães fumantes são mais suscetíveis a se tornarem adultos obesos e se viciarem em drogas ou alimentos palatáveis. Drogas e alimentos ativam a via mesolímbica de recompensa, causando sensação de prazer que induz ainda mais o consumo. Assim, avaliamos a relação entre a exposição apenas à nicotina ou à fumaça do cigarro durante a lactação com a preferência alimentar e sistema dopaminérgico de recompensa cerebral das proles, em dois modelos de programação: Modelo I: no 2o dia pós-natal (PN), lactantes receberam implante de minibombas osmóticas que liberam nicotina (NIC) ou salina (C), durante 14 dias. Em PN150 e novamente em PN160, as proles foram divididas em 4 grupos para um desafio alimentar: N-SC e C-SC que receberam ração padrão; N-SSD e C-SSD que podiam escolher livremente entre as dietas hiperlipídica e hiperglicídica. A ingestão alimentar foi avaliada após 12 h. As mães foram sacrificadas apenas na 21 da lactação (desmame) e as proles em PN15 (com nicotina), PN21 e PN170 (ausência da NIC). Ao desmame, as ratas lactantes NIC apresentaram menor conteúdo de tirosina hidroxilase (TH), maior OBRb e SOCS3 na area tegmentar ventral (VTA); menor TH, maior receptor de dopamina 1 (D1R), receptor de dopamina 2 (D2R) e transportador de dopamina (DAT) no núcleo accumbens (NAc); maior conteúdo de TH no estriado dorsal (DS); e maior D2R e SOCS3 no núcleo arqueado (ARC). Em PN15, os filhotes NIC apresentaram maior conteúdo de D1R, D2R e menor DAT no NAc, enquanto em PN21, apresentaram apenas menor DAT no DS, e menor conteúdo de pSTAT3 em ARC. Aos 170 dias, as proles SSD demonstraram maior preferência para a ração hiperlipídica. No entanto, os animais N-SSD consumiram mais ração hiperglicidica do que as proles C-SSD. A prole N apresentou menor conteúdo de D2R e DAT no NAc e menor D2R no ARC. Modelo II: as mães e suas proles foram divididas em: expostos à fumaça do cigarro (grupo S: 4 vezes / dia, do 3 ao 21 dia de lactação), e expostos ao ar filtrado (grupo C). Em PN175, as proles foram divididas em 4 grupos para o desafio alimentar S-SC, C-SC, S-SSD e C-SSD. A ingestão alimentar foi avaliada após 30 min e 12 h. Em PN180, as proles foram sacrificadas. O grupo S-SSD ingeriu mais das rações palatáveis do que o grupo C-SSD em 30 min e 12 h. Ambos os grupos preferiram a ração hiperlipídica. No entanto, os animais S-SSD consumiram mais ração hiperlipídica do que C-SSD em 30 min. A prole S apresentou menor conteúdo de TH no VTA, menor conteúdo de TH, D2R e maior conteúdo de D1R no NAc e menor OBRb no ARC. Demonstramos que tanto a nicotina isolada como a exposição à fumaça do cigarro durante a lactação resultaram em mudanças no sistema dopaminérgico das proles, programando o comportamento alimentar devido à diminuição da dopamina no NAc.

Efeitos comportamentais e endócrinos do tratamento com a vareniclina em um modelo experimental de exposição à nicotina durante a adolescência

A nicotina é considerada o principal componente psicoativo do tabaco e esta induz seus efeitos farmacológicos centrais atuando em receptores nicotínicos colinérgicos (nAChRs). A maturação dos sistemas colinérgicos é consolidada durante o período da periadolescência, o que sugere que o cérebro do adolescente é vulnerável aos efeitos de estimulantes colinérgicos. Dados os efeitos deletérios do consumo de tabaco, incluindo a dependência, têm sido desenvolvidas estratégias terapêuticas para facilitar a interrupção do uso. A mais recente é o uso da vareniclina, um agonista parcial dos nAChRs α4β2. Pouco se sabe sobre os efeitos da exposição à nicotina na adolescência e menos ainda dos efeitos de curto e longo prazos dos tratamentos disponíveis para a reversão da dependência ainda durante este período. Neste sentido, os objetivos desse trabalho foram o de estudar os comportamentos associados à ansiedade e busca por novos estímulos e a função adrenal em animais expostos à fumaça do cigarro durante a adolescência e subsequentemente tratados com procedimento para reversão de dependência à nicotina. Esse estudo utilizou 150 camundongos Suíços adolescentes (de ambos os sexos). Os animais foram expostos à solução aquosa de nicotina (50g/ml - NIC) ou de sacarina (2% - SAC) v.o. do 30o dia de vida pós-natal (PN) à PN45 e submetidos aos seguintes tratamentos por gavagem de PN45 à PN56: 1) vareniclina (0,1 ou 1,0 mg/kg/dia, VAR1 e VAR2 respectivamente); 2) veículo (VEH); 3) nicotina na dose utilizada entre PN30 e PN45 (NIC). Sete grupos experimentais foram utilizados: SACVEH, SACVAR1, SACVAR2, NICVEH, NICVAR1, NICVAR2 e NICNIC. Em PN55, os animais foram submetidos ao teste do labirinto em cruz elevado (LCE) por 5 min, e duas depois ao teste do campo vazado (CV) também por 5 min. Os tecidos coletados em PN56 (após o sacrifício dos animais) foram: adrenal esquerda para a verificação do conteúdo de catecolaminas, adrenal direita para avaliação da expressão da tirosina hidroxilase e soro para a dosagem de corticosterona. Os nossos resultados demonstraram que no final da vigência do tratamento não foram encontradas diferenças entre os grupos no comportamentos associados à ansiedade do LCE e nos associados à busca por novos estímulos no CV. Por outro lado, a análise do número de orifícios explorados no centro do CV, também utilizado como medida de ansiedade, sugerem que a vareniclina por si só e a exposição continuada à nicotina são ansiogênicas mas que que o tratamento com vareniclina após a exposição à nicotina mantém os resultados dentro da normalidade. Do ponto de vista endócrino, o conteúdo adrenal de catecolaminas foi corrigido pelo tratamento com vareniclina, os níveis séricos de corticosterona foram aumentados pela exposição à nicotina enquanto o tratamento com vareniclina aumentou a expressão de tirosina hidroxilase. Nosso estudo indica que, no final da vigência do tratamento, tanto aspectos comportamentais como endócrinos estão significativamente afetados em nosso modelo de exposição à nicotina durante a adolescência e tratamento subsequente com vareniclina. Estudos futuros deverão avaliar estes parâmetros em períodos posteriores, com o objetivo de verificar se as alterações observadas persistem na vida adulta.

Comparative analysis of astaxanthin and its esters in the mutant E1 of Haematococcus pluvialis and other green algae by HPLC with a C30 column

A gradient reversed-phase high-performance liquid chromatography (HPLC) method using a C30 column was developed for the simultaneous determination of astaxanthin, astaxanthin monoesters and astaxanthin diesters in the green algae Chlorococcum sp., Chlorella zofingiensis, Haematococcus pluvialis and the mutant E1, which was obtained from the mutagenesis of H. pluvialis by exposure to UV-irradiation and ethyl methanesulphonate (EMS) with subsequent screening using nicotine. The results showed that the contents of total astaxanthins including free astaxanthin and astaxanthin esters ranged from 1.4 to 30.9 mg/g dry biomass in these green algae. The lower total astaxanthin levels (< 2 mg/g dry biomass) were detected in the green algae Chlorococcum sp. and C. zofingiensis. The higher total astaxanthin levels (> 16 mg/g dry biomass) were found in the green alga H. pluvialis and its mutant E1. It is notable that the mutant E1 is found to have considerably higher amounts of total astaxanthin (30.9 mg/g) as compared to the wild strain of H. pluvialis (16.1 mg/g). This indicates that UV-irradiation and EMS compound mutagenesis with subsequent screening using nicotine is an effective method for breeding of a high-producing astaxanthin strain of H. pluvialis. In addition, the green alga C. zofingiensis had a remarkably higher percentage of astaxanthin diesters (76.3% of total astaxanthins) and a remarkably lower percentage of astaxanthin monoesters (18.0% of total astaxanthins) in comparison with H. pluvialis (35.5% for diesters and 60.9% for monoesters), the mutant E1 (49.1% and 48.1%) and Chlorococcum sp. (18.0% and 58.6%).

Micro and nanostructured impedance sensors for biological and biomedical applications

This thesis work covered the fabrication and characterisation of impedance sensors for biological applications aiming in particular to the cytotoxicity monitoring of cultured cells exposed to different kind of chemical compounds and drugs and to the identification of different types of biological tissue (fat, muscles, nerves) using a sensor fabricated on the tip of a commercially available needle during peripheral nerve block procedures. Gold impedance electrodes have been successfully fabricated for impedance measurement on cells cultured on the electrode surface which was modified with the fabrication of gold nanopillars. These nanostructures have a height of 60nm or 100nm and they have highly ordered layout as they are fabricated through the e-beam technique. The fabrication of the threedimensional structures on the interdigitated electrodes was supposed to improve the sensitivity of the ECIS (electric cell-substrate impedance sensing) measurement while monitoring the cytotoxicity effects of two different drugs (Antrodia Camphorata extract and Nicotine) on three different cell lines (HeLa, A549 and BALBc 3T3) cultured on the impedance devices and change the morphology of the cells growing on the nanostructured electrodes. The fabrication of the nanostructures was achieved combining techniques like UV lithography, metal lift-off, evaporation and e-beam lithography techniques. The electrodes were packaged using a pressure sensitive, medical grade adhesive double-sided tape. The electrodes were then characterised with the aid of AFM and SEM imaging which confirmed the success of the fabrication processes showing the nanopillars fabricated with the right layout and dimensions figures. The introduction of nanopillars on the impedance electrodes, however, did not improve much the sensitivity of the assay with the exception of tests carried out with Nicotine. HeLa and A549 cells appeared to grow in a different way on the two surfaces, while no differences where noticed on the BALBc 3T3 cells. Impedance measurements obtained with the dead cells on the negative control electrodes or the test electrodes with the drugs can be compared to those done on the electrodes containing just media in the tested volume (as no cells are attached and cover the electrode surface). The impedance figures recorded using these electrodes were between 1.5kΩ and 2.5 kΩ, while the figures recorded on confluent cell layers range between 4kΩ and 5.5kΩ with peaks of almost 7 kΩ if there was more than one layer of cells growing on each other. There was then a very clear separation between the values of living cell compared to the dead ones which was almost 2.5 - 3kΩ. In this way it was very easy to determine whether the drugs affected the cells normal life cycle on not. However, little or no differences were noticed in the impedance analysis carried out on the two different kinds of electrodes using cultured cells. An increase of sensitivity was noticed only in a couple of experiments carried out on A549 cells growing on the nanostructured electrodes and exposed to different concentration of a solution containing Nicotine. More experiments to achieve a higher number of statistical evidences will be needed to prove these findings with an absolute confidence. The smart needle project aimed to reduce the limitations of the Electrical Nerve Stimulation (ENS) and the Ultra Sound Guided peripheral nerve block techniques giving the clinicians an additional tool for performing correctly the peripheral nerve block. Bioimpedance, as measured at the needle tip, provides additional information on needle tip location, thereby facilitating detection of intraneural needle placement. Using the needle as a precision instrument and guidance tool may provide additional information as to needle tip location and enhance safety in regional anaesthesia. In the time analysis, with the frequency fixed at 10kHz and the samples kept at 12°C, the approximate range for muscle bioimpedance was 203 – 616 Ω, the approximate bioimpedance range for fat was 5.02 - 17.8 kΩ and the approximate range for connective tissue was 790 Ω – 1.55 kΩ. While when the samples were heated at 37°C and measured again at 10kHz, the approximate bioimpedance range for muscle was 100-175Ω. The approximate bioimpedance range of fat was 627 Ω - 3.2 kΩ and the range for connective tissue was 221-540Ω. In the experiments done on the fresh slaughtered lamb carcass, replicating a scenario close to the real application, the impedance values recorded for fat were around 17 kΩ, for muscle and lean tissue around 1.3 kΩ while the nervous structures had an impedance value of 2.9 kΩ. With the data collected during this research, it was possible to conclude that measurements of bioimpedance at the needle tip location can give valuable information to the clinicians performing a peripheral nerve block procedure as the separation (in terms of impedance figures) was very marked between the different type of tissues. It is then feasible to use an impedance electrode fabricated on the needle tip to differentiate several tissues from the nerve tissue. Currently, several different methods are being studied to fabricate an impedance electrode on the surface of a commercially available needle used for the peripheral nerve block procedure.

Activation in mesolimbic and visuospatial neural circuits elicited by smoking cues: evidence from functional magnetic resonance imaging.

OBJECTIVE: The authors sought to increase understanding of the brain mechanisms involved in cigarette addiction by identifying neural substrates modulated by visual smoking cues in nicotine-deprived smokers. METHOD: Event-related functional magnetic resonance imaging (fMRI) was used to detect brain activation after exposure to smoking-related images in a group of nicotine-deprived smokers and a nonsmoking comparison group. Subjects viewed a pseudo-random sequence of smoking images, neutral nonsmoking images, and rare targets (photographs of animals). Subjects pressed a button whenever a rare target appeared. RESULTS: In smokers, the fMRI signal was greater after exposure to smoking-related images than after exposure to neutral images in mesolimbic dopamine reward circuits known to be activated by addictive drugs (right posterior amygdala, posterior hippocampus, ventral tegmental area, and medial thalamus) as well as in areas related to visuospatial attention (bilateral prefrontal and parietal cortex and right fusiform gyrus). In nonsmokers, no significant differences in fMRI signal following exposure to smoking-related and neutral images were detected. In most regions studied, both subject groups showed greater activation following presentation of rare target images than after exposure to neutral images. CONCLUSIONS: In nicotine-deprived smokers, both reward and attention circuits were activated by exposure to smoking-related images. Smoking cues are processed like rare targets in that they activate attentional regions. These cues are also processed like addictive drugs in that they activate mesolimbic reward regions.

Menthol attenuates respiratory irritation and elevates blood cotinine in cigarette smoke exposed mice.

Addition of menthol to cigarettes may be associated with increased initiation of smoking. The potential mechanisms underlying this association are not known. Menthol, likely due to its effects on cold-sensing peripheral sensory neurons, is known to inhibit the sensation of irritation elicited by respiratory irritants. However, it remains unclear whether menthol modulates cigarette smoke irritancy and nicotine absorption during initial exposures to cigarettes, thereby facilitating smoking initiation. Using plethysmography in a C57Bl/6J mouse model, we examined the effects of L-menthol, the menthol isomer added to cigarettes, on the respiratory sensory irritation response to primary smoke irritants (acrolein and cyclohexanone) and smoke of Kentucky reference 2R4 cigarettes. We also studied L-menthol's effect on blood levels of the nicotine metabolite, cotinine, immediately after exposure to cigarette smoke. L-menthol suppressed the irritation response to acrolein with an apparent IC₅₀ of 4 ppm. Suppression was observed even at acrolein levels well above those necessary to produce a maximal response. Cigarette smoke, at exposure levels of 10 mg/m³ or higher, caused an immediate and marked sensory irritation response in mice. This response was significantly suppressed by L-menthol even at smoke concentrations as high as 300 mg/m³. Counterirritation by L-menthol was abolished by treatment with a selective inhibitor of Transient Receptor Potential Melastatin 8 (TRPM8), the neuronal cold/menthol receptor. Inclusion of menthol in the cigarette smoke resulted in roughly a 1.5-fold increase in plasma cotinine levels over those observed in mice exposed to smoke without added menthol. These findings document that, L-menthol, through TRPM8, is a strong suppressor of respiratory irritation responses, even during highly noxious exposures to cigarette smoke or smoke irritants, and increases blood cotinine. Therefore, L-menthol, as a cigarette additive, may promote smoking initiation and nicotine addiction.

Connectivity Mapping for Candidate Therapeutics Identification Using Next Generation Sequencing RNA-Seq Data

The advent of next generation sequencing technologies (NGS) has expanded the area of genomic research, offering high coverage and increased sensitivity over older microarray platforms. Although the current cost of next generation sequencing is still exceeding that of microarray approaches, the rapid advances in NGS will likely make it the platform of choice for future research in differential gene expression. Connectivity mapping is a procedure for examining the connections among diseases, genes and drugs by differential gene expression initially based on microarray technology, with which a large collection of compound-induced reference gene expression profiles have been accumulated. In this work, we aim to test the feasibility of incorporating NGS RNA-Seq data into the current connectivity mapping framework by utilizing the microarray based reference profiles and the construction of a differentially expressed gene signature from a NGS dataset. This would allow for the establishment of connections between the NGS gene signature and those microarray reference profiles, alleviating the associated incurring cost of re-creating drug profiles with NGS technology. We examined the connectivity mapping approach on a publicly available NGS dataset with androgen stimulation of LNCaP cells in order to extract candidate compounds that could inhibit the proliferative phenotype of LNCaP cells and to elucidate their potential in a laboratory setting. In addition, we also analyzed an independent microarray dataset of similar experimental settings. We found a high level of concordance between the top compounds identified using the gene signatures from the two datasets. The nicotine derivative cotinine was returned as the top candidate among the overlapping compounds with potential to suppress this proliferative phenotype. Subsequent lab experiments validated this connectivity mapping hit, showing that cotinine inhibits cell proliferation in an androgen dependent manner. Thus the results in this study suggest a promising prospect of integrating NGS data with connectivity mapping. © 2013 McArt et al.

Fast-drying multi-laminate bioadhesive films for transdermal and topical drug delivery

No bioadhesive patch-based system is currently marketed. This is despite an extensive number of literature reports on such systems detailing their advantages over conventional pressure sensitive adhesive-based patches in wet environments and describing successful delivery of a diverse array of drug substances. This lack of proprietary bioadhesive patches is largely due to the fact that such systems are exclusively water-based, meaning drying is difficult. In this paper we describe, for the first time, a novel multiple lamination method for production of bioadhesive patches. In contrast to patches produced using a conventional casting approach, which took 48 hours to dry, bioadhesive films prepared using the novel multiple lamination method were dried in 15?min and were folded into formed patches in a further 10?min. Patches prepared by both methods had comparable physicochemical properties. The multiple lamination method allowed supersaturation of 5-aminolevulinic acid to be achieved in formed patch matrices. However, drug release studies were unable to show an advantage for supersaturation with this particular drug, due to its water high solubility. The multiple lamination method allowed greater than 90% of incorporated nicotine to remain within formed patches, in contrast to the 48% achieved for patches prepared using a conventional casting approach. The procedure described here could readily be adapted for automation by industry. Due to the reduced time, energy and ensuing finance now required, this could lead to bioadhesive patch-based drug delivery systems becoming commercially viable. This would, in turn, mean that pathological conditions occurring in wet or moist areas of the body could now be routinely treated by prolonged site-specific drug delivery, as mediated by a commercially produced bioadhesive patch.

Effects of tobacco products on the attachment and growth of periodontal ligament fibroblasts

BACKGROUND: Cigarette smoking is one of the most significant risk factors in the development and further advancement of inflammatory periodontal disease, however, the role of either nicotine or its primary metabolite cotinine in the progression of periodontitis is unclear. This study aimed to investigate the effects of nicotine and cotinine on the attachment and growth of fibroblasts derived from human periodontal ligament (PDL).

METHODS: Primary cultures were prepared from the roots of extracted premolar teeth. Cells were used at both low (P3 to P5) and high (P11 to P13) passage. Cell numbers were determined over 14 days using either the 3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2, 5-diphenyl tetrazolium bromide (MTT) assay or with a Coulter counter. Cultures were exposed to culture medium supplemented with 1) 15% fetal calf serum (FCS) only; 2) 1% FCS only; 3) 1% FCS and nicotine (concentration range 5 ng/ml to 10 mg/ml); or 4) 1% FCS and cotinine (concentration range 0.5 ng/ml to 10 microg/ml).

RESULTS: Nicotine significantly (P <0.05, by ANOVA) inhibits attachment and growth of low passage cells at concentrations >1 mg/ml and high passage PDL fibroblasts at concentrations >0.5 mg/ml. Cotinine, at the highest concentration used (10 microg/ml), appeared to inhibit attachment and growth of both low and high passage fibroblasts but this was not statistically significant (P >0.05, by ANOVA).

CONCLUSIONS: Tobacco products inhibit attachment and growth of human PDL fibroblasts. This may partly explain the role of these substances in the progression of periodontitis.

Prevenção do tabagismo: um caminho na prestação de cuidados de saúde

Esta tese é constituída por dois estudos. O estudo de prevenção primária é experimental, ensaio clínico randomizado, cujo programa de intervenção “Para- Par sem Tabaco” é baseado na metodologia da formação pelos pares, com o objectivo de avaliar a sua eficácia. A amostra é constituída por 310 estudantes que frequentam o 7º e 8º Anos das Escolas Básicas e Secundárias de Oliveira de Azeméis por amostragem aleatória em conglomerados (turmas). 153 estudantes constituíram o grupo de controlo e 157 o grupo experimental. A observação foi feita antes, no final e passado um ano da intervenção. Foram construídas e validadas três escalas, que apresentaram bons argumentos de fidelidade e validade. Dos resultados ressaltam os benefícios na redução do consumo de cigarros por semana, a perspectiva futura menos associada ao consumo de tabaco; uma evolução na concordância sobre o alto risco face à auto-estima, comportamentos e tabaco; e alguma consistência nas suas percepções sobre o tabaco e as motivações dos fumadores. Verificou-se uma maior eficácia no sexo masculino. Nos dois grupos, com o aumento da idade, aumentou a idade de experimentação tabágica, o número de cigarros consumidos semanalmente e o número de amigos fumadores. No grupo experimental, constata-se que os adolescentes filhos de pais fumadores consomem mais cigarros por semana e têm mais amigos fumadores. O estudo de prevenção secundária e terciária do tabagismo foi efectuado com o objectivo de avaliar a eficácia e identificar os factores que interferem nas consultas de cessação tabágica. Tratando-se de um estudo descritivocorrelacional retrospectivo e de coorte. A amostra (probabilística aleatória – K=4) foi constituída por 395 elementos inscritos na consulta de cessação tabágica de 12 Centros de Saúde do Distrito de Aveiro entre 2004 a 2009 (pesquisa de arquivo). A avaliação foi feita em três momentos: na última consulta, aos três e seis meses de seguimento. Conclui-se que os elementos com mais habilitações académicas, que consomem menos cigarros e com menor grau de dependência tabágica, são os que apresentam maior sucesso na cessação tabágica aos três meses de seguimento. Os sujeitos que referem, na primeira consulta, conseguir reduzir menos cigarros e os que apresentam maior motivação, na primeira consulta, são os que apresentam mais sucesso na cessação tabágica na última consulta e aos três meses de seguimento. Os elementos com mais idade, sem apoio familiar, que apresentam um maior tempo sem fumar, em tentativas anteriores e os que mais utilizaram as consultas, foram os que conseguiram mais sucesso na cessação tabágica aos três e seis meses de seguimento. Os elementos que não fizeram tratamento específico não têm sucesso. Os elementos da amostra obtiveram ganho ponderal com redução nos valores da pressão arterial sistólica e diastólica. Destes estudos foram retiradas algumas linhas orientadoras para a prestação de cuidados de saúde nesta complexa área de intervenção.

Substance use and misuse in burn patients: testing the classical hypotheses of the interaction between posttraumatic symptomatology and substance use

Background: We aimed to test whether the three classical hypotheses of the interaction between posttraumatic symptomatology and substance use (high risk of trauma exposure, susceptibility for posttraumatic symptomatology, and self-medication of symptoms), may be useful in the understanding of substance use among burn patients. Methods: We analysed substance use data (nicotine, alcohol, cannabis, amphetamines, cocaine, opiates, and tranquilizers) and psychopathology measures among burn patients admitted to a Burns Unit and enrolled in a longitudinal observational study. Lifetime substance use information (n = 246) was incorporated to analyses aiming to test the high risk hypothesis. Only patients assessed for psychopathology in a six months follow-up (n = 183) were included in prospective analyses testing the susceptibility and self-medication hypotheses. Results: Regarding the high risk hypothesis, results show a higher proportion of heroin and tranquilizer users compared to the general population. Furthermore, in line with the susceptibility hypothesis, higher levels of symptomatology were found in lifetime alcohol, tobacco and drug users during recovery. The self-medication hypothesis could be tested partially due to the hospital stay “cleaning” effect, but severity of symptoms was linked to caffeine, nicotine, alcohol and cannabis use after discharge. Conclusions: We found that the three classical hypotheses could be used to understand the link between traumatic experiences and substance use explaining different patterns of burn patient’s risk for trauma exposure and emergence of symptomatology.