Effects of different frequencies of transcutaneous electrical nerve stimulation on venous vascular reactivity

Transcutaneous electrical nerve stimulation (TENS) is a type of therapy used primarily for analgesia, but also presents changes in the cardiovascular system responses; its effects are dependent upon application parameters. Alterations to the cardiovascular system suggest that TENS may modify venous vascular response. The objective of this study was to evaluate the effects of TENS at different frequencies (10 and 100 Hz) on venous vascular reactivity in healthy subjects. Twenty-nine healthy male volunteers were randomized into three groups: placebo (n=10), low-frequency TENS (10 Hz, n=9) and high-frequency TENS (100 Hz, n=10). TENS was applied for 30 min in the nervous plexus trajectory from the superior member (from cervical to dorsal region of the fist) at low (10 Hz/200 μs) and high frequency (100 Hz/200 μs) with its intensity adjusted below the motor threshold and intensified every 5 min, intending to avoid accommodation. Venous vascular reactivity in response to phenylephrine, acetylcholine (endothelium-dependent) and sodium nitroprusside (endothelium-independent) was assessed by the dorsal hand vein technique. The phenylephrine effective dose to achieve 70% vasoconstriction was reduced 53% (P<0.01) using low-frequency TENS (10 Hz), while in high-frequency stimulation (100 Hz), a 47% increased dose was needed (P<0.01). The endothelium-dependent (acetylcholine) and independent (sodium nitroprusside) responses were not modified by TENS, which modifies venous responsiveness, and increases the low-frequency sensitivity of α1-adrenergic receptors and shows high-frequency opposite effects. These changes represent an important vascular effect caused by TENS with implications for hemodynamics, inflammation and analgesia.

Recherche sur les effets de l'analgésie périopératoire optimale (RAPO) sur la douleur et la fonction après chirurgie de la main

Essai cinique randomisé

Studies on the exaggerated inflammatory response caused by streptococcus suis at systemic and central nervous system levels

Streptococcus suis de type 2 est un microorganisme pathogène d’importance chez le porc. Il est la cause de différentes pathologies ayant comme caractéristique commune la méningite. C’est également un agent émergeant de zoonose : des cas cliniques humains ont récemment été rapportés en Asie. Cependant, la pathogénèse de S. suis n’est pas encore complètement élucidée. Jusqu’à présent, la réponse pro-inflammatoire initiée par S. suis n’a été étudiée qu’in vitro. L’étude du choc septique et de la méningite requiert toujours des modèles expérimentaux appropriés. Au cours de cette étude, nous avons développé un modèle in vivo d’infection chez la souris qui utilise la voie d’inoculation intra-péritonéale. Ce modèle a servi à l’étude de la réponse pro-inflammatoire associée à ce pathogène, tant au niveau systémique qu’au niveau du système nerveux central (SNC). Il nous a également permis de déterminer si la sensibilité aux infections à S. suis pouvait être influencée par des prédispositions génétiques de l’hôte. Le modèle d’infection par S. suis a été mis au point sur des souris de lignée CD1. Les résultats ont démontré une bactériémie élevée pendant les trois jours suivant l’infection. Celle-ci était accompagnée d’une libération rapide et importante de différentes cytokines pro-inflammatoires (TNF-α, IL-6, IL-12p40/p70, IFN-ɣ) et de chémokines (KC, MCP-1 and RANTES), qui ont entraîné un choc septique et la mort de 20 % des animaux. Ensuite, pour confirmer le rôle de l’inflammation sur la mortalité et pour déterminer si les caractéristiques génétiques de l’hôte pouvaient influencer la réponse inflammatoire et l’issue de la maladie, le modèle d’infection a été étendu à deux lignées murines consanguines différentes considérées comme résistante : la lignée C57BL/6 (B6), et sensible : la lignée A/J. Les résultats ont démontré une importante différence de sensibilité entre les souris A/J et les souris B6, avec un taux de mortalité atteignant 100 % à 20 h post-infection (p.i.) pour la première lignée et de seulement 16 % à 36 h p.i. pour la seconde. La quantité de bactéries dans le sang et dans les organes internes était similaire pour les deux lignées. Donc, tout comme dans la lignée CD1, la bactériémie ne semblait pas être liée à la mort des souris. La différence entre les taux de mortalité a été attribuée à un choc septique non contrôlé chez les souris A/J infectées par S. suis. Les souris A/J présentaient des taux exceptionnellement élevés de TNF-α, IL-12p40/p70, IL-1β and IFN- γ, significativement supérieurs à ceux retrouvés dans la lignée B6. Par contre, les niveaux de chémokines étaient similaires entre les lignées, ce qui suggère que leur influence est limitée dans le développement du choc septique dû à S. suis. Les souris B6 avaient une production plus élevée d’IL-10, une cytokine anti-inflammatoire, ce qui suppose que la cascade cytokinaire pro-inflammatoire était mieux contrôlée, entraînant un meilleur taux de survie. Le rôle bénéfique potentiel de l’IL-10 chez les souris infectées par S. suis a été confirmé par deux approches : d’une part en bloquant chez les souris B6 le récepteur cellulaire à l’IL-10 (IL-10R) par un anticorps monoclonal anti-IL-10R de souris et d’autre part en complémentant les souris A/J avec de l’IL-10 de souris recombinante. Les souris B6 ayant reçu le anticorps monoclonal anti-IL-10R avant d’être infectées par S. suis ont développé des signes cliniques aigus similaires à ceux observés chez les souris A/J, avec une mortalité rapide et élevée et des taux de TNF-α plus élevés que les souris infectées non traitées. Chez les souris A/J infectées par S. suis, le traitement avec l’IL-10 de souris recombinante a significativement retardé l’apparition du choc septique. Ces résultats montrent que la survie au choc septique dû à S. suis implique un contrôle très précis des mécanismes pro- et anti-inflammatoires et que la réponse anti-inflammatoire doit être activée simultanément ou très rapidement après le début de la réponse pro-inflammatoire. Grâce à ces expériences, nous avons donc fait un premier pas dans l’identification de gènes associés à la résistance envers S. suis chez l’hôte. Une des réussites les plus importantes du modèle d’infection de la souris décrit dans ce projet est le fait que les souris CD1 ayant survécu à la septicémie présentaient dès 4 jours p.i. des signes cliniques neurologiques clairs et un syndrome vestibulaire relativement similaires à ceux observés lors de méningite à S. suis chez le porc et chez l’homme. L’analyse par hybridation in situ combinée à de l’immunohistochimie des cerveaux des souris CD1 infectées a montré que la réponse inflammatoire du SNC débutait avec une augmentation significative de la transcription du Toll-like receptor (TLR)2 et du CD14 dans les microvaisseaux cérébraux et dans les plexus choroïdes, ce qui suggère que S. suis pourrait se servir de ces structures comme portes d’entrée vers le cerveau. Aussi, le NF-κB (suivi par le système rapporteur de l’activation transcriptionnelle de IκBα), le TNF-α, l’IL-1β et le MCP-1 ont été activés, principalement dans des cellules identifiées comme de la microglie et dans une moindre mesure comme des astrocytes. Cette activation a également été observée dans différentes structures du cerveau, principalement le cortex cérébral, le corps calleux, l’hippocampe, les plexus choroïdes, le thalamus, l’hypothalamus et les méninges. Partout, cette réaction pro-inflammatoire était accompagnée de zones extensives d’inflammation et de nécrose, de démyélinisation sévère et de la présence d’antigènes de S. suis dans la microglie. Nous avons mené ensuite des études in vitro pour mieux comprendre l’interaction entre S. suis et la microglie. Pour cela, nous avons infecté des cellules microgliales de souris avec la souche sauvage virulente (WT) de S. suis, ainsi qu’avec deux mutants isogéniques, un pour la capsule (CPS) et un autre pour la production d’hémolysine (suilysine). Nos résultats ont montré que la capsule était un important mécanisme de résistance à la phagocytose pour S. suis et qu’elle modulait la réponse inflammatoire, en dissimulant les composants pro-inflammatoires de la paroi bactérienne. Par contre, l’absence d’hémolysine, qui est un facteur cytotoxique potentiel, n’a pas eu d’impact majeur sur l’interaction de S. suis avec la microglie. Ces études sur les cellules microgliales ont permis de confirmer les résultats obtenus précédemment in vivo. La souche WT a induit une régulation à la hausse du TLR2 ainsi que la production de plusieurs médiateurs pro-inflammatoires, dont le TNF-α et le MCP-1. S. suis a induit la translocation du NF-kB. Cet effet était plus rapide dans les cellules stimulées par le mutant déficient en CPS, ce qui suggère que les composants de la paroi cellulaire représentent de puissants inducteurs du NF-kB. De plus, la souche S. suis WT a stimulé l’expression de la phosphotyrosine, de la PKC et de différentes cascades liées à l’enzyme mitogen-activated protein kinase (MAPK). Cependant, les cellules microgliales infectées par le mutant déficient en CPS ont montré des profils de phosphorylation plus forts et plus soutenus que celles infectées par le WT. Finalement, la capsule a aussi modulé l’expression de l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) induite par S. suis et par la production subséquente d’oxyde nitrique par la microglie. Ceci pourrait être lié in vivo à la neurotoxicité et à la vasodilatation. Nous pensons que ces résultats contribueront à une meilleure compréhension des mécanismes sous-tendant l’induction de l’inflammation par S. suis, ce qui devrait permettre, d’établir éventuellement des stratégies plus efficaces de lutte contre la septicémie et la méningite. Enfin, nous pensons que ce modèle expérimental d’infection chez la souris pourra être utilisé dans l’étude de la pathogénèse d’autres bactéries ayant le SNC pour cible.

Rôle des récepteurs [alpha]-adrénergiques dans le déclenchement de la fibrillation auriculaire par stimulation nerveuse autonome

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Analysis of intrinsic cardiac neuron activity in relation to neurogenic atrial fibrillation and vagal stimulation

La fibrillation auriculaire est le trouble du rythme le plus fréquent chez l'homme. Elle conduit souvent à de graves complications telles que l'insuffisance cardiaque et les accidents vasculaires cérébraux. Un mécanisme neurogène de la fibrillation auriculaire mis en évidence. L'induction de tachyarythmie par stimulation du nerf médiastinal a été proposée comme modèle pour étudier la fibrillation auriculaire neurogène. Dans cette thèse, nous avons étudié l'activité des neurones cardiaques intrinsèques et leurs interactions à l'intérieur des plexus ganglionnaires de l'oreillette droite dans un modèle canin de la fibrillation auriculaire neurogène. Ces activités ont été enregistrées par un réseau multicanal de microélectrodes empalé dans le plexus ganglionnaire de l'oreillette droite. L'enregistrement de l'activité neuronale a été effectué continument sur une période de près de 4 heures comprenant différentes interventions vasculaires (occlusion de l'aorte, de la veine cave inférieure, puis de l'artère coronaire descendante antérieure gauche), des stimuli mécaniques (toucher de l'oreillette ou du ventricule) et électriques (stimulation du nerf vague ou des ganglions stellaires) ainsi que des épisodes induits de fibrillation auriculaire. L'identification et la classification neuronale ont été effectuées en utilisant l'analyse en composantes principales et le partitionnement de données (cluster analysis) dans le logiciel Spike2. Une nouvelle méthode basée sur l'analyse en composante principale est proposée pour annuler l'activité auriculaire superposée sur le signal neuronal et ainsi augmenter la précision de l'identification de la réponse neuronale et de la classification. En se basant sur la réponse neuronale, nous avons défini des sous-types de neurones (afférent, efférent et les neurones des circuits locaux). Leur activité liée à différents facteurs de stress nous ont permis de fournir une description plus détaillée du système nerveux cardiaque intrinsèque. La majorité des neurones enregistrés ont réagi à des épisodes de fibrillation auriculaire en devenant plus actifs. Cette hyperactivité des neurones cardiaques intrinsèques suggère que le contrôle de cette activité pourrait aider à prévenir la fibrillation auriculaire neurogène. Puisque la stimulation à basse intensité du nerf vague affaiblit l'activité neuronale cardiaque intrinsèque (en particulier pour les neurones afférents et convergents des circuits locaux), nous avons examiné si cette intervention pouvait être appliquée comme thérapie pour la fibrillation auriculaire. Nos résultats montrent que la stimulation du nerf vague droit a été en mesure d'atténuer la fibrillation auriculaire dans 12 des 16 cas malgré un effet pro-arythmique défavorable dans 1 des 16 cas. L'action protective a diminué au fil du temps et est devenue inefficace après ~ 40 minutes après 3 minutes de stimulation du nerf vague.

Lesiones abiertas del plexo braquial con compromiso vascular concomitante. Revisión sistemática de la literatura.

La presente investigación, intenta generar un impacto positivo dentro del ámbito médico-quirúrgico, ya que se espera que la revisión de la literatura genere mayor conocimiento sobre el manejo de las lesiones del plexo braquial con lesión vascular concomitante, ocasionada mediante un trauma abierto por herida causada por arma corto punzante, y con base en esto proponer una guía de manejo que se pueda aplicar en el día a día de todos aquellos especialistas quirúrgicos y no quirúrgicos para el tratamiento de dicha lesión. Es importante resaltar la dificultad metodológica presentada ante la poca validez de los estudios seleccionados, a pesar de que se aplicaron normas estrictas para la selección de los artículos. Las lesiones vasculares y nerviosas concomitantes del miembro superior no solo comprometen la viabilidad de la extremidad sino que además se constituyen en lesiones con secuelas severas desde el punto de vista funcional para el paciente. No se ha establecido un protocolo de manejo de estas lesiones. Los estudios realizados carecen de metodología adecuada de evaluación tanto en el momento de ingreso del paciente a urgencias como en su preoperatorio, postoperario y en las evaluaciones de los resultados funcionales de la extremidad una vez superada la lesión inicial. No hay una evolución consignada en la literatura con respecto al manejo integral de estos pacientes, que nos permita discernir con respecto al momento adecuado de la reparación nervios. El establecimiento de una guía clínica para cirujanos vasculares y cirujanos de mano para el manejo integral de este tipo de lesiones es apremiante. Los costos de tratamiento y rehabilitación de este tipo de pacientes son indiscutiblemente elevados desde todo punto de vista, pero es definitivo que el resultado funcional es mejor cuando se establece un manejo sistemático que incluya el manejo vascular y el manejo de la lesión neurológica de una forma integral.

Manejo de lesiones abiertas del plexo braquial con compromiso vascular concomitante. Revisión sistemática de la literatura

El manejo de las lesiones de plejo braquial ha sido ampliamente discutido e investigado, especialmente en las lesiones cerradas por tracción. Las lesiones abiertas con compromiso vascular, muchas veces comprometen la viabilidad de la extremidad o la vida del paciente; son de difícil manejo con prioridades distintas, tiempos de establecimiento de los procedimientos que varían respecto a los hallazgos con resultados funcionales pobres por el diagnostico tardío de la lesión nerviosa. Se plantean interrogantes desde el punto de vista vascular y de la lesión nerviosa. se realiza una revisión sistemática de la literatura, encontrando puntos importantes con respecto a la exploración, el momento de la reparación nerviosa pero sin establecer resultados funcionales claros ante la deficiencia metodológica de los estudios encontrados.

Comparación entre analgesia epidural continua vs bloqueo nervio periférico en niños llevados a cirugía múltiple de miembros inferiores

Las cirugías reconstructivas múltiples de miembros inferiores son intervenciones quirúrgicas que implican un difícil manejo analgésico en el postoperatorio, actualmente la técnica analgésica usada es la analgesia peridural; sin embargo los efectos adversos asociados a esta no la hacen una técnica ideal para manejo de dolor. Los bloqueos de nervio periférico han aparecido como una alternativa para el manejo del dolor; pero no se ha difundido ampliamente su uso. Se pretende evaluar la disminución de efectos adversos con el uso de bloqueos de nervio periférico sobre la analgesia epidural. Este estudio piloto inicial se realizo para verificar efectividad técnicas a usar y problemas que se pudieran presentar. Se aplico el protocolo en 23 pacientes que fueron llevados a cirugía de miembros inferiores, se dividieron en 2 grupos 11 recibieron bloqueos de nervio periférico y 12 analgesia epidural. Se les realizo seguimiento por 48 horas y se evaluó el control del dolor, consumo de opioides y efectos adversos. El tiempo de colocación del bloqueo fue similar en ambos grupos, el grupo de bloqueos presento menos episodios de dolor y menos episodios de dolor severo. No se presento retención urinaria en ningún paciente pero en el grupo de epidural se presento mayor incidencia de nausea y vomito (60% vs 45%). Se encontró que los bloqueos de nervio periférico son una adecuada opción para el manejo del dolor en este tipo de cirugías; y al parecer disminuye la incidencia de eventos adversos asociados a la analgesia epidural.

Anestesia regional y periférica guiada por ultrasonido en el paciente critico

El presente trabajo es un capítulo de libro titulado “Anestesia Regional y Periférica Guiada por Ultrasonido en el Paciente Crítico” que será incluido en la última edición del libro “Manual de Ultrasonido en Terapia Intensiva y Emergencias” cuyo editor es el Doctor José de Jesús Rincón Salas y que será publicado por la Editorial Prado de México para distribución latinoamericana desde dicho país. Por solicitud del editor y teniendo en cuenta el enfoque del libro, el presente trabajo está dirigido a estudiantes de formación, médicos graduados y especialistas en las áreas de cuidado intensivo, anestesiología, dolor, medicina interna y medicina de urgencias. Tiene como propósito empapar de conocimientos necesarios y prácticos en anestesia regional a personas que usualmente no han tenido contacto con la anestesia regional, pues desafortunadamente sólo en los últimos años ha sido posible que la anestesia regional haya comenzado a salir de las salas de cirugía, ámbito donde ha estado confinada tradicionalmente. El lenguaje utilizado es sencillo y el capítulo ha sido escrito para que sea fácil de leer y consultar, dejando así mensajes muy claros sobre la utilidad, viabilidad e implicaciones que tiene el uso de anestesia regional guiada por ultrasonido en cuidado intensivo. Los autores esperamos que de esta manera, el presente capítulo permita continuar superando los obstáculos que se interponen entre los invaluables beneficios de la anestesia regional y los pacientes de cuidado intensivo que necesitan de ella.

Localization of calcitonin receptor-like receptor (CLR) and receptor activity-modifying protein 1 (RAMP1) in human gastrointestinal tract

Calcitonin gene-related peptide (CGRP) exerts its diverse effects on vasodilation, nociception, secretion, and motor function through a heterodimeric receptor comprising of calcitonin receptor-like receptor (CLR) and receptor activity-modifying protein 1 (RAMP1). Despite the importance of CLR.RAMP1 in human disease, little is known about its distribution in the human gastrointestinal (GI) tract, where it participates in inflammation and pain. In this study, we determined that CLR and RAMP1 mRNAs are expressed in normal human stomach, ileum and colon by RT-PCR. We next characterized antibodies that we generated to rat CLR and RAMP1 in transfected HEK cells. Having characterized these antibodies in vitro, we then localized CLR-, RAMP1-, CGRP- and intermedin-immunoreactivity (IMD-IR) in various human GI segments. In the stomach, nerve bundles in the myenteric plexus and nerve fibers throughout the circular and longitudinal muscle had prominent CLR-IR. In the proximal colon and ileum, CLR was found in nerve varicosities of the myenteric plexus and surrounding submucosal neurons. Interestingly, CGRP expressing fibers did not co-localize, but were in close proximity to CLR. However, CLR and RAMP1, the two subunits of a functional CGRP receptor were clearly localized in myenteric plexus, where they may form functional cell-surface receptors. IMD, another member of calcitonin peptide family was also found in close proximity to CLR, and like CGRP, did not co-localize with either CLR or RAMP1 receptors. Thus, CGRP and IMD appear to be released locally, where they can mediate their effect on their receptors regulating diverse functions such as inflammation, pain and motility.

Expression and function of the bile acid receptor GpBAR1 (TGR5) in the murine enteric nervous system

BACKGROUND: Bile acids (BAs) regulate cells by activating nuclear and membrane-bound receptors. G protein coupled bile acid receptor 1 (GpBAR1) is a membrane-bound G-protein-coupled receptor that can mediate the rapid, transcription-independent actions of BAs. Although BAs have well-known actions on motility and secretion, nothing is known about the localization and function of GpBAR1 in the gastrointestinal tract. METHODS: We generated an antibody to the C-terminus of human GpBAR1, and characterized the antibody by immunofluorescence and Western blotting of HEK293-GpBAR1-GFP cells. We localized GpBAR1 immunoreactivity (IR) and mRNA in the mouse intestine, and determined the mechanism by which BAs activate GpBAR1 to regulate intestinal motility. KEY RESULTS: The GpBAR1 antibody specifically detected GpBAR1-GFP at the plasma membrane of HEK293 cells, and interacted with proteins corresponding in mass to the GpBAR1-GFP fusion protein. GpBAR1-IR and mRNA were detected in enteric ganglia of the mouse stomach and small and large intestine, and in the muscularis externa and mucosa of the small intestine. Within the myenteric plexus of the intestine, GpBAR1-IR was localized to approximately 50% of all neurons and to >80% of inhibitory motor neurons and descending interneurons expressing nitric oxide synthase. Deoxycholic acid, a GpBAR1 agonist, caused a rapid and sustained inhibition of spontaneous phasic activity of isolated segments of ileum and colon by a neurogenic, cholinergic and nitrergic mechanism, and delayed gastrointestinal transit. CONCLUSIONS & INFERENCES: G protein coupled bile acid receptor 1 is unexpectedly expressed in enteric neurons. Bile acids activate GpBAR1 on inhibitory motor neurons to release nitric oxide and suppress motility, revealing a novel mechanism for the actions of BAs on intestinal motility.

Mast cell tryptase and proteinase-activated receptor 2 induce hyperexcitability of guinea-pig submucosal neurons

Mast cells that are in close proximity to autonomic and enteric nerves release several mediators that cause neuronal hyperexcitability. This study examined whether mast cell tryptase evokes acute and long-term hyperexcitability in submucosal neurons from the guinea-pig ileum by activating proteinase-activated receptor 2 (PAR2) on these neurons. We detected the expression of PAR2 in the submucosal plexus using RT-PCR. Most submucosal neurons displayed PAR2 immunoreactivity, including those colocalizing VIP. Brief (minutes) application of selective PAR2 agonists, including trypsin, the activating peptide SL-NH2 and mast cell tryptase, evoked depolarizations of the submucosal neurons, as measured with intracellular recording techniques. The membrane potential returned to resting values following washout of agonists, but most neurons were hyperexcitable for the duration of recordings (> 30 min-hours) and exhibited an increased input resistance and amplitude of fast EPSPs. Trypsin, in the presence of soybean trypsin inhibitor, and the reverse sequence of the activating peptide (LR-NH2) had no effect on neuronal membrane potential or long-term excitability. Degranulation of mast cells in the presence of antagonists of established excitatory mast cell mediators (histamine, 5-HT, prostaglandins) also caused depolarization, and following washout of antigen, long-term excitation was observed. Mast cell degranulation resulted in the release of proteases, which desensitized neurons to other agonists of PAR2. Our results suggest that proteases from degranulated mast cells cleave PAR2 on submucosal neurons to cause acute and long-term hyperexcitability. This signalling pathway between immune cells and neurons is a previously unrecognized mechanism that could contribute to chronic alterations in visceral function.

A study of the catecholaminergic inputs to the dorsal premammillary nucleus

The dorsal premammillary nucleus (PMd) is one of the most responsive hypothalamic sites during exposure to a predator or its odor, and to a context previously associated with a predatory threat; and lesions or pharmacological inactivation centered therein severely reduced the anti-predatory defensive responses. Previous studies have shown that beta adrenergic transmission in the PMd seems critical to the expression of fear responses to predatory threats. In the present study, we have investigated the putative sources of catecholaminergic inputs to the PMd. To this end, we have first described the general pattern of catecholaminergic innervation of the PMd by examining the distribution and morphology of the tyrosine hydroxylase (TH) immunoreactive fibers in the nucleus; and next, combining Fluoro Gold (FG) tracing experiments and TH immunostaining, we determined the putative sources of catecholaminergic inputs to the nucleus. Our results revealed that the PMd presents a moderately dense plexus of catecholaminergic fibers that seems to encompass the rostral pole and ventral border of the nucleus. Combining the results of the FG tract-tracing and TH immunostaining, we observed that the locus coeruleus was the sole brain site that contained double FG and TH immunostained cells. In summary, the evidence suggests that the locus coeruleus is seemingly a part of the circuit responding to predatory threats, and, as shown by the present results, is the sole source of catecholaminergic inputs to the PMd, providing noradrenergic inputs to the nucleus, which, by acting via beta adrenoceptor, seems to be critical for the expression of anti-predatory responses. (C) 2011 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Atrophy and Neuron Loss: Effects of a Protein-Deficient Diet on Sympathetic Neurons

Protein deficiency is one of the biggest public health problems in the world, accounting for about 30-40% of hospital admissions in developing countries. Nutritional deficiencies lead to alterations in the peripheral nervous system and in the digestive system. Most studies have focused on the effects of protein-deficient diets on the enteric neurons, but not on sympathetic ganglia, which supply extrinsic sympathetic input to the digestive system. Hence, in this study, we investigated whether a protein-restricted diet would affect the quantitative structure of rat coeliac ganglion neurons. Five male Wistar rats (undernourished group) were given a pre- and postnatal hypoproteinic diet receiving 5% casein, whereas the nourished group (n = 5) was fed with 20% casein (normoproteinic diet). Blood tests were carried out on the animals, e.g., glucose, leptin, and triglyceride plasma concentrations. The main structural findings in this study were that a protein-deficient diet (5% casein) caused coeliac ganglion (78%) and coeliac ganglion neurons (24%) to atrophy and led to neuron loss (63%). Therefore, the fall in the total number of coeliac ganglion neurons in protein-restricted rats contrasts strongly with no neuron losses previously described for the enteric neurons of animals subjected to similar protein-restriction diets. Discrepancies between our figures and the data for enteric neurons (using very similar protein-restriction protocols) may be attributable to the counting method used. In light of this, further systematic investigations comparing 2-D and 3-D quantitative methods are warranted to provide even more advanced data on the effects that a protein-deficient diet may exert on sympathetic neurons. (C) 2009 Wiley-Liss, Inc.

The reactions of specific neuron types to intestinal ischemia in the guinea pig enteric nervous system

Damage following ischemia and reperfusion (I/R) is common in the intestine and can be caused during abdominal surgery, in several disease states and following intestinal transplantation. Most studies have concentrated on damage to the mucosa, although published evidence also points to effects on neurons. Moreover, alterations of neuronally controlled functions of the intestine persist after I/R. The present study was designed to investigate the time course of damage to neurons and the selectivity of the effect of I/R damage for specific types of enteric neurons. A branch of the superior mesenteric artery supplying the distal ileum of anesthetised guinea pigs was occluded for 1 h and the animals were allowed to recover for 2 h to 4 weeks before tissue was taken for the immunohistochemical localization of markers of specific neuron types in tissues from sham and I/R animals. The dendrites of neurons with nitric oxide synthase (NOS) immunoreactivity, which are inhibitory motor neurons and interneurons, were distorted and swollen by 24 h after I/R and remained enlarged up to 28 days. The total neuron profile areas (cell body plus dendrites) increased by 25%, but the sizes of cell bodies did not change significantly. Neurons of type II morphology (intrinsic primary afferent neurons), revealed by NeuN immunoreactivity, were transiently reduced in cell size, at 24 h and 7 days. These neurons also showed signs of minor cell surface blebbing. Calretinin neurons, many of which are excitatory motor neurons, were unaffected. Thus, this study revealed a selective damage to NOS neurons that was observed at 24 h and persisted up to 4 weeks, without a significant change in the relative numbers of NOS neurons.