Serotonergic mechanisms on breathing modulation in the rat locus coeruleus

The locus coeruleus (LC) is a noradrenergic nucleus that plays an important role in the ventilatory response to hypercapnia. This nucleus is densely innervated by serotonergic fibers and contains high density of serotonin (5-HT) receptors, including 5-HT(1A) and 5-HT(2). We assessed the possible modulation of respiratory response to hypercapnia by 5-HT, through 5-HT(1A) and 5-HT(2) receptors, in the LC. To this end, we determined the concentrations of 5-HT and its metabolite 5-hydroxyindole-3-acetic acid (5-HIAA) in the LC after hypercapnic exposure. Pulmonary ventilation (V(E), plethysmograph) was measured before and after unilateral microinjection (100 nL) of WAY-100635 (5-HT(1A) antagonist, 5.6 and 56 mM), 8-OHDPAT (5-HT(1A/7) agonist, 7 and 15 mM), Ketanserin (5-HT(2A) antagonist, 3.7 and 37 mM), or (+/-)-2,5-dimethoxy-4-iodoamphetaminehydrochloride (DOI; 5-HT(2A) agonist, 6.7 and 67 mM) into the LC, followed by a 60-min period of 7% CO(2) exposure. Hypercapnia increased 5-HTIAA levels and 5-HIAA/5-HT ratio within the LC. WAY-100635 and 8-OHDPAT intra-LC decreased the hypercapnic ventilatory response due to a lower tidal volume. Ketanserin increased CO(2) drive to breathing and DOI caused the opposite response, both acting on tidal volume. The current results provide evidence of increased 5-HT release during hypercapnia in the LC and that 5-HT presents an inhibitory modulation of the stimulatory role of LC on hypercapnic ventilatory response, acting through postsynaptic 5-HT(2A) receptors in this nucleus. In addition, hypercapnic responses seem to be also regulated by presynaptic 5-HT(1A) receptors in the LC.

Brain monoaminergic neurons and ventilatory control in vertebrates

Monoamines (noradrenaline (NA), adrenaline (AD), dopamine (DA) and serotonin (5-HT) are key neurotransmitters that are implicated in multiple physiological and pathological brain mechanisms, including control of respiration. The monoaminergic system is known to be widely distributed in the animal kingdom, which indicates a considerable degree of phylogenetic conservation of this system amongst vertebrates. Substantial progress has been made in uncovering the participation of the brain monoamines in the breathing regulation of mammals, since they are involved in the maturation of the respiratory network as well as in the modulation of its intrinsic and synaptic properties. On the other hand, for the non-mammalian vertebrates, most of the knowledge of central monoaminergic modulation in respiratory control, which is actually very little, has emerged from studies using anuran amphibians. This article reviews the available data on the role of brain monoaminergic systems in the control of ventilation in terrestrial vertebrates. Emphasis is given to the comparative aspects of the brain noradrenergic, adrenergic, dopaminergic and serotonergic neuronal groups in breathing regulation, after first briefly considering the distribution of monoaminergic neurons in the vertebrate brain. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Effects of early life permethrin exposure on spatial working memory and on monoamine levels in different brain areas of pre-senescent rats

Pesticide exposure during brain development could represent an important risk factor for the onset of neurodegenerative diseases. Previous studies investigated the effect of permethrin (PERM) administered at 34 mg/kg, a dose close to the no observable adverse effect level (NOAEL) from post natal day (PND) 6 to PND 21 in rats. Despite the PERM dose did not elicited overt signs of toxicity (i.e. normal body weight gain curve), it was able to induce striatal neurodegeneration (dopamine and Nurr1 reduction, and lipid peroxidation increase). The present study was designed to characterize the cognitive deficits in the current animal model. When during late adulthood PERM treated rats were tested for spatial working memory performances in a T-maze-rewarded alternation task they took longer to choose for the correct arm in comparison to age matched controls. No differences between groups were found in anxiety-like state, locomotor activity, feeding behavior and spatial orientation task. Our findings showing a selective effect of PERM treatment on the T-maze task point to an involvement of frontal cortico-striatal circuitry rather than to a role for the hippocampus. The predominant disturbances concern the dopamine (DA) depletion in the striatum and, the serotonin (5-HT) and noradrenaline (NE) unbalance together with a hypometabolic state in the medial prefrontal cortex area. In the hippocampus, an increase of NE and a decrease of DA were observed in PERM treated rats as compared to controls. The concentration of the most representative marker for pyrethroid exposure (3-phenoxybenzoic acid) measured in the urine of rodents 12 h after the last treatment was 41.50 µ/L and it was completely eliminated after 96 h.

Effects of acute versus repeated cocaine exposure on the expression of endocannabinoid signaling-related proteins in the mouse cerebellum.

Growing awareness of cerebellar involvement in addiction is based on the cerebellum's intermediary position between motor and reward, potentially acting as an interface between motivational and cognitive functions. Here, we examined the impact of acute and repeated cocaine exposure on the two main signaling systems in the mouse cerebellum: the endocannabinoid (eCB) and glutamate systems. To this end, we investigated whether eCB signaling-related gene and protein expression {cannabinoid receptor type 1 receptors and enzymes that produce [diacylglycerol lipase alpha/beta (DAGLα/β) and N-acyl phosphatidylethanolamine phospholipase D (NAPE-PLD)] and degrade [monoacylglycerol lipase (MAGL) and fatty acid amino hydrolase (FAAH)] eCB} were altered. In addition, we analyzed the gene expression of relevant components of the glutamate signaling system [glutamate synthesizing enzymes liver-type glutaminase isoform (LGA) and kidney-type glutaminase isoform (KGA), metabotropic glutamatergic receptor (mGluR3/5), NMDA-ionotropic glutamatergic receptor (NR1/2A/2B/2C) and AMPA-ionotropic receptor subunits (GluR1/2/3/4)] and the gene expression of tyrosine hydroxylase (TH), the rate-limiting enzyme in catecholamine biosynthesis, because noradrenergic terminals innervate the cerebellar cortex. Results indicated that acute cocaine exposure decreased DAGLα expression, suggesting a down-regulation of 2-arachidonylglycerol (2-AG) production, as well as gene expression of TH, KGA, mGluR3 and all ionotropic receptor subunits analyzed in the cerebellum. The acquisition of conditioned locomotion and sensitization after repeated cocaine exposure were associated with an increased NAPE-PLD/FAAH ratio, suggesting enhanced anandamide production, and a decreased DAGLβ/MAGL ratio, suggesting decreased 2-AG generation. Repeated cocaine also increased LGA gene expression but had no effect on glutamate receptors. These findings indicate that acute cocaine modulates the expression of the eCB and glutamate systems. Repeated cocaine results in normalization of glutamate receptor expression, although sustained changes in eCB is observed. We suggest that cocaine-induced alterations to cerebellar eCB should be considered when analyzing the adaptations imposed by psychostimulants that lead to addiction.

Duloxetine inhibits effects of MDMA ("ecstasy") in vitro and in humans in a randomized placebo-controlled laboratory study.

This study assessed the effects of the serotonin (5-HT) and norepinephrine (NE) transporter inhibitor duloxetine on the effects of 3,4-methylenedioxy-methamphetamine (MDMA, ecstasy) in vitro and in 16 healthy subjects. The clinical study used a double-blind, randomized, placebo-controlled, four-session, crossover design. In vitro, duloxetine blocked the release of both 5-HT and NE by MDMA or by its metabolite 3,4-methylenedioxyamphetamine from transmitter-loaded human cells expressing the 5-HT or NE transporter. In humans, duloxetine inhibited the effects of MDMA including elevations in circulating NE, increases in blood pressure and heart rate, and the subjective drug effects. Duloxetine inhibited the pharmacodynamic response to MDMA despite an increase in duloxetine-associated elevations in plasma MDMA levels. The findings confirm the important role of MDMA-induced 5-HT and NE release in the psychotropic effects of MDMA. Duloxetine may be useful in the treatment of psychostimulant dependence. TRIAL REGISTRATION: Clinicaltrials.gov NCT00990067.

Produtos naturais da ascídia Botrylloides giganteum, das esponjas Verongula gigantea, Ircinia felix, Cliona delitrix e do nudibrânquio Tambja eliora, da costa do Brasil

Two new marine metabolites, 3Z, 6Z, 9Z-dodecatrien-1-ol (1) from the ascidian Botrylloides giganteum and 4H-pyran-2ol acetate from the sponge Ircinia felix (4) are herein reported. The known bromotyrosine compounds, 2-(3,5-dibromo-4-methoxyphenyl)-N,N,N-dimethylethanammonium (2) and 2,6-dibromo-4-(2-(trimethylammonium)ethyl)phenol (3), have been isolated from the sponge Verongula gigantea. Serotonin (5) is reported for the first time from the sponge Cliona delitrix, and tambjamines A (15) and D (16) isolated as their respective salts from the nudibranch Tambja eliora. Only tambjamine D presented cytotoxicity against CEM (IC50 12.2 µg/mL) and HL60 (IC50 13.2 µg/mL) human leukemya cells, MCF-7 breast cancer cells (IC50 13.2 µg/mL), colon HCT-8 cancer cells (IC50 10.1 µg/mL) and murine melanoma B16 cancer cells (IC50 6.7 µg/mL).

Effects of chronic ethanol treatment on monoamine levels in rat hippocampus and striatum

We studied the effects of ethanol on concentrations of noradrenaline (NE), dopamine (DA) and serotonin (5-HT) and their metabolites in rat hippocampus and striatum. Ethanol (2 or 4 g/kg, po, from a 20% aqueous solution) was administered daily to male Wistar rats (4-13 per group) for 30 days and animals were sacrificed 30 min or 48 h after the last administration. Monoamines were measured by HPLC and considered significant at P < 0.05. A 47% increase in 5-HT levels was observed in the hippocampus with 4 g/kg ethanol in the 30-min protocol. Ethanol (2 and 4 g/kg) decreased DA (2114.5 ± 126.4 and 1785.1 ± 234.2 ng/g wet tissue, respectively) and 3,4-dihydroxyphenylacetic acid (DOPAC, 1477.6 ± 132.1 and 1218.8 ± 271.7 ng/g wet tissue, respectively) levels, while the higher dose also decreased NE (159.8 ± 13.5), 5-HT (228.0 ± 46.8) and 5-hydroxy-3-indoleacetic acid (5-HIAA, 304.4 ± 37.2 ng/g wet tissue), in the striatum after a 48-h withdrawal as compared to controls (DA: 3063.9 ± 321.3; DOPAC: 2379.6 ± 256.0; NE: 292.8 ± 50.2; 5-HT: 412.4 ± 36.2; 5-HIAA: 703.9 ± 61.4 ng/g wet tissue). In the 30-min protocol, ethanol (2 or 4 g/kg) decreased striatal NE (66 and 70%) and DA (50 and 36%) levels. On the other hand, increases were seen in 5-HIAA (146 and 153%) and 5-HT (59 and 86%) levels. Ethanol (2 g/kg, po) increased the homovanillic acid (HVA)/DA ratio (129%) in the striatum in the 30-min protocol, while at the higher dose it increased the HVA/DA ratio in the 48-h protocol (61%). These results indicate alterations in monoamines, mainly in the striatum, after chronic ethanol, which are influenced by dose and by the length of time after the last drug administration.

Sertraline inhibits formalin-induced nociception and cardiovascular responses

The objective of the present study was to determine the antihyperalgesic effect of sertraline, measured indirectly by the changes of sciatic afferent nerve activity, and its effects on cardiorespiratory parameters, using the model of formalin-induced inflammatory nociception in anesthetized rats. Serum serotonin (5-HT) levels were measured in order to test their correlation with the analgesic effect. Male Wistar rats (250-300 g) were divided into 4 groups (N = 8/per group): sertraline-treated group (Sert + Saline (Sal) and Sert + Formalin (Form); 3 mg·kg-1·day-1, ip, for 7 days) and saline-treated group (Sal + Sal and Sal + Form). The rats were injected with 5% (50 µL) formalin or saline into the right hind paw. Sciatic nerve activity was recorded using a silver electrode connected to a NeuroLog apparatus, and cardiopulmonary parameters (mean arterial pressure, heart rate and respiratory frequency), assessed after arterial cannulation and tracheotomy, were monitored using a Data Acquisition System. Blood samples were collected from the animals and serum 5-HT levels were determined by ELISA. Formalin injection induced the following changes: sciatic afferent nerve activity (+50.8 ± 14.7%), mean arterial pressure (+1.4 ± 3 mmHg), heart rate (+13 ± 6.8 bpm), respiratory frequency (+4.6 ± 5 cpm) and serum 5-HT increased to 1162 ± 124.6 ng/mL. Treatment with sertraline significantly reduced all these parameters (respectively: +19.8 ± 6.9%, -3.3 ± 2 mmHg, -13.1 ± 10.8 bpm, -9.8 ± 5.7 cpm) and serum 5-HT level dropped to 634 ± 69 ng/mL (P < 0.05). These results suggest that sertraline plays an analgesic role in formalin-induced nociception probably through a serotonergic mechanism.

Effet de la N-acétylcystéine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à une hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin

Effet positif de la N-acétylcystéine sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à une hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin A. A. HORN, M-C AUBIN, YF SHI, J-C TARDIF, M. CARRIER , L. P. PERRAULT INSTITUT DE CARDIOLOGIE DE MONTRÉAL, MONTRÉAL, CANADA, Objectif : Il a été démontré dans le laboratoire que dans notre modèle d’hypertrophie ventriculaire gauche, la dysfonction endothéliale est secondaire à une diminution de la biodisponibilité du NO, celle-ci étant causée par une augmentation du stress oxydant tel que démontré par Malo et al. (2003) et Aubin et al. (2006). Le but de la présente étude est d’étudier l’effet d’un traitement chronique de la N-acétylcystéine (NAC) (un antioxydant) sur la dysfonction endothéliale associée à une hypertrophie ventriculaire gauche (HVG). Méthodologie: L’HVG a été induite par cerclage aortique (CA) chez vingt-et-un porcelets âgés de deux mois qui furent divisés aléatoirement en quatre groupes expérimentaux. Le groupe témoin (groupe 1) a été soumis à une thoracotomie antérolatérale gauche sans cerclage aortique (n=3). Le groupe 2 a été soumis à un cerclage aortique pour une période de 60 jours (n=6). Le groupe 3 a subi un cerclage aortique et a reçu un traitement oral de N-acétylcystéine de 1000 mg/jour per os pendant 60 jours commençant le jour de la chirurgie (n=6). Le groupe 4 a été soumis à un cerclage aortique et a reçu un traitement oral de N-acétylcystéine : 1000 mg/par jour pendant 30 jours commençant le jour 30 (post-chirurgie) (n=6). L’hypertrophie fut évaluée par échocardiographie. La réactivité vasculaire fut étudiée à l’aide de chambres d’organes par la construction des courbes concentration-réponse à la sérotonine (5-HT: relaxations induites par les récepteurs 5-HT1D, couplés aux protéines Gi) et à la bradykinine (BK: relaxations induites par les récepteurs B2, couplés aux protéines Gq). Les quantités de nitrites/nitrates et la production basale de GMPc ont été mesurées pour évaluer la fonction endothéliale. Le stress oxydant a été étudié en quantifiant les concentrations plasmatiques d’hydroperoxydes lipidiques et de glutathion réduit, ainsi que l’activité plasmatique des enzymes antioxydantes peroxydase du glutathion et dismutase du superoxyde. Résultats: Le rapport masse ventricule gauche/masse corporelle était significativement plus élevé pour le groupe 2 comparativement au groupe 1 (p<0,05) confirmant la présence d’une HVG. Le développement de l’HVG dans le groupe 3 a pu être prévenu par la NAC et sa progression fut atténuée dans le groupe 4 (p<0,05 versus groupe 2). La présence de la dysfonction endothéliale a été confirmée chez le groupe 2, tel qu’illustré par une diminution significative des relaxations maximales à la 5-HT et à la BK comparativement au groupe témoin. Le traitement à la NAC a significativement potentialisé les relaxations maximales (p<0,05) induites par la sérotonine et par la bradykinine, chez les deux groupes traités. Cette amélioration des relaxations dépendantes de l’endothélium peut être la conséquence d’une augmentation significative (p<0,05) de la biodisponibilité du monoxyde d’azote pour les cellules musculaires lisses, tel que suggéré par l’augmentation du ratio nitrites/nitrates et de la production basale de GMPc chez les groupes 3 et 4 comparativement au groupe 2. Cette augmentation du facteur relaxant peut résulter d’une augmentation de sa production par les cellules endothéliales ou d’une diminution de sa neutralisation par les espèces réactives oxygénées. De fait, les concentrations d’hydroperoxydes lipidiques étaient significativement inférieures (p<0,05) et associées à une augmentation des concentrations de l’antioxydant glutathion réduit et de l’activité de la peroxydase du glutathion chez les deux groupes traités par rapport au groupe 2. Conclusion: Le traitement à la NAC prévient le développement de la dysfonction endothéliale coronaire ainsi que l’HVG qui lui est associée.

Rôle des récepteurs glutamatergiques dans l'activité épileptiforme des interneurones inhibiteurs de l'hippocampe

Les patients atteints d'épilepsie du lobe temporal (TLE) ainsi que les rats injectés à l'acide kaïnique (KA) exhibent des patrons pathophysiologiques similaires de crises, de sclérose de l'hippocampe et de perte de certains types neuronaux. Parmi les cellules atteintes dans le modèle KA du TLE on retrouve certains interneurones inhibiteurs du CA1. En effet, certains interneurones des couches oriens et alveus (O/A-IN) meurent suite à une injection de KA chez le rat, contrairement aux interneurones à la bordure des couches radiatum et lacunosum/moleculare (R/LM-IN) de la même région. Bien que cette perte soit empêchée par des antagonistes des récepteurs glutamatergiques métabotropes de groupe I (mGluR1/5), la cause de cette perte sélective des O/A-INs reste à être précisée. Au cours des travaux de cette thèse, nous avons effectué des enregistrements de patch-clamp en configuration cellule-entière en modes courant- et voltage-imposé couplés à l'imagerie calcique pour étudier les causes de la vulnérabilité sélective des O/A-INs dans ce modèle. Dans un premier temps, nous avons évalué les effets d'une application aiguë de KA sur les propriétés membranaires et calciques pour voir s'il y avait des différences entre les O/A-INs et R/LM-INs qui pourraient expliquer la vulnérabilité. Nos résultats montrent que les dépolarisations et variations de résistance d'entrée ainsi que les augmentations de calcium intracellulaire, dépendantes principalement des récepteurs -amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxasole propionic acid (AMPA), sont similaires entre les deux types d'interneurones suite à des applications aigües de KA. Ceci indique que l'effet aigu du KA sur les interneurones ne serait pas la cause de la vulnérabilité des O/A-INs. Dans un second temps nous avons comparé l'implication des sous-types de récepteurs mGluR1 et 5 dans l'activité épileptiforme des deux types d'interneurones évoquée dans un modèle de tranche désinhibée. Dans ce cas, nos données montrent un rôle important des mGluR1 et 5 activés synaptiquement lors des décharges épileptiformes et ce, de manière spécifique aux O/A-INs. Les courants synaptiques sous-tendant ces décharges impliquent des récepteurs ionotropes et métabotropes du glutamate. En présence d'antagonistes des récepteurs ionotropes glutamatergiques, les courants synaptiques sont biphasiques et formés de composantes rapide et lente. Les récepteurs mGluR1 et 5 sont différemment impliqués dans ces composantes: les mGluR5 étant impliqués dans les composantes rapide et lente, et les mGluR1 que dans la composante lente. Ces résultats indiquent que les mGluR1 et 5 contribuent différemment à l'activité épileptiforme, et spécifiquement dans les O/A-INs, et pourraient donc être impliqués dans la vulnérabilité sélective de ces interneurones dans le modèle KA.

Le rôle de la sérotonine sur le développement de traits anxieux : une étude de trajectoire longitudinale

Certains gènes, modulant la sérotonine (5-hydroxytryptamine, 5-HT), ont été associés aux tempéraments liés à l'anxiété. Une limitation dans la plupart de ces études est que les études sont de nature transversale et l'anxiété a été évaluée à un seul point dans le temps. De plus, seules quelques études ont été réalisées chez les enfants. Le but de la présente étude était d'étudier le rôle des gènes HTR2A et TPH2 dans le développement des trajectoires d’anxiété durant l’enfance. Les associations entre ces gènes, ces trajectoires, le diagnostic d’anxiété à l'âge adulte et les différences entre les sexes ont été examinées dans l'Étude Longitudinale des Enfants de Maternelle au Québec, composée de 3185 enfants recrutés en 1986-1987. Leur anxiété a été cotée par leur professeur annuellement entre 6 et 12 ans. Ces cotes ont été modélisées en trajectoires comportementales. Les données genotypées de 5-HT, disponibles pour 1068 personnes, ont été analysées en utilisant les statistiques du Chi-carré, des régressions logistiques et des analyses de variance. Sur les 37 polymorphismes étudiés, plusieurs ont été associés à la trajectoire de forte anxiété, tels le 5-HTR2A (rs1328684, rs95534511, rs1745837, rs7984966, 7330636) et TPH2 (rs11179050, rs11179052, rs1386498). Bien que les trajectoires d’anxiété en enfance n’aient pas prédit le diagnostic d'anxiété à 21 ans, les relations ont été trouvées entre ce diagnostic, HTR2A et les polymorphismes du nucléotide simple (PNS) de TPH2. On remarque que les PNS associés à l’anxiété durant l’enfance et l’âge adulte ne sont pas les mêmes. La force d'association entre les gènes étudiés et l'anxiété diffère entre les garçons et les filles. Cette étude est la première à identifier une association entre les variantes TPH2, 5-HTR2A et les trajectoires d’anxiété en enfance. Les études futures devraient reproduire les résultats dans d'autres échantillons, enquêter sur l'interaction avec les facteurs de stress, et étudier la pertinence fonctionnelle de la PNS.

Le rôle de la méthylation de l’ADN dans les fonctions cérébrales fronto-limbiques et la réactivité au stress quotidien

La sérotonine (5-HT) joue un rôle crucial dans l'étiologie des troubles mentaux comme la dépression majeure, les troubles de comportement et les troubles anxieux. Des études ont montré que des altérations précoces du système 5-HT peuvent potentiellement influencer le développement du cerveau et le fonctionnement du système fronto-limbique, engendrant des conséquences pour la régulation émotionnelle. Il existe aussi des évidences que le stress précoce peut affecter la méthylation de l'ADN résultant d'une altération de l'expression génique. Toutefois, le lien entre la méthylation de l'ADN et la réactivité comportementale à des facteurs de stress de la vie quotidienne est inconnu. La méthylation du gène transporteur 5-HT (SLC6A4) est d'un intérêt particulier, étant donné le rôle de SLC6A4 dans le développement du cerveau, les troubles mentaux et la régulation du stress. L'objectif de cette thèse est d'étudier l'association entre (1) les niveaux périphériques de méthylation de l'ADN dans le gène SLC6A4 et les réponses neurales aux stimuli émotionnels dans les circuits fronto-limbiques du cerveau, ainsi qu’entre (2) la méthylation périphérique de SLC6A4 et la réactivité comportementale au stress de la vie quotidienne. Nous explorons également l'association entre les réponses neuronales fronto-limbique à des stimuli émotionnels et la réactivité comportementale au stress de la vie quotidienne (3). À cette fin, vingt-deux personnes (11 femmes) d’âge moyen de 34,0 ans (SD : 1,5) avec différents niveaux de méthylation au gène SLC6A4 ont été recrutés à partir de deux études longitudinales. Les participants ont subi une analyse IRMf qui comprenait une tâche de traitement émotionnel. Un questionnaire en ligne sur la réactivité au stress quotidien de la vie a été réalisé pendant 5 jours consécutifs. Des analyses corrélationnelles et de régression ont été effectuées pour examiner les associations entre les variables primaires. Les résultats préliminaires de cette étude ont montré que la méthylation de l'ADN est associée à la désactivation significative du gyrus précentral et gyrus fusiforme respectivement face à des stimuli de peur et de tristesse. Aucune association significative n'a été observée entre les niveaux de méthylation et l'activation de l'amygdale. En outre, les scores obtenus aux variables de stress de la vie quotidienne tels que la détresse chronique ont été associées à la désactivation du précuneus et du cortex cingulaire postérieur face à la tristesse. Ces résultats suggèrent l'implication potentielle des processus épigénétiques dans l'activation cérébrale spécifique et la sensibilité au stress de la vie courante.

Pineal indoleamine metabolism in pyridoxine-deficient rats

Pvridoxine deficiency causes physiologically significant decrease in brain serotonin (5-HT) due to decreased decarboxylation of 5- hvdroxvtrvptophan (5-HTP). We have examined the effect of pyridoxine deficiency on indoleamine metabolism in the pineal gland, a tissue with high indoleamine turnover. Adult male Sprague-Dawley rats were fed either a pyridoxine-supplemented or pyridoxinedeficient diet for 8 weeks. Pyridoxine deficiency did not alter the pattern of circadian rhythm of pineal 5-HT. 5-hvdroxvindoleacetic acid (5-HIAA), V-acetvlserotonin (NAS). and melatonin. However the levels of these compounds were significantly lower in the pineal glands of pyridoxine-deficient animals. Pineal 5-HTP levels were consistently higher in the pyridoxine-deficient animals and a conspicuous increase was noticed at 22.00 h. Increase in pineal NAS and melatonin levels caused by isoproterenol (5 mg kg at 17.00 h) were significantly lower (P < 0.05) in the pyridoxine-deficient animals. Treatment of pyridoxine-deficient rats with pvridoxine restored the levels of pineal 5-HT, 5-HIAA. NAS. and melatonin to values seen in pyridoxine-supplemented control animals. These results suggest that 5-HT availability could be an important factor in the regulation of the synthesis of pineal NAS and melatonin.

Hypertension in Pyridoxine Deficiency

Pyridoxal phosphate (PLP) is the coenzyme of various decarboxylases involved in the formation of monoamine urotransmitters such as y-aminobulyric acid (GAE3A), serotonin (5-HT) and dopamine. 1-lowever; in the pyridoxine-deficient rats GABA and 5-HT are decreased in various brain areas including the hypothalamus, with no change in the catecholamine levels. Serotonin and GABA are known to be involved in blood pressure control mechanisms. In this study adult Sprague-Dawley rats placed on a pyridoxine-deficient diet for 8 weeks showed significant hypertension compared with pyridoxine-supplemented controls. This was associated with a general sympathetic stimulation. Treatment of deficient rats with a single dose of pyridoxine (10 mg/kg body weight) reversed the blood pressure to normal levels within 24 h, with concomitant restoration of hypothalamic 5-HT and GABA, as well as the return of plasma norepinephrine to nornr;l levels. The results indicate that there is a cause-and-effect relationship between pyridoxine deficiency and hypertension.

NEONATAL HANDLING AND THE MATERNAL ODOR PREFERENCE IN RAT PUPS: INVOLVEMENT OF MONOAMINES AND CYCLIC AMP RESPONSE ELEMENT-BINDING PROTEIN PATHWAY IN THE OLFACTORY BULB

Early-life environmental events, such as the handling procedure, can induce long-lasting alterations upon several behavioral and neuroendocrine systems. However, the changes within the pups that could be causally related to the effects in adulthood are still poorly understood. In the present study, we analyzed the effects of neonatal handling on behavioral (maternal odor preference) and biochemical (cyclic AMP response element-binding protein (CREB) phosphorylation, noradrenaline (NA), and serotonin (5-HT) levels in the olfactory bulb (OB)) parameters in 7-day-old male and female rat pups. Repeated handling (RH) abolished preference for the maternal odor in female pups compared with nonhandled (NH) and the single-handled (SH) ones, while in RH males the preference was not different than NH and SH groups. In both male and female pups, RH decreased NA activity in the OB, but 5-HT activity increased only in males. Since preference for the maternal odor involves the synergic action of NA and 5-HT in the OB, the maintenance of the behavior in RH males could be related to the increased 5-HT activity, in spite of reduction in the NA activity in the OB. RH did not alter CREB phosphorylation in the OB of both male and females compared with NH pups. The repeated handling procedure can affect the behavior of rat pups in response to the maternal odor and biochemical parameters related to the olfactory learning mechanism. Sex differences were already detected in 7-day-old pups. Although the responsiveness of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis to stressors is reduced in the neonatal period, environmental interventions may impact behavioral and biochemical mechanisms relevant to the animal at that early age. (C) 2009 IBRO. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.