Papel dos receptores β-adrenérgicos no reparo cutâneo de lesões crônicas em camundongos: modelo não invasivo de lesão por isquemia e reperfusão

Os receptores β1- e β2-adrenérgicos estão presentes em inúmeras células que participam do processo de reparo como fibroblastos, queratinócitos, células inflamatórias e células endoteliais. Diversos trabalhos demonstram que estes receptores modulam o processo de reparo tecidual. Entretanto, nenhum trabalho demonstrou se o bloqueio destes receptores compromete o reparo de úlceras de pressão. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do bloqueio dos receptores β1- e β2-adrenérgicos no reparo de úlceras de pressão em camundongos, para isto utilizamos um modelo não invasivo de lesão por isquemia e reperfusão. No presente estudo, utilizamos animais que foram tratados por gavagem com propranolol (um antagonista não seletivo dos receptores β1- e β2-adrenérgicos). A administração do antagonista teve início um dia antes do início dos ciclos de isquemia e reperfusão e se manteve diariamente até a eutanásia. Para desenvolver a úlcera de pressão, um par de magnetos foi aplicado no dorso dos animais previamente depilado. O período de permanência do magneto é caracterizado como período de isquemia, enquanto sua retirada é caracterizada como período de reperfusão. Os ciclos de isquemia e reperfusão foram repetidos duas vezes, e ao final do último ciclo, duas úlceras circulares foram criadas no dorso dos animais. Os animais foram mortos 3, 7, 14 e 21 dias após a lesão. Após o último ciclo de isquemia, o fluxo sanguíneo da área comprimida foi nulo, 7 horas após a compressão o fluxo sanguíneo estava elevado, com níveis superiores ao da pele normal. Após 24 e 48 horas, o fluxo sanguíneo estava reduzido e abaixo dos níveis da pele normal. O bloqueio dos receptores β1- e β2-adrenérgicos aumentou os níveis de peróxidos lipídicos 3 dias após a lesão, comprometeu a migração dos queratinócitos, levando a um aumento da proliferação epitelial, resultando em uma re-epitelização atrasada. O retardo na formação da neo-epiderme induzido pelo bloqueio destes receptores prejudicou a remoção do tecido necrótico. O bloqueio dos receptores β1- e β2-adrenérgicos aumentou o número de células inflamatórias (neutrófilos e macrófagos), os níveis proteicos de elastase neutrofílica 3 dias após a lesão e reduziu os níveis proteicos de MCP-1 3 dias após a lesão e os níveis proteicos de MMP-12 7 dias após a lesão. O bloqueio dos receptores β1- e β2-adrenérgicos aumentou a proliferação celular e apoptose no tecido conjuntivo 7 dias após a lesão e aumentou a densidade de vasos sanguíneos 14 e 21 dias após a lesão. O bloqueio dos receptores β1- e β2-adrenérgicos retardou a diferenciação miofibroblástica e reduziu os níveis proteicos de TGF-β 1/2/3 3 dias após a lesão e a contração da lesão. Vinte e um dias após a lesão, o bloqueio dos receptores β1- e β2-adrenérgicos aumentou a espessura da neo-epiderme e a expressão de tenascina-C em fibroblastos e reduziu a deposição de colágeno. Em conclusão, o bloqueio dos receptores β1- e β2-adrenérgicos atrasa o reparo tecidual em úlceras de pressão.

Avaliação estereológica glomerular em rins de ratos após isquemia-reperfusão por clampeamento arteriovenoso e arterial

A técnica de isquemia-reperfusão tem sido utilizada em cirurgias conservadoras do rim como a nefrectomia parcial e em transplantes renais. Para se realizar a isquemia pode-se fazer o bloqueio do fluxo sanguíneo da artéria renal ou o bloqueio simultâneo da artéria e da veia renal. O evento isquêmico acarreta em dano celular ao rim principalmente pelo estresse oxidativo local e a liberação de radicais livres assim como o aumento da resposta inflamatória. Diversos autores verificaram lesão renal após a isquemia-reperfusão, porém, apenas testes funcionais foram realizados até o momento. Os autores que tentaram avaliar a lesão morfológica do rim apenas fizeram a quantificação de escores subjetivos. O nosso objetivo é avaliar por quantificação estereológica o dano causado pela isquemia-reperfusão comparando o clampeamento somente arterial com o clampeamento arteriovenoso. Utilizamos 24 ratos wistar, machos, de quatro meses de idade. Os animais foram divididos em três grupos: o grupo Sham (n=8), o grupo de clampeamento somente da artéria renal (n=8) e o grupo de clampeamento simultâneo da artéria e da veia renal (n=8). Os animais foram submetidos a laparotomia mediana. Os animais do grupo Sham permaneceram os 60 minutos anestesiados mas sem obstrução do fluxo sanguíneo de seus vasos renais. Os animais do grupo de clampeamento arterial foram submetidos à clampeamento de sua arterial renal esquerda por 60 minutos e os animais do grupo de clampeamento arterial e venoso tiveram seus vasos renais esquerdos clampeados simultaneamente e em bloco pelo mesmo tempo. Após os 60 minutos os animais foram suturados e mantidos por 30 dias em caixas próprias sendo mortos por sobredose anestésica após decorrido esse tempo. Os rins foram coletados e mantidos em solução de formalina tamponada e posteriormente processados para análise histológica e estereológica. Foram analisados a densidade volumétrica (Vv) dos glomérulos, o número de glomérulos/mm3(Nv) e o volume glomerular médio (VGM). A Vv e Nv se encontrou reduzida nos rins esquerdos submetidos à isquemia mas foi somente significativa nos animais do grupo de clampeamento arterial e venoso. Mesmo usando o rato como modelo animal experimental, a partir de nossos resultados recomendamos o uso do clampeamento somente arterial nos casos em que mínina lesão ao rim é imperiosa.

Papel do bloqueio dos receptores NMDA e da ativação dos receptores GABAA na manifestação dos déficits neurocomportamentais decorrentes da exposição ao etanol durante o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação

A exposição gestacional ao etanol produz um amplo espectro de defeitos neurocomportamentais que podem persistir ao longo da vida. Dentre os distúrbios mais comumente observados estão o transtorno do déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) e os déficits de aprendizado e memória. Apesar da grande quantidade de estudos, os mecanismos envolvidos com a manifestação destes transtornos permanecem pouco conhecidos. Estudos em roedores vêm demonstrando que o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação é critico para o aparecimento destas alterações comportamentais. Durante este período, que é caracterizado por intensa sinaptogênese, a neurotoxicidade do etanol vem sendo atribuída ao bloqueio dos receptores glutamatérgicos do tipo N-metil-D-aspartato (NMDA) e hiperativação dos receptores do ácido gama-aminobutírico do subtipo A (GABAA). Tendo em vista que ao longo do desenvolvimento estes receptores diferem em relação a função e distribuição espaço-temporal, neste estudo avaliamos a contribuição relativa do bloqueio dos receptores NMDA e hiperativação dos receptores GABAA durante o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação para a manifestação da hiperatividade locomotora e para os distúrbios de aprendizado e memória de camundongos pré-púberes. Para tanto, este estudo foi realizado em duas etapas. Na primeira, investigamos os efeitos da exposição isolada ao bloqueador NMDA MK801 (MK) e ao agonista GABAA muscimol (MU). Para tanto, em dias alternados do segundo dia pós-natal (PN2) a PN8, os animais receberam uma injeção intraperitoneal de Salina (SAL), MK nas doses de 0,1, 0,3 ou 0,5 mg/kg ou de MU nas doses de 0,1 0,3 ou 0,5 mg/kg. Na segunda etapa investigamos os efeitos da administração simultânea de MK (0,1mg/kg) e MU (doses 0,02, 0,1 ou 0,5 mg/kg). Em PN25, a atividade locomotora foi automaticamente avaliada por 15 min no teste de campo aberto. Em PN31 e PN32, o aprendizado e memória foi avaliado no teste da esquiva passiva inibitória. Em relação aos resultados da exposição isolada a cada uma das drogas, apenas o tratamento com MK promoveu um aumento dose dependente na atividade locomotora. No teste da esquiva passiva inibitória, os animais expostos as maiores doses de MK e MU apresentaram déficits de aprendizado e memória. Em relação aos resultados da exposição combinada de MK e MU, não foram observadas diferenças significativas entre os grupos na atividade locomotora. Na esquiva passiva inibitória, a administração simultânea de MK e MU, em doses que administradas isoladamente não tiveram efeito, promoveu prejuízos de aprendizado e memória. Nossos resultados sugerem que, enquanto a hiperatividade locomotora está associada apenas com o bloqueio dos receptores NMDA, os déficits de aprendizado e memória podem ser produto de uma ação sinergista do etanol nos dois receptores.

Effects of scopolamine on morphine-induced conditioned place preference in mice

It is well known that the cholinergic system plays a crucial role in learning and memory. Psychopharmacological studies in humans and animals have shown that a systemic cholinergic blockade may induce deficits in learning and memory. Accumulated studies h

Mechanisms of H+ modulation of glycinergic response in rat sacral dorsal commissural neurons

Many ionotropic receptors are modulated by extracellular H+. So far, few studies have directly addressed the role of such modulation at synapses. In the present study, we investigated the effects of changes in extracellular pH on glycinergic miniature inhibitory postsynaptic currents (mIPSCs) as well as glycine-evoked currents (I-Gly) in mechanically dissociated spinal neurons with native synaptic boutons preserved. H+ modulated both the mIPSCs and I-Gly, biphasically, although it activated an amiloride-sensitive inward current by itself. Decreasing extracellular pH reversibly inhibited the amplitude of the mIPSCs and I-Gly, while increasing external pH reversibly potentiated these parameters. Blockade of acid-sensing ion channels (ASICs) with amiloride, the selective antagonist of ASICs, or decreasing intracellular pH did not alter the modulatory effect of H+ on either mIPSCs or I-Gly, H+ shifted the EC50 of the glycine concentration-response curve from 49.3 +/- 5.7 muM at external pH 7.4 to 131.5 +/- 8.1 muM at pH 5.5, without altering the Cl- selectivity of the glycine receptor (GlyR), the Hill coefficient and the maximal I-Gly, suggesting a competitive inhibition of I-Gly by H+. Both Zn2+ and H+ inhibited I-Gly. However, H+ induced no further inhibition of I-Gly in the presence of a saturating concentration of Zn2+. In addition, H+ significantly affected the kinetics of glycinergic mIPSCs and I-Gly. It is proposed that H+ and/or Zn2+ compete with glycine binding and inhibit the amplitude of glycinergic mIPSCs and I-Gly. Moreover, binding of H+ induces a global conformational change in GlyR, which closes the GlyR Cl- channel and results in the acceleration of the seeming desensitization of IGly as well as speeding up the decay time constant of glycinergic mIPSCs. However, the deprotonation rate is faster than the unbinding rate of glycine from the GlyR, leading to reactivation of the undesensitized GlyR after washout of agonist and the appearance of a rebound I-Gly. H+ also modulated the glycine cotransmitter, GABA-activated current (I-GABA). Taken together, the results support a 'conformational coupling' model for H+ modulation of the GlyR and suggest that W may act as a novel modulator for inhibitory neurotransmission in the mammalian spinal cord.

Coupling between NMDA receptor and acid-sensing ion channel contributes to ischemic neuronal death

Acid-sensing ion channels (ASICs) composed of ASIC1a subunit exhibit a high Ca2+ permeability and play important roles in synaptic plasticity and acid-induced cell death. Here, we show that ischemia enhances ASIC currents through the phosphorylation at Ser478 and Ser479 of ASIC1a, leading to exacerbated ischemic cell death. The phosphorylation is catalyzed by Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II (CaMKII) activity, as a result of activation of NR2B-containing N-methyl-D-aspartate subtype of glutamate receptors (NMDARs) during ischemia. Furthermore, NR2B-specific antagonist, CaMKII inhibitor, or overexpression of mutated form of ASIC1a with Ser478 or Ser479 replaced by alanine (ASICla-S478A, ASIC1a-S479A) in cultured hippocampal neurons prevented ischemia-induced enhancement of ASIC currents, cytoplasmic Ca2+ elevation, as well as neuronal death. Thus, NMDAR-CaMKII cascade is functionally coupled to ASICs and contributes to acidotoxicity during ischemia. Specific blockade of NMDAR/CaMKII-ASIC coupling may reduce neuronal death after ischemia and other pathological conditions involving excessive glutamate release and acidosis.

Opioid Withdrawal for 4 Days Prevents Synaptic Depression Induced by Low Dose of Morphine or Naloxone in Rat Hippocampal CA1 Area In Vivo

The formation of memory is believed to depend on experience- or activity-dependent synaptic plasticity, which is exquisitely sensitive to psychological stress since inescapable stress impairs long-term potentiation (LTP) but facilitates long-term depression (LTD). Our recent studies demonstrated that 4 days of opioid withdrawal enables maximal extents of both hippocampal LTP and drug-reinforced behavior; while elevated-platform stress enables these phenomena at 18 h of opioid withdrawal. Here, we examined the effects of low dose of morphine (0.5 mg kg(-1), i.p.) or the opioid receptor antagonist naloxone (1 mg kg(-1), i.p.) on synaptic efficacy in the hippocampal CA1 region of anesthetized rats. A form of synaptic depression was induced by low dose of morphine or naloxone in rats after 18 h but not 4 days of opioid withdrawal. This synaptic depression was dependent on both N-methyl-D-aspartate receptor and synaptic activity, similar to the hippocampal long-term depression induced by low frequency stimulation. Elevated-platform stress given 2 h before experiment prevented the synaptic depression at 18 h of opioid withdrawal; in contrast, the glucocorticoid receptor (GR) antagonist RU38486 treatment (20 mg kg(-1), s.c., twice per day for first 3 days of withdrawal), or a high dose of morphine reexposure (15 mg kg(-1), s.c., 12 h before experiment), enabled the synaptic depression on 4 days of opioid withdrawal. This temporal shift of synaptic depression by stress or GR blockade supplements our previous findings of potentially correlated temporal shifts of LTP induction and drug-reinforced behavior during opioid withdrawal. Our results therefore support the idea that stress experience during opioid withdrawal may modify hippocampal synaptic plasticity and play important roles in drug-associated memory. (C) 2009 Wiley-Liss, Inc.

Permeability and stiffness of sands at very low effective stresses

Loose saturated sandy soils may undergo liquefaction under cyclic loading, generating positive excess pore pressures due to their contractile nature and inability to dissipate pore pressures rapidly during earthquake loading. These liquefied soils have a near-zero effective stress state, and hence have very low strength and stiffness, causing severe damage to structures founded upon them. The duration for which this near-zero effective stress state persists is a function of the rate of reconsolidation of the liquefied soil, which in turn is a function of the permeability and stiffness of the soil at this very low effective stress. Existing literature based on observation of physical model tests suggests that the consolidation coefficient C v associated with this reconsolidation of liquefied sand is significantly lower than that of the same soil at moderate stress levels. In this paper, the results of a series of novel fluidisation tests in which permeability k and coefficient of consolidation C v were independently measured will be presented. These results allow calculation of the variation of stiffness E 0 and permeability k with effective stress. It is shown that while permeability increases markedly at very low effective stresses, the simultaneous drop in stiffness measured results in a decrease in consolidation coefficient and hence an increase in the duration for which the soil remains liquefied.

Conduction bottleneck in silicon nanochain single electron transistors operating at room temperature

Single electron transistors are fabricated on single Si nanochains, synthesised by thermal evaporation of SiO solid sources. The nanochains consist of one-dimensional arrays of ~10nm Si nanocrystals, separated by SiO 2 regions. At 300 K, strong Coulomb staircases are seen in the drain-source current-voltage (I ds-V ds) characteristics, and single-electron oscillations are seen in the drain-source current-gate voltage (I ds-V ds) characteristics. From 300-20 K, a large increase in the Coulomb blockade region is observed. The characteristics are explained using singleelectron Monte Carlo simulation, where an inhomogeneous multiple tunnel junction represents a nanochain. Any reduction in capacitance at a nanocrystal well within the nanochain creates a conduction " bottleneck", suppressing current at low voltage and improving the Coulomb staircase. The single-electron charging energy at such an island can be very high, ~20k BT at 300 K. © 2012 The Japan Society of Applied Physics.

Single-particle probing of edge-state formation in a graphene nanoribbon

We investigate the effect of a perpendicular magnetic field on the single-particle charging spectrum of a graphene quantum dot embedded inline with a nanoribbon. We observe uniform shifts in the single-particle spectrum which coincide with peaks in the magnetoconductance, implicating Landau level condensation and edge state formation as the mechanism underlying magnetic field-enhanced transmission through graphene nanostructures. The experimentally determined ratio of bulk to edge states is supported by single-particle band-structure simulations, while a fourfold beating of the Coulomb blockade transmission amplitude points to many-body interaction effects during Landau level condensation of the ν=0 state. © 2012 American Physical Society.

How modeling can reconcile apparently discrepant experimental results: The case of pacemaking in dopaminergic neurons

Midbrain dopaminergic neurons are endowed with endogenous slow pacemaking properties. In recent years, many different groups have studied the basis for this phenomenon, often with conflicting conclusions. In particular, the role of a slowly-inactivating L-type calcium channel in the depolarizing phase between spikes is controversial, and the analysis of slow oscillatory potential (SOP) recordings during the blockade of sodium channels has led to conflicting conclusions. Based on a minimal model of a dopaminergic neuron, our analysis suggests that the same experimental protocol may lead to drastically different observations in almost identical neurons. For example, complete L-type calcium channel blockade eliminates spontaneous firing or has almost no effect in two neurons differing by less than 1% in their maximal sodium conductance. The same prediction can be reproduced in a state of the art detailed model of a dopaminergic neuron. Some of these predictions are confirmed experimentally using single-cell recordings in brain slices. Our minimal model exhibits SOPs when sodium channels are blocked, these SOPs being uncorrelated with the spiking activity, as has been shown experimentally. We also show that block of a specific conductance (in this case, the SK conductance) can have a different effect on these two oscillatory behaviors (pacemaking and SOPs), despite the fact that they have the same initiating mechanism. These results highlight the fact that computational approaches, besides their well known confirmatory and predictive interests in neurophysiology, may also be useful to resolve apparent discrepancies between experimental results. © 2011 Drion et al.

Magnetic field switching in parallel quantum dots

We show that the Coulomb blockade in parallel dots pierced by magnetic flux Phi completely blocks the resonant current for any value of Phi except for integer multiples of the flux quantum Phi(0). This non-analytic (switching) dependence of the current on Phi arises only when the dot states that carry the current are of the same energy. The time needed to reach the steady state, however, diverges when Phi -> n Phi(0). Copyright (C) EPLA, 2009

Research progress of electronic properties of self-assembled semiconductor quantum dots

Self-assembled semiconductor quantum dot is a new type of artificially designed and grown function material which exhibits quantum size effect, quantum interference effect, surface effect, quantum tunneling-Coulumb-blockade effect and nonlinear optical effect. Due to its advantages of less crystal defects and relatively simpler fabrication technology, this material may be of important value in the research of future nanoelectronic device. In the order of vertical transport, lateral transport and charge storage, recent advances in the electronic properties of this material are brefly introduced, and the problems and perspectives are analyzed.

New type of Fano resonant tunneling via Anderson impurities in superlattice

The spectrum of differential tunneling conductance in Si-doped GaAs/AlAs superlattice is measured at low electric fields. The conductance spectra feature a zero-bias peak and a low-bias dip at low temperatures. By taking into account the quantum interference between tunneling paths via superlattice miniband and via Coulomb blockade levels of impurities, we theoretically show that such a peak-dip structure is attributed to a Fano resonance where the peak always appears at the zero bias and the line shape is essentially described by a new function \xi\/\xi\+1 with the asymmetry parameter q approximate to 0. As the temperature increases, the peak-dip structure fades out due to thermal fluctuations. Good agreement between experiment and theory enables us to distinguish the zero-bias resonance from the usual Kondo resonance.

Interdot interaction induced zero-bias maximum of the differential conductance in parallel double quantum dots

We have studied the equilibrium and nonequilibrium electronic transports through a double quantum dot coupled to leads in a symmetrical parallel configuration in the presence of both the inter- and the intradot Coulomb interactions. The influences of the interdot interaction and the difference between dot levels on the local density of states (LDOS) and the differential conductance are paid special attention. We find an interesting zero-bias maximum of the differential conductance induced by the interdot interaction, which can be interpreted in terms of the LDOS of the two dots. Due to the presence of the interdot interaction, the LDOS peaks around the dot levels epsilon(i) are split, and as a result, the most active energy level which supports the transport is shifted near to the Fermi level of the leads in the equilibrium situation. (c) 2006 American Institute of Physics.