Novel wasp toxin discriminates between neuronal and cardiac sodium channels

Pompilidotoxins (PMTXs), derived from the venom of solitary wasp has been known to facilitate synaptic transmission in the lobster neuromuscular junction, and a recent further study from rat trigeminal neurons revealed that the toxin slows Na+ channel inactivation without modifying activation process. Here we report that beta -PMTX modifies rat brain type II Na+ channel alpha -subunit (rBII) expressed in human embryonic kidney cells but fails to act on the rat heart alpha -subunit (rH1) at similar concentrations. We constructed a series of chimeric mutants of rBII and rH1 Na+ channels and compared modification of the steady-state Na+ currents by beta -PMTX. We found that a difference in a single amino acid between Glu-1616 in rBII and Gln-1615 in rH1 at the extracellular loop of D4S3-S4 is crucial for the action of beta -PMTX. PMTXs, which are small peptides with 13 amino acids, would be a potential tool for exploring a new functional moiety of Na+ channels.

Anxiogenic-like effects induced by NMDA receptor activation are prevented by inhibition of neuronal nitric oxide synthase in the periaqueductal gray in mice

Glutamate-NMDA (N-methyl-D-aspartate) receptor activation within the periaqueductal gray (PAG) leads to antinociceptive, autonomic and behavioral responses characterized as the fear reaction. We have recently demonstrated that the vigorous defensive-like behaviors (e.g. jumping and running) and antinociception induced by intra-PAG injection of N-methyl-D-aspartate (NMDA) were completely blocked by prior infusion of N(omega)-propyl-L-arginine (NPLA), a specific neuronal nitric oxide synthesis (nNOS) enzyme inhibitor, into the same midbrain structure. It remains unclear however, whether the inhibition of nNOS within the mouse PAG changes the anxiety-like behavior per se or the effects of the inhibition of nNOS depend on the suppression of downstream of glutamate-NMDA receptor activation. This study investigated whether intra-PAG infusion of NPLA (i) attenuates anxiety in the elevated plus-maze (EPM) and (ii) antagonizes the anxiogenic-like effects induced by intra-PAG injection of NMDA. Test sessions were videotaped and subsequently scored for conventional indices of anxiety (percentage of open arm entries and percentage of open arm time) and locomotor activity (closed arm entries). Results showed that intra-PAG infusions of NPLA (0.2, 0.4 or 0.8 nmol/0.1 mu l) did not alter significantly any behavioral response in the EPM when compared to control group (Experiment 1). Intra-PAG infusion of NMDA (0 and 0.02 nmol/0.1 mu l; a dose that does not provoke vigorous defensive behaviors per se in mice) significantly reduced open arm exploration, confirming an anxiogenic-like effect (Experiment 2). When injected into the PAG 10 min prior local NMDA injection (0.02 nmol/0.1 mu l), NPLA (0.4 nmol/0.1 mu l) was able to revert the anxiogenic-like effect of glutamate-NMDA receptor activation. Neither intra-PAG infusion of NMDA nor NPLA altered closed arm entries, a widely used measure of locomotor activity in the EPM. These results suggest that intra-PAG nitric oxide synthesis does not play a role on anxiety-like behavior elicited during EPM exposure; however its synthesis is important for the proaversive effects produced by activation of glutamate-NMDA receptors located within this limbic midbrain structure. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Astrocytes and human cognition: Modeling information integration and modulation of neuronal activity

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Endothelial and neuronal nitric oxide synthase inhibitors influences angiotensin II pressor effect in central nervous system

The present study investigated the central role of angiotensin II and nitric oxide on arterial blood pressure (MAP) in rats. Losartan and PD123349 AT 1 and AT 2 (selective no peptides antagonists angiotensin receptors), as well as FK 409 (a nitric oxide donor), N W-nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME) a constituve nitric oxide synthase inhibitor endothelial (eNOSI) and 7-nitroindazol (7NI) a specific neuronal nitric oxide synthase inhibitor (nNOSI) were used. Holtzman strain, (Rattus norvergicus) weighting 200-250 g were anesthetized with zoletil 50 mg kg -1 (tiletamine chloridrate 125 mg and zolazepan chloridrate 125 mg) into quadriceps muscle anda stainless steel cannula was stereotaxically implanted into their Lateral Ventricle (LV). Controls were injected with a 0.5 μl volume of 0.15 M NaCl. Angiotensin II injected into LV increased MAP (19±3 vs. control 3±1 mm Hg), which is potentiated by prior injection of L-NAME in the same site 26±2 mm Hg. 7NI injected prior to ANG II into LV also potentiated the pressor effect of ANG II but with a higher intensity than L-NAME 32±3 mm Hg. FK 409 inhibited the pressor effect of ANG II (6±1 mm Hg). Losartan injected into LV before ANG II influences the pressor effect of ANG II (8±1 mm Hg). The PD 123319 decreased the pressor effects of ANG II (16±1 mm Hg). Losartan injected simultaneously with FK 409 blocked the pressor effect of ANG II (3±1 mm Hg). L-NAME produced an increase in the pressor effect of ANG II, may be due to local vasoconstriction and all at once by neuronal NOS inhibition but the main effect is of the 7-NIT an specific nNOS inhibitor. The AT 1 antagonist receptors improve basal nitric oxide (NO) production and release. These data suggest the involvement of constitutive and neuronal NOS in the control of arterial blood pressure induced by ANG II centrally, evolving AT 1 receptor-mediated vasoconstriction and AT 2 receptor-mediated vasodilatation. These results were confirmed by the experiment using FK 409. © 2006 Asian Network for Scientific Information.

Major components of energy drinks (caffeine, taurine, and guarana) exert cytotoxic effects on human neuronal SH-SY5Y cells by decreasing reactive oxygen species production

Scope. To elucidate the morphological and biochemical in vitro effects exerted by caffeine, taurine, and guarana, alone or in combination, since they are major components in energy drinks (EDs). Methods and Results. On human neuronal SH-SY5Y cells, caffeine (0.125-2 mg/mL), taurine (1-16 mg/mL), and guarana (3.125-50 mg/mL) showed concentration-dependent nonenzymatic antioxidant potential, decreased the basal levels of free radical generation, and reduced both superoxide dismutase (SOD) and catalase (CAT) activities, especially when combined together. However, guarana-treated cells developed signs of neurite degeneration in the form of swellings at various segments in a beaded or pearl chain-like appearance and fragmentation of such neurites at concentrations ranging from 12.5 to 50 mg/mL. Swellings, but not neuritic fragmentation, were detected when cells were treated with 0.5 mg/mL (or higher doses) of caffeine, concentrations that are present in EDs. Cells treated with guarana also showed qualitative signs of apoptosis, including membrane blebbing, cell shrinkage, and cleaved caspase-3 positivity. Flow cytometric analysis confirmed that cells treated with 12.5-50 mg/mL of guarana and its combinations with caffeine and/or taurine underwent apoptosis. Conclusion. Excessive removal of intracellular reactive oxygen species, to nonphysiological levels (or antioxidative stress), could be a cause of in vitro toxicity induced by these drugs. © 2013 Fares Zeidán-Chuliá et al.

Lesão do nervo fibular comum. Avaliação neuronal, muscular e funcional após neurotmese parcial: estudo no rato

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Perda neuronal, ativação glial, neurogênese e alterações sensório-motoras após isquemia focal no córtex somestésico de ratos adultos

O Acidente vascular encefálico (AVE) é considerado uma das mais importantes causas de morte e perda funcional no mundo. Poucas condições neurológicas são tão complexas e devastadoras, provocando déficits neurológicos incapacitantes ou óbito nos sobreviventes. As regiões corticais são comumente afetadas por AVE, o que resulta em perda sensorial e motora. O estabelecimento dos padrões neuropatológicos em regiões corticais, incluindo a área somestésica, é fundamental para a investigação de possíveis intervenções terapêuticas. No presente estudo, investigamos os padrões de perda neuronal, microgliose, astrocitose, neurogênese e os déficits funcionais no córtex somestésico primário de ratos adultos, submetidos á lesões isquêmicas focais, induzidas por microinjeções de 40p Moles de endotelina-1 (ET-1). Foram utilizados 30 ratos (Rattus Norvegicus) da linhagem Wistar, adultos jovens, pesando entre 250-280g. Os animais foram divididos em grupos isquêmicos (N= 21) e controle (N=9). Os mesmos foram perfundidos nos tempos de sobrevida de 1, 3 e 7 dias. Os animais do grupo de 7 dias foram submetidos à testes comportamentais para avaliar a perda de função sensório-motora. Secções foram coradas pela violeta de cresila, citocromo oxidase e imunomarcadas para identificação neurônios (anti-NeuN), microglia ativada e não ativada (Iba-1), macrófagos/microglia ativados (ED-1), astrócitos (GFAP) e neuroblastos (DCX). As comparações estatísticas entre os grupos foram feitas por análise de variância (ANOVA), um critério com correção a posteriore de Tukey. Os animais isquêmicos apresentaram déficits sensório-motores revelados pela Escala Neurológica de Bederson, Teste de Colocação da Pata Anterior e Teste do Canto. Microinjeções de ET-1 induziram lesão isquêmica focal na área somestésica primária com perda neuronal, astrocitose e microgliose progressivas principalmente nos tempos mais tardios. A coloração para citocromo oxidase revelou o campo de barris, mas, inesperadamente, marcou uma população de células inflamatórias com características de macrófagos na região isquêmica. Houve aumento do número de neuroblastos, principalmente ao sétimo dia, na zona subventricular do hemisfério isquêmico, em relação ao hemisfério contralateral e animais controle. Não houve migração significativa de neuroblastos no córtex somestésico isquêmico. Os resultados mostram que microinjeções de ET-1 são um método eficaz para indução de perda tecidual e déficits sensoriais no córtex somestésico primário de ratos adultos. Também se evidencia que a zona subventricular é influenciada por eventos isquêmicos distantes e que populações macrofágicas parecem aumentar o padrão de expressão de citocromo oxidase. O referido modelo experimental pode ser utilizado em estudos futuros onde agentes neuroprotetores em potencial podem ser utilizados para minimizar as alterações neuropatológicas descritas.

Efeitos da expansão de volume extracelular sobre o conteúdo de catecolaminas e a ativação neuronal de estruturas do hipotálamo e do tronco cerebral de ratos

A regulação fina do volume e osmolaridade dos líquidos corporais é fundamental para a sobrevivência. Qualquer variação na composição do meio interno ativa mecanismos comportamentais, neurais e hormonais compensatórios que controlam a ingestão e excreção de água e eletrólitos a fim de manter a homeostase hidroeletrolítica. Alterações na faixa de 1-2% na osmolaridade sanguínea estimulam a liberação de arginina vasopressina (AVP) que resulta em antidiurese além de ocitocina (OT) e peptídeo natriurético atrial (ANP) que promovem a natriurese. Trabalhos realizados em nosso laboratório utilizando o modelo experimental de expansão do volume extracelular (EVEC) mostraram ativação de neurônios magnocelulares ocitocinérgicos localizados no núcleo paraventricular (PVN) e núcleo supra-óptico (SON) responsáveis pela secreção de OT e AVP, igualmente alteradas em resposta a este estímulo. A participação do sistema nervoso simpático nestas condições tem sido levantada. Projeções medulares e tronco-encefálicas (simpáticas) para o hipotálamo poderiam atuar de forma seletiva inibindo sinalizações para a ingestão e estimulando sinalizações para excreção de água e eletrólitos. O papel de vias noradrenérgicas tronco-encefálicas nesta regulação ainda precisa ser mais bem estabelecido. Assim sendo, objetivamos neste estudo esclarecer o papel do sistema nervoso simpático (via noradrenérgicas) na regulação das alterações induzidas pelo modelo de EVEC, analisando por cromatografia líquida de alta eficácia o conteúdo de noradrenalina (NA), adrenalina (AD) e serotonina (5-HT) em estruturas do tronco cerebral como núcleo do trato solitário (NTS), bulbo rostro-ventro lateral (RVLM), locus coeruleus (LC) e núcleo dorsal da rafe (NDR) e estruturas hipotalâmicas como SON e PVN. Procuramos ainda, através de estudos imunocitoquímicos determinar alterações no padrão de ativação neuronal pela análise de Fos-TH ou Fos-5HT nas estruturas acima mencionadas em condições experimentais nas quais são induzidas alterações do volume do líquido extracelular.

Redução do volume hipocampal, perda neuronal e alterações gliais em ratos expostos cronicamente ao etanol da adolescência à fase adulta

O consumo de etanol (EtOH) é considerado um problema de saúde pública do Brasil e no mundo, sendo alvo de pesquisas epidemiológicas e de seus efeitos no organismo durante as várias etapas do desenvolvimento humano. Neste contexto, torna-se necessário o entendimento dos efeitos do EtOH no Sistema Nervoso Central, mais especificamente sobre a formação hipocampal, pois embora seja conhecida como uma estrutura particularmente sensível aos seus efeitos deletérios do EtOH, os mecanismos subjacentes aos efeitos de exposição crônica são pouco estabelecidos. O presente estudo objetiva verificar quais as repercussões da exposição crônica ao EtOH em ratos, desde a adolescência até a idade adulta, sobre os padrões morfométricos e morfologia hipocampal. Ratos Wistar, fêmeas, receberam EtOH por gavagem (6,5 g/kg/dia, 22,5% V/v), do 35º ao 90º dia pós-natal, sendo comparado com grupo controle, o qual recebeu apenas água destilada. Foi realizada análise morfométrica e estereológica, bem como histoquímica e imunoistoquímica. Para a marcação imunoistoquímica, utilizou-se os anticorpos Anti-NeuN, Anti-GFAP e Anti-Iba1. Verificou-se perda neuronal significativa em CA1 e hilo, com CA3, apresentando diminuição não significante no número de células Neu-N+. Também foi encontra redução significativa da população microglial em todas as áreas investigadas, com ativação destas células. Houve redução no número de astrócitos em animais expostos ao EtOH em todas as áreas, embora não de forma significativa em CA1. Análise estereológica evidenciou redução de volume na formação hipocampal de ratos expostos ao EtOH em relação ao grupo controle. Desta forma, conclui-se que animais expostos cronicamente ao EtOH, sofrem redução volumétrica e perdas neuronal e glial na formação hipocampal.