Curso temporal dos efeitos da exposição à nicotina durante a lactação no sistema colinérgico cerebral de ratos

A Organização Mundial da Saúde estima que existam aproximadamente 250 milhões de mulheres tabagistas no mundo. Em países em desenvolvimento, a prevalência do tabagismo pode variar de 11 a 35% em mulheres grávidas, constituindo um problema de saúde pública. Nicotina, um agonista colinérgico considerado o mais importante componente ativo da fumaça do cigarro, é capaz de causar déficits em um cérebro em desenvolvimento, no entanto, muitos estudos investigam estes efeitos durante a gestação de roedores, que corresponde aos dois primeiros trimestres de gestação em humanos. O presente estudo, foi focado nos efeitos da nicotina sobre o sistema colinérgico cerebral durante o equivalente ao terceiro trimestre de gestação em humanos. Ratas lactantes foram expostas a nicotina (NIC, 6 mg/Kg/dia) ou a salina (SAL) via mini-bombas osmóticas (s.c.) a partir do 2 dia ate o 16 dia pós-natal (PN). Filhotes NIC e SAL foram sacrificados durante a exposição, em PN15, e após a retirada em três momentos diferentes, PN21, PN30 e em PN90. Quatro biomarcadores foram considerados. Para avaliação dos efeitos sobre os receptores nicotínicos de acetilcolina (nAChRs), nós utilizamos [3H]citisina, que é um ligante seletivo para α4β2. Nos também medimos o marcador [3H]hemicholinium-3 (CH-3) de alta afinidade para o transportador pré-sináptico de colina, e a atividade das enzimas colina acetiltransferase (ChAT) e acetilcolinesterase (AChE) no córtex cerebral (CX), mesencéfalo (MB) e hipocampo (HP) na prole. O grupo NIC apresentou supra-regulação de nAChRs em todas as regiões durante a exposição, este efeito foi revertido pouco tempo após a retirada. Interessantemente, uma significante infra-regulação de nAChRs foi observada após um longo tempo da retirada somente em CX. A exposição à nicotina reduziu a marcação para HC-3 durante a exposição em todas as regiões e foi revertida em PN21. Já em PN30, o grupo NIC apresentou uma diminuição do HC-3. Em contraste, em PN90, foi observado um aumento de HC-3. Não foram observados efeitos para atividade da ChAT e da AChE em CX. No que diz respeito ao MB, o grupo NIC apresentou um aumento de atividade para ambas as enzimas, ChAT e AChE, em PN30. Para a mesma idade, nos observamos um decréscimo desta atividade somente em HP. E, após um longo tempo de retirada, somente HP apresentou um aumento na atividade da ChAT. Estes dados sugerem que a exposição à nicotina em ratos durante o equivalente ao terceiro trimestre de gestação em humanos promove alterações no sistema colinérgico dos filhotes. Somado a isto, nossos resultados indicam que os efeitos prejudiciais são observáveis mesmo muito tempo após a exposição ter sido interrompida.

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

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

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

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

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

樟柳碱和石杉碱甲对学习和记忆的影响及其有关机制的研究

Two experiments were designed to examine the role of the cholinergic agents, anisodine and huperzine A, and related mechanisms. In experiment 1, the effects of anisodine and huperzine A on rat performance in Morris water maze were observed. It was found that the drugs injected before daily training had significant effect on performance of place navigation task and transfer test, while the drugs injected after daily training, before retest and overtraining had no such effect. the results indicated that the drugs, which only have effects on reference memory related to cognitive mapping strategy, may mediate the acquisition process of memory. In experiment 2, the spontaneous hippocampol neuronal activities and the effects of the drugs on them in awake rabbits were observed. The results showed that anisodine had significant inhibitory effect on the activities, the opposite effect was found in huperzine A. Furthermore, sensory stimulation and administration of huperzine A have similar effects. It was sujested that hipppocampus be directly relavent to transmission of information to memory storage system, in which the role of central cholinergic system is critical.

Sequence variation in the CHAT locus shows no association with late-onset Alzheimer's disease

There is substantial evidence for a susceptibility gene for late-onset Alzheimer's disease (AD) on chromosome 10. One of the characteristic features of AD is the degeneration and dysfunction of the cholinergic system. The genes encoding choline acetyltransferase (ChAT) and its vesicular transporter (VAChT), CHAT and SLC18A3 respectively, map to the linked region of chromosome 10 and are therefore both positional and obvious functional candidate genes for late-onset AD. We have screened both genes for sequence variants and investigated each for association with late-onset AD in up to 500 late-onset AD cases and 500 control DNAs collected in the UK. We detected a total of 17 sequence variants. Of these, 14 were in CHAT, comprising three non-synonymous variants (D7N in the S exon, A120T in exon 5 and L243F in exon 8), one synonymous change (H547H), nine single-nucleotide polymorphisms in intronic, untranslated or promoter regions, and a variable number of tandem repeats in intron 7. Three non-coding SNPs were detected in SLC18A3. None demonstrated any reproducible association with late-onset AD in our samples. Levels of linkage disequilibrium were generally low across the CHAT locus but two of the coding variants, D7N and A120T, proved to be in complete linkage disequilibrium.

Évaluation pré-clinique du (–)-[18F]FEOBV: Profil métabolique plasmatique.

Introduction. Plusieurs maladies neurodégénératives bénéficieraient de meilleures ap-proches diagnostiques, dont la maladie d’Alzheimer. Celle-ci affecte en particulier les systèmes cholinergiques du SNC, et de nombreuses études d’imagerie ont tenté d’évaluer la dégénérescence de ce système à des fins diagnostiques, à l’aide de ligands radioactifs de diverses composantes du système ACh. En définitive, la plupart de ces études ne se sont pas montrées satisfaisantes. À la recherche de meilleures approches dans ce domaine, nous avons décidé d’évaluer les possibilités offertes par le (-)-[18F]Fluoroethoxy-benzovesamicol ((-)-[18F]FEOBV), un agent émetteur de positons se liant au VAChT de façon spécifique et réversible. Avant d’en arriver à une utilisation humaine cependant, une validation animale en plusieurs étapes s’avère nécessaire, mais celle-ci nous est apparue justifiée à la lumière de résultats d’études préliminaires en TEP chez le rat, qui se sont montrées très prometteuses. Nous nous sommes donc attaqués à la caractérisation du métabolisme de cet agent. Ceci a exigé, dans un premier temps, la mise au point d’une méthode chromatographique d’analyse des métabolites sanguins et, dans un deuxième temps, l’évaluation de ces métabolites et de leur cinétique chez le rat. Ces données permettront ultérieurement, chez l’humain, de procéder à des études quantitatives en TEP. Étude #1: Une fois les paramètres chromatographiques optimisés, le TR du (–)-FEOBV fut établi à 7.92 ± 0.18 minutes. Étude #2 : Le métabolisme in vivo s’est montré très rapide et temporellement variable, mais un seul métabolite hydrophile a été identifié. La fonction d’apport au cerveau du (–)-[18F]FEOBV a pu être établie après correction pour la présence du métabolite détecté. Conclusion. Dans l’ensemble, le (–)-[18F]FEOBV semble très prometteur en tant que marqueur biologique du système cholinergique pré-synaptique.

Effet de la transmission cholinergique sur la cartographie fonctionnelle du cortex visuel du rongeur

La transmission cholinergique, et notamment muscarinique, joue un rôle déterminant dans le système nerveux central au niveau de la modulation de la plasticité neuronale. La libération d'ACh dans le cortex visuel est concomitante à la présentation de stimuli visuels. Par son action sur la transmission neuronale corticale, l'ACh module à long terme les réponses à de nouveaux stimuli sensoriels. Dans la présente étude, l'implication du système cholinergique au niveau du développement cortical et de la plasticité inductible chez l'adulte a été étudiée par les techniques d'imagerie optique des signaux intrinsèques et d'immunohistochimie chez le rongeur. Ces deux techniques de cartographie de l'activité corticale nous ont permis d'évaluer, d'une part, l'impact modulatoire de l'acétylcholine (ACh) et de ses récepteurs muscariniques (mAChRs, M1 à M5) sur l'organisation fonctionnelle du cortex visuel chez des souris déficitaires pour les mAChRs et, d'autre part, l'impact de la libération d'ACh lors d'un entraînement visuel, sur le nombre, la nature neurochimique et la localisation au niveau des couches corticales des neurones corticaux activés. L'implication du système cholinergique sur la cartographie du cortex visuel primaire a été étudiée sur les souris génétiquement modifiées délétères (knock out : KO) pour différentes combinaisons de sous-types de mAChRs. L'imagerie des signaux intrinsèques, basée sur les changements de réflectance corticale de la lumière survenant lors de la consommation d'oxygène par les neurones activés, a permis de déterminer, lors de stimulations visuelles, les différentes composantes des propriétés des neurones du cortex visuel. La taille des champs récepteurs des neurones est diminuée lors de l'absence du récepteur M1 ou de la combinaison M1/M3. Le champ visuel apparent est augmenté chez les souris M2/M4-KO mais diminué chez les M1-KO. La finesse des connectivités neuronales (évaluée par la mesure du scatter du signal) est réduite lors de l'absence des récepteurs M2/M4. Finalement, chez les animaux M1/M3-KO, une diminution de l'acuité visuelle est observée. L'effet à long-terme d'un entraînement visuel couplé à une stimulation des neurones cholinergiques sur la distribution et la nature des neurones immunoréactifs au c-Fos, c'est-à-dire les neurones activés, a été évalué. Puisque cette stimulation combinée est en mesure de produire des modifications comportementales, notamment au niveau de l'acuité visuelle, il devenait intéressant de s'attarder aux modifications neuroanatomiques et de déterminer quels éléments de l'équilibre excitateur/inhibiteur sont compromis chez ces animaux. Les résultats obtenus démontrent que les animaux ayant reçu une combinaison de l'entraînement cholinergique et visuel présentent une augmentation du marquage c-Fos comparativement aux animaux n'ayant reçu que la stimulation cholinergique. D'autre part, chez ces animaux, il est possible d'observer des modifications de l'équilibre excitateur/inhibiteur qui correspond au potentiel plastique de la région. En conclusion, ces études démontrent un rôle important du système cholinergique dans le développement, la maturation et la plasticité du système visuel cérébral.

MUSCARINIC M1 AND M3 RECEPTOR GENE EXPRESSION DURING PANCREATIC REGENERATION AND INSULIN SECRETION IN RATS

The present work is an attempt to understand the role of acetylcholine muscarinic M1 and M3 receptors during pancreatic regeneration and insulin secretion. The work focuses on the changes in the muscarinic M1 and M3 receptors in brain and pancreas during pancreatic regeneration. The effect of these receptor subtypes on insulin secretion and pancreatic P-cell proliferation were studied in vitro using rat primary pancreatic islet culture. Muscarinic Ml and M3 receptor kinetics and gene expression studies during pancreatic regeneration and insulin secretion will help to elucidate the role of acetylcholine functional regulation of pancreatic u-cell proliferation and insulin secretion.The cholinergic system through muscarinic M1 and M3 receptors play an important role in the regulation of pancreatic (3-cell proliferation and insulin secretion . Cholinergic activity as indicated by acetylcholine esterase, a marker for cholinergic system, decreased in the brain regions - hypothalamus, brain stem, corpus striatum, cerebral cortex and cerebellum during pancreatic regeneration. Pancreatic muscarinic M1 and M3 receptor activity increased during proliferation indicating that both receptors are stimulatory to (3-cell division. Acetylcholine dose dependently increase EGF induced DNA synthesis in pancreatic islets in vitro, which is inhibited by muscarinic antagonist atropine confirming the role of muscarinic receptors. Muscarinic M1 and M3 receptor antagonists also block acetycholine induced DNA synthesis suggesting the importance of these receptors in regeneration. Acetylcholine also stimulated glucose induced insulin secretion in vitro which is inhibited by muscarinic M1 and M3 receptor antagonists. The muscarinic receptors activity and their functional balance in the brain and pancreas exert a profound influence in the insulin secretion and also regeneration of pancreas

Effect of AV3V lesion on the cardiovascular, fluid, and electrolytic changes induced by activation of the lateral preoptic area

In this study we investigated the effect of the anteroventral third ventricle (AV3V) lesion on the pressor, bradycardic, natriuretic, kaliuretic, and dipsogenic responses induced by the injection of the cholinergic agonist carbachol into the lateral preoptic area (LPOA) in rats. Male Holtzman rats with sham or electrolytic AV3V lesion were implanted with stainless steel cannula directly into the LPOA. Injection of carbachol (7.5 nmol) into the LPOA of sham rats induced natriuresis (405 ± 66 μEq/120 min), kaliuresis (234 ± 44 μEq/120 min), water intake (9.5 ± 1.7 ml/60 min), bradycardia (-47 ± 11 bpm), and increase in mean arterial pressure (28 ± 3 mmHg). Acute AV3V lesion (1-5 days) reduced the natriuresis (12 ± 4 μEq/120 min), kaliuresis (128 ± 27 μEq/120 min), water intake (1.7 ± 0.9 ml/60 min), and pressor responses (14 ± 4 mmHg) produced by carbachol into the LPOA. Tachycardia instead of bradycardia was also observed. Chronic (14-18 days) AV3V lesion reduced only the pressor response (10 ± 2 mmHg) induced by carbachol. These results showed that acute, but not chronic, AV3V lesion reduced the natriuretic, kaliuretic, and dipsogenic responses to carbachol injection into the LPOA. The pressor response was reduced in acute or chronic AV3V-lesioned rats. The results suggest that the lateral areas may control the fluid and electrolyte balance independently from the AV3V region in chronic AV3V-lesioned rats. © 1992.

Effect of nicotinic stimulation of the amygdaloid complex on water and sodium chloride intake

We studied the nicotine stimulation of the amygdaloid complex (AMG) on sodium and water intake in satiated and water-deprived rats. Nicotine produced no change in sodium or water intake in satiated animals when injected directly into the AMG. In water-deprived animals, nicotine injected into the AMG (basolateral nuclei) only blocked sodium chloride intake. We have previously demontrated that carbachol inhibits water and sodium intake in both satiated and water-deprived animals injected into the AMG. Injection of hexamethonium into the AMG totally blocked water intake in satiated and water-deprived animals. Hexamethonium injected into the AMG prior to nicotine produced no change in sodium intake. Thus, the present data suggest that sodium and water intake are mediated by a specific population of cholinoceptive neurons in the amygdaloid complex.

Espécies reativas de oxigênio no controle neurovegetativo da pressão arterial

The control of the blood pressure depends on the activity of select groups of neurons present in the central nervous system. Evidence has demonstrated that the redox state (a balance between oxidizing and reducing species) is involved in the control of neuronal activity, which suggests that the redox state can influence the neuronal transmission within the central nervous system acting on the neuronal modulation of biological functions. For instance, the glutamatergic transmission may be widely affected by reactive oxygen species, oxidizing agents that have been extensively investigated due to their involvement in physiological and pathological processes. In the present article, we discuss the main experimental finds that support the hypothesis that reactive oxygen species have important role in physiological (and pathological) modulation of the cardiovascular function through alterations in the sympathetic and parasympathetic system. Therefore, reactive oxygen species can actively participate in the development of cardiovascular diseases like hypertension when the balance in the redox state is disrupted.

Muscarinic and Nicotinic Modulation of Thalamo-Prefrontal Cortex Synaptic Pasticity In Vivo

The mediodorsal nucleus of the thalamus (MD) is a rich source of afferents to the medial prefrontal cortex (mPFC). Dysfunctions in the thalamo-prefrontal connections can impair networks implicated in working memory, some of which are affected in Alzheimer disease and schizophrenia. Considering the importance of the cholinergic system to cortical functioning, our study aimed to investigate the effects of global cholinergic activation of the brain on MD-mPFC synaptic plasticity by measuring the dynamics of long-term potentiation (LTP) and depression (LTD) in vivo. Therefore, rats received intraventricular injections either of the muscarinic agonist pilocarpine (PILO; 40 nmol/mu L), the nicotinic agonist nicotine (NIC; 320 nmol/mu L), or vehicle. The injections were administered prior to either thalamic high-frequency (HFS) or low-frequency stimulation (LFS). Test pulses were applied to MD for 30 min during baseline and 240 min after HFS or LFS, while field postsynaptic potentials were recorded in the mPFC. The transient oscillatory effects of PILO and NIC were monitored through recording of thalamic and cortical local field potentials. Our results show that HFS did not affect mPFC responses in vehicle-injected rats, but induced a delayed-onset LTP with distinct effects when applied following PILO or NIC. Conversely, LFS induced a stable LTD in control subjects, but was unable to induce LTD when applied after PILO or NIC. Taken together, our findings show distinct modulatory effects of each cholinergic brain activation on MD-mPFC plasticity following HFS and LFS. The LTP-inducing action and long-lasting suppression of cortical LTD induced by PILO and NIC might implicate differential modulation of thalamo-prefrontal functions under low and high input drive.