Microelectrode Implants for Spinal Cord Stimulation in Rats

Paralysis is a debilitating condition afflicting millions of people across the globe, and is particularly deleterious to quality of life when motor function of the legs is severely impaired or completely absent. Fortunately, spinal cord stimulation has shown great potential for improving motor function after spinal cord injury and other pathological conditions. Many animal studies have shown stimulation of the neural networks in the spinal cord can improve motor ability so dramatically that the animals can even stand and step after a complete spinal cord transaction.

This thesis presents work to successfully provide a chronically implantable device for rats that greatly enhances the ability to control the site of spinal cord stimulation. This is achieved through the use of a parylene-C based microelectrode array, which enables a density of stimulation sites unattainable with conventional wire electrodes. While many microelectrode devices have been proposed in the past, the spinal cord is a particularly challenging environment due to the bending and movement it undergoes in a live animal. The developed microelectrode array is the first to have been implanted in vivo while retaining functionality for over a month. In doing so, different neural pathways can be selectively activated to facilitate standing and stepping in spinalized rats using various electrode combinations, and important differences in responses are observed.

An engineering challenge for the usability of any high density electrode array is connecting the numerous electrodes to a stimulation source. This thesis develops several technologies to address this challenge, beginning with a fully passive implant that uses one wire per electrode to connect to an external stimulation source. The number of wires passing through the body and the skin proved to be a hazard for the health of the animal, so a multiplexed implant was devised in which active electronics reduce the number of wires. Finally, a fully wireless implant was developed. As these implants are tested in vivo, encapsulation is of critical importance to retain functionality in a chronic experiment, especially for the active implants, and it was achieved without the use of costly ceramic or metallic hermetic packaging. Active implants were built that retained functionality 8 weeks after implantation, and achieved stepping in spinalized rats after just 8-10 days, which is far sooner than wire-based electrical stimulation has achieved in prior work.

Cholinergic neurons within the nucleus basalis magnocellularis in bilaterally lesioned rats with 192IgG-saporin.

En el presente estudio se han estudiado las neuronas colinérgicas del núcleo basal magnocelular y sus áreas de proyección en ratas lesionadas bilateralmente con la inmunotoxina 192IgG-saporina.

Neuroprotective effects of resveratrol and docosahexaenoic acid antioxidants in perinatal hypoxic-ischemic brain injury in rats

295 p.

Pretreatment with Resveratrol Prevents Neuronal Injury and Cognitive Deficits Induced by Perinatal Hypoxia-Ischemia in Rats

Despite advances in neonatal care, hypoxic-ischemic brain injury is still a serious clinical problem, which is responsible for many cases of perinatal mortality, cerebral palsy, motor impairment and cognitive deficits. Resveratrol, a natural polyphenol with important anti-oxidant and anti-inflammatory properties, is present in grapevines, peanuts and pomegranates. The aim of the present work was to evaluate the possible neuroprotective effect of resveratrol when administered before or immediately after a hypoxic-ischemic brain event in neonatal rats by analyzing brain damage, the mitochondrial status and long-term cognitive impairment. Our results indicate that pretreatment with resveratrol protects against brain damage, reducing infarct volume, preserving myelination and minimizing the astroglial reactive response. Moreover its neuroprotective effect was found to be long lasting, as behavioral outcomes were significantly improved at adulthood. We speculate that one of the mechanisms for this neuroprotection may be related to the maintenance of the mitochondrial inner membrane integrity and potential, and to the reduction of reactive oxygen species. Curiously, none of these protective features was observed when resveratrol was administered immediately after hypoxia-ischemia.

Efeito do extrato de Euterpe oleracea Mart.(Açaí) sobre a disfunção endotelial, estresse oxidativo e alterações vasculares e renais associados à hipertensão renovascular dois rins, 1 clip (2R,1C)

Estudos recentes mostram que o açaí é rico em polifenóis e uma dieta rica em polifenóis pode estar envolvida na proteção contra o risco cardiovascular. O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do tratamento crônico de animais hipertensos 2R,1C com extrato hidroalcoólico do caroço do açaí (ASE) sobre o desenvolvimento da hipertensão e disfunção endotelial; estresse oxidativo e sobre as alterações vasculares e renais. Ratos Wistar machos foram utilizados para obtenção da hipertensão renovascular 2R,1C e ratos controles 2R (sham) foram somente submetidos à laparotomia e receberam tratamento diário com veículo ou ASE (200 mg/Kg/dia) durante 40 dias. A pressão arterial sistólica (PAS) foi aferida por pletismografia de cauda e os efeitos vasodilatadores da acetilcolina (ACh) e nitroglicerina (NG) foram estudados em leito arterial mesentérico (LAM) perfundido e pré-contraído com norepinefrina. A atividade das enzimas SOD, CAT, GPx, os níveis de MDA, a carbonilação de proteínas e os níveis de nitrito foram avaliados por espectrofotometria. As expressões de enzimas pró e antioxidantes foram avaliadas por western blot. A atividade de MMP-2 foi avaliada por zimografia. Os níveis séricos de creatinina foram avaliados através de kit, por espectrofotometria. As alterações vasculares e renais foram avaliadas por microscopia de luz. A PAS foi maior nos animais 2R,1C, e o tratamento com ASE preveniu o desenvolvimento da hipertensão. O efeito vasodilatador reduzido da ACh em animais 2R,1C foi recuperado pelo ASE. O efeito vasodilatador da NG não foi diferente entre os grupos. O dano oxidativo avaliado pela peroxidação lipídica e carbonilação de proteínas foi maior nos animais 2R,1C, e reduzido pelo tratamento com ASE. As atividades da SOD, CAT e GPx foram menores em amostras de mesentério, plasma, rim e coração de animais 2R,1C e o tratamento com ASE aumentou estas atividades. A produção de NO foi menor no plasma, mesentério e rim dos animais 2R,1C, e o tratamento com ASE aumentou a produção de NO somente no rim e mesentério destes animais. A expressão de SOD-1, 2, eNOS e TIMP-1 foram menores nos animais 2R,1C e o tratamento com ASE aumentou a expressão destas enzimas. A expressão de NOX-4 e MMP-2 e a atividade de MMP-2 foram maiores nos animais 2R,1C e o tratamento com ASE reduziu a expressão destas enzimas e a atividade de MMP-2. Os animais 2R,1C apresentaram um aumento na espessura da camada média da aorta e artéria mesentérica e um aumento na relação média/lúmen da aorta, e estas alterações foram prevenidas pelo ASE. Os níveis séricos aumentados de creatinina nos animais 2R,1C foram reduzidos por ASE. As alterações morfológicas renais nos animais 2R,1C foram prevenidas pelo ASE. Portanto, o tratamento com ASE previne o desenvolvimento da hipertensão, melhora a disfunção endotelial e previne as alterações vasculares e renais em ratos 2R,1C. A redução da atividade antioxidante e o aumento na peroxidação lipídica e carbonilação de proteínas sugerem o envolvimento de um mecanismo deficiente da defesa antioxidante e de um dano oxidativo aumentado, os quais foram revertidos pelo ASE.

Efeito protetor do extrato hidroalcoólico de Euterpe oleracea Mart. (Açaí) nas alterações renais, cardiovasculares e metabólicas induzidas pela restrição protéica materna durante a gestação

Alguns trabalhos demonstraram que a planta, Euterpe oleracea Mart. (açaí) é rica em polifenóis e que uma dieta rica em polifenóis pode estar envolvida na proteção contra o risco cardiovascular. Desta forma, o objetivo deste estudo foi avaliar o efeito do tratamento com o extrato hidroalcoólico do caroço do açaí (ASE) (200mg/Kg/dia), sobre as alterações renais, cardiovasculares, metabólicas, morfológicas e o estresse oxidativo na prole adulta com dezesseis semanas, cujas mães foram submetidas a uma dieta hipoprotéica durante a gestação. Quatro grupos de ratas foram alimentados com dietas experimentais: controle (20% de proteínas); controle + ASE (20% de proteína + ASE); hipoprotéica (6% de proteína); hipoprotéica + ASE (6% de proteína + ASE) durante a gestação. Após o desmame, todos os filhotes passaram a ser alimentados com uma dieta controle e foram sacrificados com 4 meses de idade. A pressão arterial sistólica (PAS) foi medida por pletismografia de cauda e o efeito vasodilatador da acetilcolina (ACh) e nitroglicerina (NG) foi avaliado em leito arterial mesentérico (LAM) perfundido. Foram determinados o peso corporal, níveis séricos de colesterol total, triglicerídeos, lipoproteína de alta densidade (HDL), albumina, uréia, creatinina, glicose, insulina, resistência à insulina (índice de Homa IR), sódio, potássio e a renina plasmática. Foi avaliada a depuração de creatinina, volume de urina, excreção fracionada de sódio (EFNa) e o número de glomérulos renais. O dano oxidativo, níveis de nitrito e a atividade das enzimas antioxidantes: superóxido dismutase, catalase e glutationa peroxidase foram dosados no plasma e homogenato de rim. O peso corporal foi menor no grupo hipoprotéico e recuperado com ASE. A PAS foi aumentada no grupo hipoprotéico e revertida pelo tratamento com ASE. Os níveis de renina plasmática foram aumentados no grupo hipoprotéico e reduzidos com ASE. A resposta vasodilatadora à ACh em LAM estava reduzida no grupo hipoprotéico com ASE houve uma melhora dessa resposta.O efeito vasodilatador da NG não foi diferente entre os grupos. No grupo hipoprotéico também foi observado o aumento dos níveis de triglicerídeos, colesterol total, uréia, creatinina, glicose e insulina, os mesmos foram reduzidos pelo ASE. Não houve diferença nos níveis de HDL, sódio, potássio, depuração de creatinina e volume urinário nos grupos estudados. Os níveis de malondialdeído e carbonilação de proteínas estavam aumentados e os níveis de nitrito reduzidos no grupo hipoprotéico e foram revertidos pelo ASE. As atividades das enzimas antioxidantes no plasma e no rim foram reduzidas no grupo hipoprotéico e aumentadas pelo ASE, com exceção da catalase que não apresentou diferença entre os grupos. Os animais hipoprotéicos apresentaram redução no número de glomérulos renais e aumento da EFNa e o tratamento com ASE preveniu as alterações renais encontradas neste modelo. Em conclusão, o ASE parece proteger a prole, cujas mães foram expostas a uma dieta com pouca proteína durante a gestação, através do efeito anti-hipertensivo, vasodilatador e antioxidante observado neste trabalho.

Toxic effects of dietary seaweeds Sargassum bovianum, Caulera faridii and Gracilaria corticata on blood parameters of albino rats

The present communication deals with the feeding trials of brown (Sargassum bovianum), green (Caulerpa faridii) and red (Gracilaria corticola) seaweeds in albino rats for a period of thirty days in order to investigate their digestibility and acceptability as supplementary food for animals. The parameters used were: changes in blood hemoglobin, ESR, MCHC, PCV and plasma vitamin levels. The result revealed that all the three species of seaweeds had acceptability up to 5% level, as no ill effect was noted during the experiment. But at 10% and 20% levels, marked changes were observed in blood parameters with diarrhea, vomiting and convulsions indicating possibilities of either tissue and muscular dystrophy, gastrointestinal tract necrosis or functional disorder of central nervous system. A heavy mortality was noted due to excessive water loss through diarrhea and vomiting. However, no mortality was observed after 22nd day at both 10% and 20% levels with subsided clinical signs. The results suggest that these three seaweed species could be used safely as a supplementary food, in native form, in animals at low concentrations.

Prolonged cardiac allograft survival in presensitized rats after a high activity Yunnan-cobra venom factor therapy

Complement-dependent antibody-mediated acute humoral rejection is the major obstacle of clinical transplantation across ABO incompatibility and human leukocyte antigen presensitization. We previously demonstrated that Yunnan-cobra venom factor (Y-CVF) cou

A nerve growth factor from the venom of Chinese cobra (Naja naja atra) and its effects on male reproductive system in rats

A nerve growth factor (NGF) was isolated from the venom of Chinese cobra (Naja naja ntr a) by ion exchange chromatography, gel filtration and fast protein liquid chromatography (FPLC). The N-terminal sequence of 22 amino acid residues was identical with other NGFs previously purified from the venom of the same genus. The NGF monomer molecular weight was estimated to be 13 500 by reducing SDS-PAGE and the isoelectric point was determined to be 7.2 by isoelectric focusing electrophoresis. NGF improved the epididymal sperm motility of male rats and increased the pregnancy rate and fetus number of mated female rats. The serum levels of luteinizing hormone (LH) and follicle stimulating hormone (FSH) of male rats administrated NGF + gossypol was lower than that of male rats administrated gossypol. Histological sections of testes and epididymides showed that NGF reduced the destructive effects of gossypol on rat testes. (C) 1999 Elsevier Science Inc. All rights reserved.

Composition and evolution of the V2r vorneronasal receptor gene repertoire in mice and rats

Pheromones are chemicals produced and detected by conspecifics to elicit social/sexual physiological and behavioral responses, and they are perceived primarily by the vomeronasal organ (VNO) in terrestrial vertebrates. Two large superfamilies of G protein-coupled receptors, V1rs and V2rs, have been identified as pheromone receptors in vomeronasal sensory neurons. Based on a computational analysis of the mouse and rat genome sequences, we report the first global draft of the V2r gene repertoire, composed of similar to 200 genes and pseudogenes. Rodent V2rs are subject to rapid gene births/deaths and accelerated amino acid substitutions, likely reflecting the species-specific nature of pheromones. Vertebrate V2rs appear to have originated twice prior to the emergence of the VNO in ancestral tetrapods, explaining seemingly inconsistent observations among different V2rs. The identification of the entire V2r repertoire opens the door to genomic-level studies of the structure, function, and evolution of this diverse group of sensory receptors. (c) 2005 Elsevier Inc. All rights reserved.

Dynamic changes in orbitofrontal neuronal activity in rats during opiate administration and withdrawal

The orbitofrontal cortex is involved in the reinforcing effects of drugs of abuse. However, how the dynamic activity in OFC changes during opiate administration and withdrawal period has not been investigated. We first tested the effects of opiates and dr

Influence of dietary proteins on cholesterol levels in albino rats

Six groups of albino rats were fed identical diets, differing in their protein sources for sixty days. The protein sources used were fat free casein, defatted groundnut cake, and defatted fish powders from three species of fishes, namely, the fresh water fish Labeo rohita, the marine fishes, Rastrelliger kanagurta and Otolithus argenteus and marine prawns, Parapenaeopsis stylifera. After sixty days, the levels of cholesterol in the serum, liver and heart of the rats were estimated. The casein group recorded the highest level of cholesterol. Compared to casein, the groundnut protein was distinctly hypocholesterolemic. The fish proteins had a still greater cholesterol lowering ability. Of the proteins used in this study, the proteins of prawns had the maximum hypocholesterolemic effect. An attempt is made to correlate the behaviour of the proteins in this respect, with their respective amino acid compositions.