Efeito da hiperalimentação na lactação sobre a regulação da adiposidade corporal e sinalização da grelina no tecido adiposo branco de camundongos jovens e adultos

A obesidade é um dos maiores problemas de saúde pública que cresce em todo o mundo, resultante de um desequilíbrio entre ingestão alimentar e gasto energético. O aumento da adiposidade leva ao desenvolvimento de alterações funcionais. Pode-se dizer que a obesidade é o principal fator de risco para o desenvolvimento de doenças crônicas de maior prevalência como dislipidemias, doenças cardiovasculares e diabetes do tipo 2, acarretando na redução da qualidade e expectativa de vida. A Grelina é um hormônio sintetizado pelo estômago, que atua em diferentes tecidos através de um receptor específico (GHS-R1a), incluindo hipotálamo e tecido adiposo. A grelina tem uma ação direta sobre a regulação hipotalâmica da ingestão alimentar, induzindo um efeito orexígeno. Por outro lado, a grelina também modula o armazenamento de energia nos adipócitos. Esta dupla ação sugere que este hormônio pode atuar como uma ligação entre o sistema nervoso central e mecanismos periféricos. Portanto, considerando que a hiperalimentação neonatal induz obesidade na idade adulta por mecanismos desconhecidos, neste estudo foram pesquisados os efeitos da hiperalimentação no início da vida sobre o desenvolvimento da obesidade e, em particular, a sinalização da grelina no tecido adiposo em ratos jovens e adultos. Foram utilizados camundongos Swiss hiperalimentados através do modelo de redução da ninhada. Para induzir a hiperalimentação as ninhadas foram reduzidas a 3 filhotes machos por lactante no 30 dia de vida pós-natal. As ninhadas controles foram ajustadas em 9 filhotes por lactante. Foram avaliados parâmetros antropométricos como: massa corporal e massa do tecido adiposo visceral. A glicemia de jejum foi avaliada utilizando glicosímetro e fitas teste. A análise do conteúdo das proteínas envolvidas na via de sinalização da grelina foram detectadas pelo método de Western Blotting. Os grupos controle (C) e hiperalimentado (H) foram estudados aos 21 e 180 dias de vida. Os dados demonstram que a hipernutrição no início da vida induz um aumento significativo no peso corporal dos camundongos jovens, começando aos 10 dias, e este aumento de peso persistiu até à idade adulta (180 dias de idade). A glicemia e o peso da gordura visceral foram significativamente maiores no grupo hiperalimentado aos 21 e 180 dias, quando comparado com o grupo controle. Os níveis plasmáticos de grelina acilada apresentaram uma redução de 70% nos animais jovens e 49% adultos obesos. Além disso, no tecido adiposo branco, observamos um maior conteúdo (242%) do receptor de grelina (GHSR1a) nos animais hiperalimentados com 21 dias, e este aumento foi associado à modulação positiva do conteúdo e fosforilação de proteínas envolvidas no estoque e utilização de energia celular, tais como AKT, PI3K, AMPK, GLUT-4, e CPT1. No entanto, ao chegar à idade adulta os animais hiperalimentados não apresentaram diferença significativa no conteúdo de GHS-R1a e das proteínas AKT, PI3K, AMPK, GLUT-4, e CPT1. O conteúdo de PPARɣ foi menor no grupo obeso aos 21e 180 dias. Basicamente, mostramos que o metabolismo do tecido adiposo está alterado na obesidade adquirida no início da vida e, provavelmente, devido a essa modificação, ocorre um novo padrão da via de sinalização da grelina.

Efeitos da hipóxia-isquemia perinatal sobre o comportamento motor, distribuição da Tirosina Hidroxilase na substância negra e da NADPH diaforase no hipocampo durante o desenvolvimento em ratos

A hipóxia isquemia (HI) pré-natal é uma das principais causas de mortalidade e doenças neurológicas crônicas em neonatos, que podem apresentar déficits remanentes como: retardamento, paralisia cerebral, dificuldade de aprendizado ou epilepsia. Estes prejuízos, provavelmente, estão relacionados com o atraso no desenvolvimento neural, astrogliose e com a perda de neurônios e oligodendrócitos. Déficits funcionais e cognitivos estão associados à degeneração de vias dopaminérgicas e de estruturas hipocampais. A enzima tirosina hidroxilase (TH) é a enzima limitante na síntese de dopamina e seus níveis são alterados em eventos de HI. O óxido nítrico (NO) é um gás difusível que atua modulando diferentes sistemas, participando de eventos como plasticidade sináptica e neuromodulação no sistema nervoso central e é produzido em grandes quantidades em eventos de injúria e inflamação, como é o caso da HI. O presente estudo teve por objetivos avaliar, utilizando o modelo criado por Robinson e colaboradores em 2005, os efeitos da HI sobre o comportamento motor e avaliar o desenvolvimento de estruturas encefálicas relacionadas a este comportamento como a substância negra (SN) e o complexo hipocampal. A HI foi induzida a partir do clampeamento das artérias uterinas da rata grávida, por 45 minutos no décimo oitavo dia de gestação (grupo HI). Em um grupo de fêmeas a cirurgia foi realizada, mas não houve clampeamento das artérias (grupo SHAM). A avaliação do comportamento motor foi realizada com os testes ROTAROD e de campo aberto em animais de 45 dias. Os encéfalos foram processados histologicamente nas idades de P9, P16, P23 e P90, sendo então realizada imunohistoquímica para TH e histoquímica para NADPH diaforase (NADPH-d), para avaliação do NO. Nossos resultados demonstraram redução da imunorreatividade para a TH em corpos celulares na SN aos 16 dias no grupo HI e aumento na imunorreatividade das fibras na parte reticulada aos 23 dias, com a presença de corpos celulares imunorreativos nesta região no grupo HI. Demonstramos também aumento do número de células marcadas para NADPH-d no giro dentado nos animais HI, nas idades analisadas, assim como aumento na intensidade de reação no corno de Ammon (CA1 e CA3) aos 9 dias no grupo HI, e posterior redução nesta marcação aos 23 e 90dias neste mesmo grupo. Nos testes comportamentais, observamos diminuição da atividade motora no grupo HI com uma melhora do desempenho ao longo dos testes no ROTAROD, sem entretanto atingir o mesmo nível do grupo SHAM. Os animais HI não apresentaram maior nível de ansiedade em relação ao grupo SHAM, descartando a hipótese das alterações observadas nos testes de motricidade estarem relacionadas a fatores ansiogênicos. O modelo de clampeamento das artérias uterinas da fêmea se mostrou uma ferramenta importante no estudo das alterações decorrentes do evento de HI pré-natal, por produzir diversos resultados que são similares aos ocorridos em neonatos que passam por este evento.

Pio del Rio Hortega and the discovery of the oligodendrocytes

Rio del Rio Hortega (1882-1945) discovered microglia and oligodendrocytes (OLGs), and after Ramon y Cajal, was the most prominent figure of the Spanish school of neurology. He began his scientific career with Nicolas Achucarro from whom he learned the use of metallic impregnation techniques suitable to study non-neuronal cells. Later on, he joined Cajal's laboratory. and Subsequently, he created his own group, where he continued to develop other innovative modifications of silver staining methods that revolutionized the study of glial cells a century ago. He was also interested in neuropathology and became a leading authority on Central Nervous System (CNS) tumors. In parallel to this clinical activity, del Rio Hortega rendered the first systematic description of a major polymorphism present in a subtype of macroglial cells that he named as oligodendroglia and later OLGs. He established their ectodermal origin and suggested that they built the myelin sheath of CNS axons, just as Schwann cells did in the periphery. Notably, he also suggested the trophic role of OLGs for neuronal functionality, an idea that has been substantiated in the last few years. Del Rio Hortega became internationally recognized and established an important neurohistological school with outstanding pupils from Spain and abroad, which nearly disappeared after his exile due to the Spanish civil war. Yet, the difficulty of metal impregnation methods and their variability in results, delayed for some decades the confirmation of his great insights into oligodendrocyte biology until the development of electron microscopy and immunohistochemistry. This review aims at summarizing the pioneer and essential contributions of del Rio Hortega to the current knowledge of oligodendrocyte structure and function, and to provide a hint of the scientific personality of this extraordinary and insufficiently recognized man.

Relação da apneia obstrutiva do sono com a função endotelial, estresse oxidativo, biomarcadores inflamatórios, perfil metabólico e atividade simpática em indivíduos obesos

Introdução: a apneia obstrutiva do sono (AOS) é considerada um fator de risco para as doenças cardiovasculares. Os mecanismos responsáveis pelo desenvolvimento da aterosclerose potencializados pela AOS não são completamente conhecidos. Entretanto, existem evidências de que a AOS está associada com aumento no estresse oxidativo, elevação nos mediadores inflamatórios, resistência à insulina, ativação do sistema nervoso simpático, elevação da pressão arterial (PA) e a disfunção endotelial. Objetivo: avaliar a relação da AOS com a função endotelial, o estresse oxidativo, os biomarcadores inflamatórios, o perfil metabólico, a adiposidade corporal, a atividade simpática e a PA em indivíduos obesos. Métodos: estudo transversal envolvendo 53 pacientes obesos, com índice de massa corporal (IMC) ≥ 30 e < 40 Kg/m2, sem distinção de raça e gênero, apresentando idade entre 20 e 55 anos. O estudo do sono foi realizado com o equipamento Watch-PAT 200, sendo feito o diagnóstico de AOS quando índice apneia-hipopneia (IAH) ≥ 5 eventos/h. Todos os participantes foram submetidos à avaliação do (a): adiposidade corporal (peso, % gordura corporal e circunferências da cintura, quadril e pescoço); PA; atividade do sistema nervoso simpático (concentrações plasmáticas de catecolaminas); biomarcadores inflamatórios (proteína C reativa ultrassensível (PCR-us) e adiponectina); estresse oxidativo (malondialdeído); metabolismo glicídico (glicose, insulina e HOMA-IR) e lipídico (colesterol total e frações e triglicerídeos); e função endotelial (índice de hiperemia reativa (RHI) avaliado com o equipamento Endo-PAT 2000 e moléculas de adesão celular). A análise estatística foi realizada com o software STATA versão 10. Resultados: dos 53 pacientes avaliados 20 foram alocados no grupo sem AOS (grupo controle; GC) (IAH: 2,550,35 eventos/h) e 33 no grupo com AOS (GAOS) (IAH: 20,163,57 eventos/h). A faixa etária (39,61,48 vs. 32,52,09 anos) e o percentual de participantes do gênero masculino (61% vs. 25%) foram significativamente maiores no GAOS do que no GC (p=0,01). O GAOS em comparação o GC apresentou valores significativamente mais elevados de circunferência do pescoço (CP) (40,980,63 vs. 38,650,75 cm; p=0,02), glicemia (92,541,97 vs. 80,21,92 mg/dL; p=0,0001), PA sistólica (126,051,61 vs.118,16 1,86 mmHg; p=0,003) e noradrenalina (0,160,02 vs. 0,120,03 ng/mL; p=0,02). Após ajustes para fatores de confundimento, a glicose e a PCR-us foram significativamente mais elevadas no GAOS. Os 2 grupos apresentaram valores semelhantes de IMC, insulina, HOMA-IR, perfil lipídico, adiponectina, PA diastólica, adrenalina, dopamina, moléculas de adesão celular e malondialdeído. A função endotelial avaliada pelo RHI também foi semelhante nos 2 grupos (GAOS:1,850,2 vs. GC:1,980,1; p=0,31). Nas análises de correlação, considerando todos os participantes do estudo, o IAH apresentou associação positiva e significativa com CP e PCR-us após ajustes para fatores de confundimento. A saturação mínima de O2 se associou de forma negativa e significativa com a CP, os níveis séricos de insulina e o HOMA-IR, mesmo após ajustes para fatores de confundimento. Conclusões: o presente estudo sugere que em obesos a AOS está associada com valores mais elevados de glicemia e inflamação; o aumento do IAH apresenta associação significativa com a obesidade central e com a inflamação; e a queda na saturação de oxigênio se associa com resistência à insulina.

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 do controle de temperatura e da vimpocetina sobre os déficits neurocomportamentais decorrentes do estresse por separação materna em camundongos suíços neonatos

O estresse durante o desenvolvimento está associado com diversas desordens neurocomportamentais, que podem persistir ao longo da vida. A hiperatividade é um dos transtornos comportamentais que, com maior frequência, observa-se em humanos submetidos ao estresse precoce. Esse transtorno pode ser a manifestação clínica predominante, ou mesclar-se com déficit de atenção, impulsividade e retardo da aprendizagem, constituindo o Transtorno de Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH), com número de casos diagnosticados em ascensão. Diversos protocolos experimentais utilizam a separação materna (SM) de roedores neonatos para mimetizar as consequências do estresse precoce em humanos. Esta predileção por roedores recém-nascidos se deve à sua equivalência aproximada com fetos humanos no terceiro trimestre da gestação em termos de neurodesenvolvimento, quando ocorre o maior crescimento do Sistema Nervoso Central fetal. Neste trabalho, camundongos suíços neonatos foram submetidos a sessões diárias de isolamento com separação materna, entre o 2 e o 10 dias de vida pós-natal (PN2 a PN10), variando-se a temperatura de isolamento dos filhotes, que permaneciam sem aquecimento (na temperatura do biotério, entre 22 e 25C) ou eram mantidos aquecidos a 37C durante essas sessões. Portanto, foram três grupos experimentais: isolamento aquecido com SM; isolamento não aquecido com SM; e controle. Os animais do grupo controle foram pesados em PN2 e PN10 e, prontamente, devolvidos às progenitoras. Todos os animais foram desmamados e sexados em PN21, não sendo perturbados até a realização dos testes neurocomportamentais, a partir de PN30, que incluíram os Testes de Campo Aberto e de Esquiva Inibitória. Num segundo estudo, foram realizadas dosagens séricas da corticosterona basal e dos hormônios tireoidianos nos três grupos experimentais, em PN6, PN10 e PN30. Finalmente, num terceiro estudo, camundongos do grupo controle e do grupo submetido ao isolamento não aquecido com SM foram tratados com vimpocetina (20g/kg), um neuroprotetor potencial, ou com veículo (Dimetilsulfóxido), a fim de avaliar os efeitos da vimpocetina na atividade locomotora. O 1 estudo demonstrou que a temperatura foi um fator crítico para a manifestação de hiperatividade locomotora no Teste do Campo Aberto, que ocorreu, somente, nos animais do grupo submetido ao isolamento não aquecido. Adicionalmente, não houve diferenças entre os grupos experimentais no Teste da Esquiva Inibitória, quanto à memória e à aprendizagem. O 2 estudo demonstrou que a temperatura do isolamento influenciou os níveis da corticosterona basal e dos hormônios tireoidianos em PN10 e em PN30. No 3 estudo, a vimpocetina reduziu a hiperatividade locomotora no grupo de animais submetidos ao isolamento não aquecido com SM. De todo o exposto, conclui-se que o isolamento com SM de camundongos suíços neonatos à temperatura de 22 a 25C aumentou a atividade locomotora nesses animais, e que a vimpocetina foi capaz de atenuar esse comportamento, sem aumento da mortalidade. Finalmente, considerando-se o maior risco de desenvolvimento do TDAH em crianças e adolescentes com históricos de prematuridade, levanta-se a hipótese de que o estresse térmico pelo frio seja um dos fatores envolvidos na fisiopatogenia da hiperatividade nesses casos.

Estudo do tempo de trânsito colônico em crianças e adolescentes com constipação intestinal crônica e disfunção do trato urinário inferior

A constipação intestinal e a disfunção do trato urinário inferior são condições associadas e bastante prevalentes na infância e adolescência. Existem múltiplas teorias para explicar essa associação, como: o efeito mecânico do reto cheio sobre a parede e o colo vesical; estimulo de reflexos sacrais a partir do reto distendido, e mais recentemente, a associação entre a bexiga e o reto no sistema nervoso central. Muitas destas crianças e adolescentes apresentam constipação refratária. Esse fato chama a atenção para a possibilidade de existência de uma desordem neuromuscular comum envolvendo o cólon e o trato urinário inferior. O objetivo desse estudo foi avaliar o trânsito colônico de crianças e adolescentes com constipação crônica refratária e sintomas do trato urinário inferior. Foi realizado um estudo observacional com análise transversal, no qual foram incluídos 16 indivíduos com constipação refratária e sintomas do trato urinário inferior, com idades entre sete e 14 anos (média de idade de 9,67 anos). Os participantes foram avaliados utilizando anamnese padrão; exame físico; diário miccional e das evacuações; escala de Bristol; Disfunctional Voiding Scoring System com versão validada para o português; ultrassonografia renal, de vias urinárias e medida de diâmetro retal; urodinâmica, estudo de trânsito colônico com marcadores radiopacos e manometria anorretal. O estudo de trânsito foi normal em três (18,75%) crianças, dez (62,5%) apresentaram constipação de trânsito lento e três (18,75%) obstrução de via de saída. A avaliação urodinâmica estava alterada em 14 das 16 crianças estudadas: dez (76,9%) apresentaram hiperatividade detrusora associada à disfunção miccional, três (23,1%) hiperatividade vesical isolada e um (6,25%) disfunção miccional sem hiperatividade vesical. Ao compararmos constipação de trânsito lento e disfunção do trato urinário inferior, dez (100%) sujeitos com constipação de trânsito lento e três (50%) sem constipação de trânsito lento apresentavam hiperatividade vesical (p=0,036). Sete (70%) sujeitos com constipação de trânsito lento e quatro (66,7%) sem constipação de trânsito lento apresentavam disfunção miccional (p=0,65). Ao compararmos constipação de trânsito lento e a presença de incontinência urinária, esta estava presente em nove (90%) participantes com constipação de trânsito lento e em um (16,7%) sem constipação de trânsito lento (p = 0,008). Quanto à urgência urinária, estava presente em 10 (100%) e três (50%) respectivamente (p = 0,036). O escore do Disfunctional Voiding Scoring System variou de 6 a 21. O subgrupo com constipação de trânsito lento mostrou um escore de Disfunctional Voiding Scoring System significativamente maior que o subgrupo sem constipação de trânsito lento. O presente estudo demonstrou alta prevalência de constipação de trânsito lento em crianças e adolescentes com constipação refratária e sintomas do trato urinário inferior. Este estudo foi pioneiro em demonstrar a associação entre hiperatividade vesical e constipação de trânsito lento e coloca em voga a possibilidade de uma desordem neuromuscular comum, responsável pela dismotilidade vesical e colônica. Futuros estudos envolvendo a motilidade intestinal e vesical são necessários para melhor compreensão do tema e desenvolvimento de novas modalidades terapêuticas.

Adult rat retinal ganglion cells and glia can be printed by piezoelectric inkjet printing.

We have investigated whether inkjet printing technology can be extended to print cells of the adult rat central nervous system (CNS), retinal ganglion cells (RGC) and glia, and the effects on survival and growth of these cells in culture, which is an important step in the development of tissue grafts for regenerative medicine, and may aid in the cure of blindness. We observed that RGC and glia can be successfully printed using a piezoelectric printer. Whilst inkjet printing reduced the cell population due to sedimentation within the printing system, imaging of the printhead nozzle, which is the area where the cells experience the greatest shear stress and rate, confirmed that there was no evidence of destruction or even significant distortion of the cells during jet ejection and drop formation. Importantly, the viability of the cells was not affected by the printing process. When we cultured the same number of printed and non-printed RGC/glial cells, there was no significant difference in cell survival and RGC neurite outgrowth. In addition, use of a glial substrate significantly increased RGC neurite outgrowth, and this effect was retained when the cells had been printed. In conclusion, printing of RGC and glia using a piezoelectric printhead does not adversely affect viability and survival/growth of the cells in culture. Importantly, printed glial cells retain their growth-promoting properties when used as a substrate, opening new avenues for printed CNS grafts in regenerative medicine.

Early Embryonic Exposure to Polychlorinated Biphenyls Disrupts Heat-Shock Protein 70 Cognate Expression in Zebrafish

Polychlorinated biphenyls (PCBs) are persistent environmental contaminants that have documented neurological effects in children exposed in utero. To better define neuronally linked molecular targets during early development, zebrafish embryos were exposed to Aroclor 1254, a mixture of PCB congeners that are common environmental contaminants. Microarray analysis of the zebrafish genome revealed consistent significant changes in 38 genes. Of these genes, 55% (21) are neuronally related. One gene that showed a consistent 50% reduction in expression in PCB-treated embryos was heat-shock protein 70 cognate (Hsc70). The reduction in Hsc70 expression was confirmed by real-time polymerase chain reaction (PCR), revealing a consistent 30% reduction in expression in PCB-treated embryos. Early embryonic exposure to PCBs also induced structural changes in the ventro-rostral cluster as detected by immunocytochemistry. In addition, there was a significant reduction in dorso-rostral neurite outgrowth emanating from the RoL1 cell cluster following PCB exposure. The serotonergic neurons in the developing diencephalon showed a 34% reduction in fluorescence when labeled with a serotonin antibody following PCB exposure, corresponding to a reduction in serotonin concentration in the neurons. The total size of the labeled neurons was not significantly different between treated and control embryos, indicating that the development of the neurons was not affected, only the production of serotonin within the neurons. The structural and biochemical changes in the developing central nervous system following early embryonic exposure to Aroclor 1254 may lead to alterations in the function of the affected regions.

Expression pattern of dmrt4 from olive flounder (Paralichthys olivaceus) in adult gonads and during embryogenesis

The dmrt (doublesex and mab-3 related transcription factor) gene family comprises several transcription factors that share a conserved DM domain. Dmrt1 is considered to be involved in sexual development, but the precise function of other family members is unclear. In this study, we isolated genomic DNA and cDNA sequences of dmrt4, a member of the dmrt gene family, from olive flounder, Paralichthys olivaceus, through genome walking and real-time reverse transcriptase (RT)-PCR. Sequence analysis indicated that its genomic DNA contains two exons and one intron. A transcriptional factor binding sites prediction program identified a sexual development-related protein, Sox9 (Sry-like HMG box containing 9) in its 5' promoter. Protein alignment and phylogenetic analysis suggested that flounder Dmrt4 is closely related to tilapia Dmo (DM domain gene in ovary). The expression of dmrt4 in adult flounder was sexually dimorphic, as shown by real-time RT-PCR analysis, with strong expression in the testis but very weak expression in the ovary. Its expression was also strong in the brain and gill, but there was only weak or no expression at all in some of the other tissues tested of both sexes. During embryogenesis, its expression was detected in most developmental stages, although the level of expression was distinctive of the various stages. Whole mount in situ hybridization revealed that the dmrt4 was expressed in the otic placodes, forebrain, telencephalon and olfactory placodes of embryos at different developmental stages. These results will improve our understanding of the possible role of flounder dmrt4 in the development of the gonads, nervous system and sense organs.

Cortactin mediated morphogenic cell movements during zebrafish (Danio rerio) gastrulation

Cell migration is essential to direct embryonic cells to specific sites at which their developmental fates are ultimately determined. However, the mechanism by which cell motility is regulated in embryonic development is largely unknown. Cortactin, a filamentous actin binding protein, is an activator of Arp2/3 complex in the nucleation of actin cytoskeleton at the cell leading edge and acts directly on the machinery of cell motility. To determine whether cortactin and Arp2/3 mediated actin assembly plays a role in the morphogenic cell movements during the early development of zebrafish, we initiated a study of cortactin expression in zebrafish embryos at gastrulating stages when massive cell migrations occur. Western blot analysis using a cortactin specific monoclonal antibody demonstrated that cortactin protein is abundantly present in embryos at the most early developmental stages. Immunostaining of whole-mounted embryo showed that cortactin immunoreactivity was associated with the embryonic shield, predominantly at the dorsal side of the embryos during gastrulation. In addition, cortactin was detected in the convergent cells of the epiblast and hypoblast, and later in the central nervous system. Immunofluorescent staining with cortactin and Arp3 antibodies also revealed that cortactin and Arp2/3 complex colocalized at the periphery and many patches associated with the cell-to-cell junction in motile embryonic cells. Therefore, our data suggest that cortactin and Arp2/3 mediated actin polymerization is implicated in the cell movement during gastrulation and perhaps the development of the central neural system as well.

VTA-NAc内orexin A在吗啡和性奖赏相关行为中作用的研究

There are a lot of differences in the neural mechanisms underlying between drug reward and natural reward despite the common neual basis. Undoubtedly, revealing the common and the different mechanisms underlying drug reward and natural reward will promote the development of research on drug addiction. Among diversified natural rewards, sex is often compared to drug because sexual reward has more similarities to drug. The mesolimbic dopamine system (VTA-NAc pathway) is a common pathway activated by natural reinforcers and addictive drugs, mediating reward, emotion and motivation under physiological conditions. The neuroadaptations taking place in the central nervous system including the mesolimbic dopamine system after repeatedly drug taking leads to persistent drug craving, Orexin, a neuropeptide produced in the lateral hypothalamus, plays an important role in reward-associated, motivated behaviors. Orexin neurons have extensive projections to the mesolimbic dopamine system. In order to further investigate the roles of orexin A in drug reward, this study examined the regulatory roles of orexin A in the VTA and NAcSh on drug reinforcement (acqusition of morphine CPP) and drug-seeking behavior (expression of morphine CPP). Moreover, the roles of orexin A on drug reward were compared with sexual reward. The main results are as follows: 1. The expression of morphine CPP was inhibited by intracerebroventricularly (i.c.v.) administered OX1R antagonist SB334867; 2. The male unconditioned sexual motivation was not affected by i.c.v. administered SB334867. However, i.c.v. given orexin A inhibited unconditioned sexual motivation in sexually high-motivated rats but did not affect sexual motivation in low-motivated rats; 3. The acquisition and expression of morphine CPP was inhibited by SB334867 microinjected into the VTA. SB334867 or orexin A injected into the NAcSh did not influence the acquisition of morphine CPP, but orexin A increased the locomotor activity in rats treated with morphine (3mg/kg); 4. SB334867 microinjected into the VTA did not affect male copulatory behavior, neither affect the acqusition of copulatory CPP; 5. The expression of copulatory CPP was associated with increased Fos protein expression in hypothalamic orexin A neurons, and SB334867 microinjected into the VTA inhibited expression of copulatory CPP. These results suggest that, (1) endogenous orexin A is not involved in male unconditioned sexual motivation, but involved in drug craving; (2) orexin A in the VTA instead of in the NAc is involved in drug reinforcement; (3) orexin A in the VTA is critical for drug-seeking behavior, but it is still unclear for the role of orexin A in the NAcSh; (4) in contrast to drug reinforcement, orexin A in the VTA is not involved in reinforcing effect of sexual reward. Orexin A plays a role both in drug-seeking behavior and in sexual reward-seeking behavior, but the different orexin A neuron populations may be responsible for the roles of orexin A in two types of reward. In a word, the differential roles of orexin A in drug and sexual reward are found in the present study, which provides some evidence for further research on the mechanisms of drug addiction.

Neonatal exposure to estradiol in female rats influences neuroactive steroid concentrations and behaviour in the adult rat

The gonadal steroids, in particular estradiol, exert an important action during perinatal period in the regulation of sexual dimorphism and neuronal plasticity, and in the growth and development of nervous system. Exposure of the developing female to estrogens during perinatal period may have long-lasting effects that are now regarded as “programming” the female neuroendocrine axis to malfunction in adulthood. The purpose of this study was to describe the effect of a single administration of a low dose (10 μg) of β-estradiol 3-benzoate (EB) to female rats on the day of birth on brain and plasma concentrations of the neuroactive steroid allopregnanolone, general behaviours and behavioral sensitivity to benzodiazepines. Neonatal administration of EB induces a dramatic reduction in the cerebrocortical and plasma levels of allopregnanolone and progesterone that were apparent in both juvenile (21 days) and adult (60 days). In contrast, this treatment did not affect 17β-estradiol levels. Female rats treated with β-estradiol 3-benzoate showed a delay in vaginal opening, aciclicity characterized by prolonged estrus, and ovarian failure. Given that allopregnanolone elicits anxiolytic, antidepressive, anticonvulsant, sedative-hypnotic effects and facilitates social behaviour, we assessed whether this treatment might modify different emotional, cognitive and social behaviours. This treatment did not affect locomotor activity, anxiety- and mood-related behaviours, seizures sensitivity and spatial memory. In contrast, neonatal β-estradiol 3-benzoate-treated rats showed a dominant, but not aggressive, behaviour and an increase in body investigation, especially anogenital investigation, characteristic of male appetitive behaviour. On the contrary, neonatal administration of β-estradiol 3-benzoate to female rats increases sensitivity to the anxiolytic, sedative, and amnesic effects of diazepam in adulthood. These results indicate that the marked and persistent reduction in the cerebrocortical and peripheral concentration of the neuroactive steroid allopregnanolone induced by neonatal treatment with β-estradiol 3-benzoate does not change baseline behaviours in adult rats. On the contrary, the low levels of allopregnanolone seems to be associated to changes in the behavioural sensitivity to the positive allosteric modulator of the GABAA receptor, diazepam. These effects of estradiol suggest that it plays a major role in pharmacological regulation both of GABAergic transmission and of the abundance of endogenous modulators of such transmission during development of the central nervous system.

Progettazione e sintesi di nuovi antagonisti CB1 a struttura pirazolica come potenziali radiofarmaci per la PET imaging

Cannabinoid receptors are members of the large family of G-protein coupled receptors. Two types of cannabinoid receptor have been discovered: CB1 and CB2. CB1 receptors are localised predominantly in the brain whereas CB2 receptors are more abundant in peripheral nervous system cells. CB1 receptors have been related with a number of disorders, including depression, anxiety, stress, schizophrenia, chronic pain and obesity. For this reason, several cannabinoid ligands were developed as drug candidates. Among these ligands, a prominent position is occupied by SR141716 (Rimonabant), which is a pyrazole derivative with inverse agonist activity discovered by Sanofi-Synthelabo in 1994. This compound was marketed in Europe as an anti-obesity drug, but subsequently withdrawn due to its side-effects. Since the relationship between the CB1 receptors’ functional modification, density and distribution, and the beginning of a pathological state is still not well understood, the development of radio-ligands suitable for in vivo PET (Positron Emission Tomography) functional imaging of CB1 receptors remains an important area of research in medicine and drug development. To date, a few radiotracers have been synthesised and tested in vivo, but most of them afforded unsatisfactory brain imaging results. A handful of radiolabelled CB1 PET ligands have also been submitted to clinical trials in humans. In this PhD Thesis the design, synthesis and characterization of three new classes of potential high-affinity CB1 ligands as candidate PET tracers is described.

Investigation of micro-devices for neurobiological applications

The aim of this project is to integrate neuronal cell culture with commercial or in-house built micro-electrode arrays and MEMS devices. The resulting device is intended to support neuronal cell culture on its surface, expose specific portions of a neuronal population to different environments using microfluidic gradients and stimulate/record neuronal electrical activity using micro-electrode arrays. Additionally, through integration of chemical surface patterning, such device can be used to build neuronal cell networks of specific size, conformation and composition. The design of this device takes inspiration from the nervous system because its development and regeneration are heavily influenced by surface chemistry and fluidic gradients. Hence, this device is intended to be a step forward in neuroscience research because it utilizes similar concepts to those found in nature. The large part of this research revolved around solving technical issues associated with integration of biology, surface chemistry, electrophysiology and microfluidics. Commercially available microelectrode arrays (MEAs) are mechanically and chemically brittle making them unsuitable for certain surface modification and micro-fluidic integration techniques described in the literature. In order to successfully integrate all the aspects into one device, some techniques were heavily modified to ensure that their effects on MEA were minimal. In terms of experimental work, this thesis consists of 3 parts. The first part dealt with characterization and optimization of surface patterning and micro-fluidic perfusion. Through extensive image analysis, the optimal conditions required for micro-contact printing and micro-fluidic perfusion were determined. The second part used a number of optimized techniques and successfully applied these to culturing patterned neural cells on a range of substrates including: Pyrex, cyclo-olefin and SiN coated Pyrex. The second part also described culturing neurons on MEAs and recording electrophysiological activity. The third part of the thesis described integration of MEAs with patterned neuronal culture and microfluidic devices. Although integration of all methodologies proved difficult, a large amount of data relating to biocompatibility, neuronal patterning, electrophysiology and integration was collected. Original solutions were successfully applied to solve a number of issues relating to consistency of micro printing and microfluidic integration leading to successful integration of techniques and device components.