Serotonergic neurons in the nucleus raphé obscurus are not involved in the ventilatory and thermoregulatory responses to hypoxia in adult rats

The medullary raphé is an important component of the central respiratory network, playing a key role in CO2 central chemoreception. However, its participation in hypoxic ventilatory responses is less understood. In the present study, we assessed the role of nucleus raphé obscurus (ROb), and specifically 5-HT neurons confined in the ROb, on ventilatory and thermoregulatory responses to hypoxia. Chemical lesions of the ROb were performed using either ibotenic acid (non-specific lesion; control animals received PBS) or anti-SERT-SAP (5-HT specific lesion; control animals received IgG-SAP). Ventilation (VE; whole body plethysmograph) and body temperature (Tb; data loggers) were measured during normoxia (21% O2, N2 balance) and hypoxia exposure (7% O2, N2 balance, 1h) in conscious adult rats. Ibotenic acid or anti-SERT-SAP-induced lesions did not affect baseline values of VE and Tb. Similarly, both lesion procedures did not alter the ventilatory or thermoregulatory responses to hypoxia. Although evidence in the literature suggests a role of the rostral medullary raphé in hypoxic ventilatory responses, under the present experimental conditions our data indicate that caudal medullary raphé (ROb) and its 5-HT neurons neither participate in the tonic maintenance of breathing nor in the ventilatory and thermal responses to hypoxia. © 2013 Elsevier B.V.

Effect of the bone marrow cell transplantation on elevated plus-maze performance in hippocampal-injured mice

Several reports have shown that the hippocampus plays an important role in different aspects of the emotional control. There is evidence that lesions in this structure cause behavioral disinhibition, with reduction of reactions expressing fear and anxiety. Thus, to portray the aptitude of cell therapy to abrogate injuries of hippocampal tissue, we examined the behavioral effects of bone marrow mononuclear cells (BMMCs) transplantation on C57BL/6 mice that had the hippocampus damaged by electrolytic lesion. For this purpose, mice received, seven days after bilateral electrolytic lesion in the dorsal hippocampus, culture medium or BMMCs expressing the enhanced green fluorescent protein (EGFP) transgene. One week after transplantation, animals were tested in the elevated plus-maze (EPM). On the whole, three assessment sessions in the EPM were carried out, with seven days separating each trial. Thirty-five days after the induction of injury, mice were sacrificed and their brains removed for immunohistochemistry. The behavioral evaluation showed that the hippocampal lesion caused disinhibition, an effect which was slightly lessened, from the second EPM test, in transplanted subjects. On the other hand, immunohistochemical data revealed an insignificant presence of EGFP+ cells inside the brains of injured mice. In view of such scenario, we hypothesized that the subtle rehabilitation of the altered behavior might be a result from a paracrine effect from the transplanted cells. This might have been caused by the release of bioactive factors capable of boosting endogenous recuperative mechanisms for a partial regaining of the hippocampal functions. © 2013 Elsevier B.V.

A1 Noradrenergic Neurons Lesions Reduce Natriuresis and Hypertensive Responses to Hypernatremia in Rats

Noradrenergic neurons in the caudal ventrolateral medulla (CVLM; A1 group) contribute to cardiovascular regulation. The present study assessed whether specific lesions in the A1 group altered the cardiovascular responses that were evoked by hypertonic saline (HS) infusion in non-anesthetized rats. Male Wistar rats (280-340 g) received nanoinjections of antidopamine-β-hydroxylase-saporin (A1 lesion, 0.105 ng.nL-1) or free saporin (sham, 0.021 ng.nL-1) into their CVLMs. Two weeks later, the rats were anesthetized (2% halothane in O2) and their femoral artery and vein were catheterized and led to exit subcutaneously between the scapulae. On the following day, the animals were submitted to HS infusion (3 M NaCl, 1.8 ml • kg-1, b.wt., for longer than 1 min). In the sham-group (n = 8), HS induced a sustained pressor response (ΔMAP: 35±3.6 and 11±1.8 mmHg, for 10 and 90 min after HS infusion, respectively; P<0.05 vs. baseline). Ten min after HS infusion, the pressor responses of the anti-DβH-saporin-treated rats (n = 11)were significantly smaller(ΔMAP: 18±1.4 mmHg; P<0.05 vs. baseline and vs. sham group), and at 90 min, their blood pressures reached baseline values (2±1.6 mmHg). Compared to the sham group, the natriuresis that was induced by HS was reduced in the lesioned group 60 min after the challenge (196±5.5 mM vs. 262±7.6 mM, respectively; P<0.05). In addition, A1-lesioned rats excreted only 47% of their sodium 90 min after HS infusion, while sham animals excreted 80% of their sodium. Immunohistochemical analysis confirmed a substantial destruction of the A1 cell group in the CVLM of rats that had been nanoinjected withanti-DβH-saporin. These results suggest that medullary noradrenergic A1 neurons are involved in the excitatory neural pathway that regulates hypertensive and natriuretic responses to acute changes in the composition of body fluid. © 2013 da Silva et al.

NADPH-diaphorase activity in area 17 of the squirrel monkey visual cortex: neuropil pattern, cell morphology and laminar distribution

We studied the distribution of NADPH-diaphorase activity in the visual cortex of normal adult New World monkeys (Saimiri sciureus) using the malic enzyme "indirect" method. NADPH-diaphorase neuropil activity had a heterogeneous distribution. In coronal sections, it had a clear laminar pattern that was coincident with Nissl-stained layers. In tangential sections, we observed blobs in supragranular layers of V1 and stripes throughout the entire V2. We quantified and compared the tangential distribution of NADPH-diaphorase and cytochrome oxidase blobs in adjacent sections of the supragranular layers of V1. Although their spatial distributions were rather similar, the two enzymes did not always overlap. The histochemical reaction also revealed two different types of stained cells: a slightly stained subpopulation and a subgroup of deeply stained neurons resembling a Golgi impregnation. These neurons were sparsely spined non-pyramidal cells. Their dendritic arbors were very well stained but their axons were not always evident. In the gray matter, heavily stained neurons showed different dendritic arbor morphologies. However, most of the strongly reactive cells lay in the subjacent white matter, where they presented a more homogenous morphology. Our results demonstrate that the pattern of NADPH-diaphorase activity is similar to that previously described in Old World monkeys.

Investigação dos efeitos protetores do selenito de sódio sobre a neurotoxicidade do metilmercúrio em diferentes períodos de desenvolvimento de ratos wistar

A exposição a compostos mercuriais resulta em danos oxidativos, afetando gravemente o sistema nervoso central, como observado em humanos e em modelos experimentais. Este trabalho utilizou ratos Wistar em diferentes períodos do neuro-desenvolvimento a fim de investigar possíveis efeitos protetores do selênio (selenito de sódio) em um modelo in vivo de exposição ao metilmercúrio (MeHg). Os sujeitos (grupos de idades P1 e P21) receberam por amamentação ou via oral: veículo, Selênio (5ppm), MeHg (10ppm) ou Selênio (5ppm) mais MeHg (10ppm) durante 20 e 10 dias respectivamente (n = 8 por grupo). Após o tratamento, os ratos foram submetidos aos testes de campo aberto e labirinto aquático a fim de analisar déficits motores e de memória/aprendizagem, respectivamente. Para fins de análise histológica, foi realizada perfusão e imunohistoquimica para Neu-N. Com o objetivo de aferir possíveis efeitos deletérios sobre populações neuronais, foi feita contagem estereológica dos neurônios do hipocampo (camada polimórfica do giro denteado). Como resultado, foi observada redução significativa na atividade locomotora de neonatos (P1) mediante exposição ao MeHg. Além disso, nos grupos expostos ao MeHg (isoladamente ou associado ao selênio) verificou-se déficits de aprendizagem e memória. Já os animais P21 expostos ao MeHg apresentaram aumento na atividade locomotora, efeito abolido pela administração concomitante de selênio. Quando submetidos ao labirinto aquático, observou-se redução do tempo de latência apenas no grupo controle e naqueles animais expostos ao selênio. Como resultado das contagens estereológicas, observou-se diminuição do número de neurônios no hipocampo somente nos animais P21 expostos ao mercúrio. Os resultados obtidos sob estas condições experimentais mostraram que a exposição ao MeHg resultou em efeitos comportamentais diversos dependentes da idade dos sujeitos. A administração de selênio só foi capaz de interferir positivamente nos déficits locomotores observados em animais mais velhos. Além disso, foi observado que a administração de selênio não interferiu nos distúrbios comportamentais de memória/aprendizagem, tampouco na morte neuronal induzida por MeHg. Possíveis mecanismos associados a este padrão de proteção parcial por selênio, especialmente em estágios mais avançados de desenvolvimento neural ainda necessitam ser elucidados.

Envelhecimento, declínio cognitivo e plasticidade astroglial em ca3

Poucos estudos tem se dedicado a investigar em detalhe possíveis relações entre o declínio cognitivo associado ao envelhecimento e a plasticidade astroglial no hipocampo. No presente trabalho investigamos possíveis relações entre o desempenho em testes de memória de reconhecimento de objeto e o numero e a distribuição laminar dos astrocitos em CA3 em modelo murino. Para isso empregamos camundongos fêmeas adultas da linhagem C57Bl6 de 6 (n = 7) e 20 meses (n = 5) de idade, mantidos em gaiolas padrão desde o nascimento,comparando seus desempenhos em tarefas hipocampo-dependentes para reconhecimento da forma, do lugar e do momento em que os objetos selecionados lhes foram expostos. Apos os testes comportamentais todos os animais foram per fundidos com fixadores aldeidicos e tiveram seus cérebros removidos e processados para imunomarcação empregando anticorpo seletivo para detecção da proteína acida fibrilar dos astrocitos (GFAP). Para evitar possível viés amostral empregamos o fracionador óptico, um método estereológico que não e afetado pelo processamento histologico. Os resultados nos testes comportamentais isolados e integrados (memória episódica) revelaram que o envelhecimento compromete significativamente (teste T bi-caudal, p<0.05) o reconhecimento da forma, do lugar e do momento em que objetos selecionados são apresentados aos sujeitos. As análises estereologicas das estimativas do numero de astrocítos revelaram que o envelhecimento afetou a distribuicao laminar com aumento na proporção relativa daqueles na camada piramidal de CA3 dorsal e ventral e reducao no lacunoso molecular de CA3 dorsal. O número total de astrocitos em consequência apresentou significativa reorganização na distribuição laminar em função da idade com os animais senis mostrando redução no percentual daqueles localizados na camada oriens. Nenhuma diferenca significativa foi encontrada entre os volumes das camadas de CA3 sugerindo que as mudanças induzidas pelo envelhecimento alteram diretamente a plasticidade astroglial em CA3. Finalmente os estudos de correlação linear entre as estimativas do numero dos astrocitos da camada piramidal e os testes comportamentais demonstraram correlação inversa com os piores desempenhos estando associados a um maior número de astrocitos naquela camada. Evidencias diretas adicionais dessa correlação com os astrocitos alterados em CA3 e possíveis mecanismos moleculares para explicar o declinio cognitivo associado ao envelhecimento permanecem por ser investigados.

Ensaios estereológicos e morfologia tridimensional na formação hipocampal de aves migratórias marinhas: análise quantitativa da imunomarcação seletiva de neurônios e micróglia em Calidris pusilla e Actitis macularia

É objetivo do presente trabalho implantar como modelos para estudo da formação hipocampal das aves migratórias as espécies de maçarico Calidris pusilla e Actitis macularia que abandonam as regiões geladas do Canadá, fugindo do inverno, em direção à costa da América do Sul e do Caribe onde permanecem até a primavera quando então retornam ao hemisfério norte. Mais especificamente pretende-se descrever a organização morfológica qualitativa e quantitativa da formação hipocampal, empregando citoarquitetonia com cresil violeta e imunomarcação para neurônios e células da glia, sucedidas por estimativas estereológicas do número total de células identificadas com marcadores seletivos para aquelas células, assim como comparar a morfologia tridimensional da micróglia das aves com a dos mamíferos. As coletas de campo para a caracterização da formação hipocampal do Calidris pusilla e Actitis macularia em seus aspectos morfológicos foram feitas no Brasil na Ilha Canelas (0°47'21.95"S e 46°43'7.34"W) na Costa da Região Nordeste do Pará no município de Bragança, e no Canadá, na Baia de Fundy perto de Johnson's Mills na cidade de New Brunswick (45°50'19.3" N 64°31'5.39" W). A definição dos limites da formação hipocampal foi feita empregando-se as técnicas de Nissl e de imunomarcação para NeuN. Para a definição dos objetos de interesse das estimativas estereológicas e das reconstruções tridimensionais empregou-se imunomarcação com anticorpo anti-NeuN para neurônios e anti-IBA- 1 para micróglia. As estimativas estereológicas revelaram em média número similar de neurônios nas duas espécies enquanto que no hipocampo de Actitis macularia observou-se número de micróglias 37% maior do que no de Calidris pusilla. Além disso, encontrou-se que em média o volume da formação hipocampal do Actitis macularia é 38% maior do que o encontrado em Calidris pusilla. Os estudos comparativos da morfologia microglial das duas espécies de aves com a dos mamíferos Rattus novergicus e Cebus apella revelaram diferenças morfológicas significantes que indicam que as micróglias das aves mostram em média, menor complexidade (dimensão fractal), tem diâmetros e perímetros de soma menores e possuem ramos mais finos do que aquelas do rato e do macaco.

Physalis angulata estimula proliferação de células-tronco neurais do giro denteado hipocampal de camundongos adultos

A zona subgranular (ZSG) do giro denteado (GD) de mamíferos adultos é conhecida por produzir constantemente novos neurônios. A busca por novas moléculas que possam modular a formação de novas células neurais são bastante atuais. Visto que a Amazônia é conhecida mundialmente pela sua biodiversidade, com um potencial pouco explorado de fármacos naturais derivados de plantas medicinais típicas da região. O trabalho buscou investigar o efeito neurogênico do extrato aquoso (EA) da Physalis angulata e da substância purificada Fisalina D sobre as células-tronco do GD do hipocampo de camundongos adultos. Os camundongos machos (BALB/c), 6 a 8 semanas de idade foram divididos em quatro grupos experimentais: controle e tratados com EA ou substância purificada. Os animais receberam diferentes doses do extrato (0,1; 1 e 5 mg/Kg) e/ou substância purificada (5mg/Kg) ou salina (grupo controle), 5 horas depois uma única dose de 5-Bromodeoxiuridina (BrdU) [50mg/kg]. Em seguida, os animais foram sacrificados 24 horas ou 7 dias após a administração do BrdU. Os cérebros foram coletados e cortes coronais do hipocampo (40 μm) foram realizados para contagem das células BrdU-positivas no GD hipocampal. Para avaliação estatística realizamos análise de variância (ANOVA) das médias amostrais seguida pelo pós-teste t de Student. O EA promoveu um aumento significativo do número de células BrdU positivas no GD dos grupos tratados em relação ao grupo controle [Controle, 92±24 (n=9); 0,1mg/Kg, 160±22 (n=4); 1mg/Kg, 310±5 (n=4); 5mg/Kg, 501±24 (n=3)] nos animais sacrificados 24 horas após administração do BrdU. Quando os animais foram sacrificados 7 dias após administração do BrdU, o número de células BrdU+ no GD também foi maior no grupo tratado em relação ao controle [Controle, 107±7 (n=4); 5mg/Kg, 145±23 (n=4)]. Usando a substância purificada, Fisalina D, também observamos um aumento do número de células BrdU+ no GD do grupo tratado com a droga em relação ao grupo controle [Controle, 92±24 (n=9); Fisalina D, 5mg/Kg, 316±37 (n=3)]. Este resultado sugere que o EA e a sustância purificada, na dose de 5 mg/Kg, estimulam a proliferação de células BrdU-positivas na ZSG do GD do hipocampo de camundongos adultos.

Relationships between dendritic morphology, spatial distribution and firing patterns in rat layer 1 neurons

The cortical layer 1 contains mainly small interneurons, which have traditionally been classified according to their axonal morphology. The dendritic morphology of these cells, however, has received little attention and remains ill defined. Very little is known about how the dendritic morphology and spatial distribution of these cells may relate to functional neuronal properties. We used biocytin labeling and whole cell patch clamp recordings, associated with digital reconstruction and quantitative morphological analysis, to assess correlations between dendritic morphology, spatial distribution and membrane properties of rat layer 1 neurons. A total of 106 cells were recorded, labeled and subjected to morphological analysis. Based on the quantitative patterns of their dendritic arbor, cells were divided into four major morphotypes: horizontal, radial, ascendant, and descendant cells. Descendant cells exhibited a highly distinct spatial distribution in relation to other morphotypes, suggesting that they may have a distinct function in these cortical circuits. A significant difference was also found in the distribution of firing patterns between each morphotype and between the neuronal populations of each sublayer. Passive membrane properties were, however, statistically homogeneous among all subgroups. We speculate that the differences observed in active membrane properties might be related to differences in the synaptic input of specific types of afferent fibers and to differences in the computational roles of each morphotype in layer 1 circuits. Our findings provide new insights into dendritic morphology and neuronal spatial distribution in layer 1 circuits, indicating that variations in these properties may be correlated with distinct physiological functions.

Sintomas não motores na doença de Parkinson: modelo de lesão intraestriatal por 6-OHDA em camundongos

A doença de Parkinson (DP) é a segunda doença neurodegenerativa mais comum em idosos, caracterizada pela neurodegeneração de neurônios dopaminérgicos da substância negra (SN), com etiologia não claramente estabelecida, entretanto as causas podem estar associadas a exposição de toxinas ambientais e fatores genéticos. Os processos patológicos envolvidos na DP são disfunção mitocondrial, estresse oxidativo, inflamação e excitotoxicidade. A sintomatologia da DP são alterações motoras, cognitivas e autonômicas. Contudo, poucos estudos analisam os sintomas não-motores da DP, principalmente em modelos animais. Nesse contexto o objetivo deste trabalho foi avaliar sintomas não-motores da DP em modelo animal com lesão provocada pela neurotoxina 6-hidroxidopamina com duas doses diferentes, injetadas bilateralmente no estriado. Para alcançar nossos objetivos realizamos os testes de campo aberto, apomorfina, labirinto aquático de Morris e testes de discriminação olfativa, além de análises histológicas. Nossos resultados mostraram alterações motoras, déficits de memória e aprendizado, associadas a diminuição de células dopaminérgicas na SN, neurônios estriatais e neurônios da região hipocampal CA1. Dessa forma, esse modelo para os sintomas não-motores da DP pode ser utilizado para a compreensão dos mecanismos que envolvem a doença, assim como para avaliar medidas terapêuticas que possam retardar ou interromper a progressão da DP.

Erythrina mulungu Alkaloids Are Potent Inhibitors of Neuronal Nicotinic Receptor Currents in Mammalian Cells

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

LESION OF THE COMMISSURAL NUCLEUS OF THE SOLITARY TRACT/A2 NORADRENERGIC NEURONS FACILITATES THE ACTIVATION OF ANGIOTENSINERGIC MECHANISMS IN RESPONSE TO HEMORRHAGE

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Phox2b-expressing retrotrapezoid neurons and the integration of central and peripheral chemosensory control of breathing in conscious rats

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

IB4(+) and TRPV1(+) sensory neurons mediate pain but not proliferation in a mouse model of squamous cell carcinoma

Background: Cancer pain severely limits function and significantly reduces quality of life. Subtypes of sensory neurons involved in cancer pain and proliferation are not clear.Methods: We produced a cancer model by inoculating human oral squamous cell carcinoma (SCC) cells into the hind paw of athymic mice. We quantified mechanical and thermal nociception using the paw withdrawal assays. Neurotoxins isolectin B4-saporin (IB4-SAP), or capsaicin was injected intrathecally to selectively ablate IB4(+) neurons or TRPV1(+) neurons, respectively. JNJ-17203212, a TRPV1 antagonist, was also injected intrathecally. TRPV1 protein expression in the spinal cord was quantified with western blot. Paw volume was measured by a plethysmometer and was used as an index for tumor size. Ki-67 immunostaining in mouse paw sections was performed to evaluate cancer proliferation in situ.Results: We showed that mice with SCC exhibited both mechanical and thermal hypersensitivity. Selective ablation of IB4(+) neurons by IB4-SAP decreased mechanical allodynia in mice with SCC. Selective ablation of TRPV1(+) neurons by intrathecal capsaicin injection, or TRPV1 antagonism by JNJ-17203212 in the IB4-SAP treated mice completely reversed SCC-induced thermal hyperalgesia, without affecting mechanical allodynia. Furthermore, TRPV1 protein expression was increased in the spinal cord of SCC mice compared to normal mice. Neither removal of IB4(+) or TRPV1(+) neurons affected SCC proliferation.Conclusions: We show in a mouse model that IB4(+) neurons play an important role in cancer-induced mechanical allodynia, while TRPV1 mediates cancer-induced thermal hyperalgesia. Characterization of the sensory fiber subtypes responsible for cancer pain could lead to the development of targeted therapeutics.