Contribuição diferencial do hipocampo ventral e do complexo amidalóide na modulação de respostas defensivas inatas e condicionadas de camundongos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Envolvimento de receptores 5-HT1A no hipocampo ventral na regulação de comportamentos defensivos relacionados com a ansiedade generalizada e com o pânico

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Fos-like immunoreactivity in central nervous system of mice simultaneously exposed to the elevated plus-maze and nociception

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

On the use of transgenic mice and optogenetics to characterize genetically defined subpopulations of neurons

Neuroscientists have a variety of perspectives with which to classify different parts of the brain. With the rise of genetic-based techniques such as optogenetics, it is increasingly important to identify whether a group of cells, defined by morphology, function or anatomical location possesses a distinct pattern of expression of one or more genetic promoters. This would allow for better ways to study of these genetically defined subpopulations of neurons. In this work, I present a theoretical discussion and threeexperimental studies in which this was the main question being addressed. Paper I discusses the issues involved in selecting a promoter to study structures and subpopulations in the Ventral Tegmental Area. Paper II characterizes a subpopulation of cells in the Ventral Tegmental Area that shares the expression of a promoter and is anatomically very restricted, and induces aversion when stimulated. Paper III utilizes a similar strategy to investigate a subpopulation in the subthalamic nucleus that expresses PITX2 and VGLUT2 which, when inactivated, causes hyperlocomotion. Paper IV exploits the fact that a previously identified group of cells in the ventral hippocampus expresses CHRNA2, and indicates that this population may be necessary and sufficient for the establishment of the theta rhythm (2-8 Hz) in the Local Field Potential of anesthetized mice. All of these studies were guided by the same strategy of characterizing and studying the role of a genetically defined subpopulation of cells, and they demonstrate the different ways in which this approach can generate new discoveries.

The dual orexin/hypocretin receptor antagonist, almorexant, in the ventral tegmental area attenuates ethanol self-administration

Recent studies have implicated the hypocretin/orexinergic system in reward-seeking behavior. Almorexant, a dual orexin/hypocretin R1 and R2 receptor antagonist, has proven effective in preclinical studies in promoting sleep in animal models and was in Phase III clinical trials for sleep disorders. The present study combines behavioral assays with in vitro biochemical and electrophysiological techniques to elucidate the role of almorexant in ethanol and sucrose intake. Using an operant self-administration paradigm, we demonstrate that systemic administration of almorexant decreased operant selfadministration of both 20% ethanol and 5% sucrose. We further demonstrate that intraventral tegmental area (VTA) infusions, but not intra substantia nigra infusions, of almorexant reduced ethanol self-administration. Extracellular recordings performed in VTA neurons revealed that orexin-A increased firing and this enhancement of firing was blocked by almorexant. The results demonstrate that orexin/hypocretin receptors in distinct brain regions regulate ethanol and sucrose mediated behaviors.

The α5 subunit regulates the expression and function of α4*-containing neuronal nicotinic acetylcholine receptors in the ventral-tegmental area

Human genetic association studies have shown gene variants in the α5 subunit of the neuronal nicotinic receptor (nAChR) influence both ethanol and nicotine dependence. The α5 subunit is an accessory subunit that facilitates α4* nAChRs assembly in vitro. However, it is unknown whether this occurs in the brain, as there are few research tools to adequately address this question. As the α4*-containing nAChRs are highly expressed in the ventral tegmental area (VTA) we assessed the molecular, functional and pharmacological roles of α5 in α4*-containing nAChRs in the VTA. We utilized transgenic mice α5+/+(α4YFP) and α5-/-(α4YFP) that allow the direct visualization and measurement of α4-YFP expression and the effect of the presence (α5+/+) and absence of α5 (-/-) subunit, as the antibodies for detecting the α4* subunits of the nAChR are not specific. We performed voltage clamp electrophysiological experiments to study baseline nicotinic currents in VTA dopaminergic neurons. We show that in the presence of the α5 subunit, the overall expression of α4 subunit is increased significantly by 60% in the VTA. Furthermore, the α5 subunit strengthens baseline nAChR currents, suggesting the increased expression of α4* nAChRs to be likely on the cell surface. While the presence of the α5 subunit blunts the desensitization of nAChRs following nicotine exposure, it does not alter the amount of ethanol potentiation of VTA dopaminergic neurons. Our data demonstrates a major regulatory role for the α5 subunit in both the maintenance of α4*-containing nAChRs expression and in modulating nicotinic currents in VTA dopaminergic neurons. Additionally, the α5α4* nAChR in VTA dopaminergic neurons regulates the effect of nicotine but not ethanol on currents. Together, the data suggest that the α5 subunit is critical for controlling the expression and functional role of a population of α4*-containing nAChRs in the VTA.

The ventral striatum of the Syrian hamster

The Syrian hamster, Mesocricetus auratus, was first used in laboratory experiments some fifty years ago in the Middle East, from animals captured in the wild. 1 Since then the Syrian hamster has been domesticated and used extensively in laboratory studies of motivation, includuing reproduction, feeding, aggression and circadian behaviors. 2 In comparison to the rat, the male Syrian hamster is a solitary animal known for its territorial aggression, photoperiodic mating and hoarding behaviors. Many neural circuits controlling reproductive behaviors are now known. 3 While these motivated behaviors have been demonstrated to be regulated by endocrine status there is increasing evidence that dopamine within the nucleus accumbens conveys the rewarding tone of sexual motivation

Differential expression of NADPH-diaphorase between electrophysiologically-defined classes of pyramidal neurons in rat ventral subiculum, in vitro

The subiculum is the major output region of the hippocampal formation. We have studied pyramidal neurons in slices of rat ventral subiculum to determine if there is a correlation between nicotinamide adenine dinucleotide phosphate-diaphorase (NADPH-d) activity and electrophysiological phenotype. The majority of NADPH-d-positive pyramidal neurons were found in the superficial cell layer (i.e. nearest to the hippocampal fissure) of the subiculum and appreciable NADPH-d activity was absent from pyramidal neurons in area CA1. This distribution of NADPH-d activity was mimicked by that of immunoreactivity for the neuronal isoform of nitric oxide synthase. Subicular pyramidal neurons were classified, electrophysiologically, as intrinsically burst-firing or regular spiking. After electrophysiological characterization, neurons were filled with Neurobiotin and revealed using fluorescence immunocytochemistry. The slices containing these neurons were also processed for NADPH-d. NADPH-d activity was found in six out of eight regular spiking neurons but was not found in any of 13 intrinsically burst-firing neurons (P=0.0008, Fisher's Exact Test). We conclude that in rat ventral subiculum, NADPH-d activity is present in a proportion of pyramidal neurons and indicates the presence of the neuronal isoform of nitric oxide synthase. Furthermore, amongst pyramidal neurons, NADPH-d activity is distributed preferentially to those with the regular spiking phenotype. The distribution of regular spiking neurons suggests that they may not be present to the same extent in all subicular output pathways. Thus, the actions of nitric oxide may be relatively specific to particular hippocampal connections.

mRNA and microRNA analysis reveals modulation of biochemical pathways related to addiction in the ventral tegmental area of methamphetamine self-administering rats

Background Methamphetamine is a highly addictive central nervous system stimulant with increasing levels of abuse worldwide. Alterations to mRNA and miRNA expression within the mesolimbic system can affect addiction-like behaviors and thus play a role in the development of drug addiction. While many studies have investigated the effects of high-dose methamphetamine, and identified neurotoxic effects, few have looked at the role that persistent changes in gene regulation play following methamphetamine self-administration. Therefore, the aim of this study was to identify RNA changes in the ventral tegmental area following methamphetamine self-administration. We performed microarray analyses on RNA extracted from the ventral tegmental area of Sprague–Dawley rats following methamphetamine self-administration training (2 h/day) and 14 days of abstinence. Results We identified 78 miRNA and 150 mRNA transcripts that were differentially expressed (fdr adjusted p < 0.05, absolute log2 fold change >0.5); these included genes not previously associated with addiction (miR-125a-5p, miR-145 and Foxa1), loci encoding receptors related to drug addiction behaviors and genes with previously recognized roles in addiction such as miR-124, miR-181a, DAT and Ret. Conclusion This study provides insight into the effects of methamphetamine on RNA expression in a key brain region associated with addiction, highlighting the possibility that persistent changes in the expression of genes with both known and previously unknown roles in addiction occur.

Novel flutamide regulated genes in the rat ventral prostate: differential modulation of their expression by castration and flutamide treatments

Aim: To identify flutamide regulated genes in the rat ventral prostate. Methods: Total RNA from ventral prostates control and flutamide treated rats were isolated. Differentially expressed transcripts were identified using display reverse transcriptase polymerase chain reaction. The effect of castration on the expression of regulated transcripts was studied. Results: We have identified beta 2-microglobulin, cytoplasmic FMR1 protein 2 and pumilio 1 as flutamide induced and spermine binding protein and ribophorin II as flutamide targets in the rat ventral prostate. Although flutamide treatment caused an induction of pumilio I mRNA, had no effect. Conclusion: Castration and flutamide treatments exert differential effects on gene expression. might also have direct AR independent effects, which might have implications in the emergence of androgen dent prostate cancer and the failure of flutamide therapy.

Cambios en las sinapsis del hipocampo de rata inducidos por el receptor de neurokinina 3 (NK3-R)

Mediante Western blot y cultivos celulares, en el presente trabajo se han observado las variaciones en el número de espinas dendríticas y sinapsis en neuronas del hipocampo de ratas macho de tres meses de edad, cuando se activa o se inhibe el receptor de neurokinina 3 (NK3-R) mediante drogas agonistas o antagonistas. Se ha visto que el gen de este receptor tiene una menor expresión en ratas muy ansiosas en comparación con las poco ansiosas, por lo que se pretende estudiar las implicaciones que pueda tener esta proteína en el trastorno de ansiedad.

Efeitos da suplementação oral com L-arginina e L-glutamina sobre a próstata ventral de ratos submetidos à irradiação

O objetivo deste trabalho foi verificar o possível efeito protetor da L-glutamina e da L-arginina sobre a próstata ventral de ratos quando administradas por gavagem. Procurou-se simular as condições clinicas de pacientes submetidos à radioterapia pélvica tendo como órgão alvo outro órgão pélvico que não a próstata. Foram analisados os efeitos desta irradiação sobre a próstata considerando este órgão como normal. Foram utilizados ratos Wistar divididos em quatro grupos: Controle, animais não submetidos à irradiação (n= 10); Irradiado, submetidos à irradiação abdominal e sem suplementação adicional de aminoácido por 21 dias (n= 10); Irradiado + Lglutamina, submetidos à irradiação abdominal e com suplementação adicional de L- glutamina por 21 dias (n= 10); e Irradiado + L-arginina, submetidos à irradiação abdominal e com suplementação adicional de L- arginina por 21 dias (n= 9). Os grupos foram mantidos em condições padrão de laboratório durante todas as etapas do experimento. Os animais submetidos à irradiação abdominal receberam uma dose única de 1000 cGy no dia 8 da experimentação. A Lglutamina e a L-arginina foram dissolvidas em água destilada e administrada por gavagem através da agulha IC-810. As próstatas foram removidas e processadas para inclusão em parafina. Foram estudados os seguintes parâmetros: estrutura acinar (área dos ácinos e altura do epitélio) e colágeno analisados por métodos morfométricos e peso corporal. O ganho de peso nos grupos suplementados foi significativamente maior se comparado ao grupo irradiado. Houve redução da altura do epitélio no grupo irradiado quando comparado ao controle. A altura do epitélio no grupo suplementado com L-arginina foi significativamente maior do que nos grupos irradiado e suplementado com L-glutamina. Houve diminuição, de aproximadamente 18%, da área dos ácinos no grupo suplementado com L-glutamina. Já no grupo suplementado com Larginina o valor foi similar ao do controle. O efeito da L-glutamina sobre o parênquima prostático foi o de manter proporcionalmente o colágeno, preservando a integridade da matriz extracelular. No grupo suplementado com L-arginina, apesar da discreta redução na distribuição proporcional de colágeno este também manteve índices semelhantes ao do controle. A radiação abdominal promoveu algumas modificações estruturais na próstata ventral de ratos. Essas modificações podem ser parcialmente prevenidas pela suplementação oral com L-glutamina e de L-arginina.

Análise molecular e morfométrica da próstata ventral de ratos injetados com leptina

O objetivo deste estudo foi avaliar o efeito da administração de leptina no lobo ventral da próstata de ratos adultos. Vinte ratos Wistar machos e adultos foram divididos em 2 grupos: L - animais foram injetados com 50 μL diária de leptina (8 μg / 100 g PC, subcutânea) durante quatro dias e C - animais receberam o mesmo volume de solução salina. Perfil lipídico e níveis séricos de testosterona foram avaliados. O lobo ventral da próstata foi processado para análise histomorfométrica. Expressão dos genes da aromatase, receptor de andrógeno, receptores de estrógeno (α e β) e as isoformas dos receptores de leptina longa (Ob-Rb) e curta (Ob-Ra) foram avaliados por PCR em tempo real. Proliferação celular foi avaliada por imuno-histoquímica com PCNA. Os dados foram expressos como média  erro padrão e analisados pelo teste t de Student. Níveis séricos de colesterol aumentaram (C = 39,7 4,2; L = 55,2 4,2, mg / dL, P ≤ 0,02) e de testosterona (C = 1,6 0,43; L = 0,6 0,15, ng / dL, P ≤ 0,03) diminuíram no grupo L. A análise histomorfométrica mostrou uma redução na densidade de células (C = 8868 242; L = 8.211 210, mm2; P ≤ 0,04), na área total (C = 0,24 0,026; L = 0,10 0,009, mm2; P ≤ 0,001) e na área interna dos ácinos (C = 0,16 0,009; L = 0,08 0,006, mm2; P ≤ 0,0002). Por outro lado, houve um aumento na altura do epitélio (C = 17,3 0,3; L = 22,8 0,2 m, P ≤ 0,0001) e no número de ácinos (C = 7,0 0,2; L = 8,7 0,1, mm2; P ≤ 0,0002). As análises histomorfométrica juntamente com os resultados imuno-histoquímicos para PCNA sugerem que a leptina aumenta a proliferação celular. Em relação à expressão gênica, o tratamento de leptina aumentou a expressão de todos os genes, mas ER-α, em mais de 200 vezes em comparação com a expressão no grupo C. Em conclusão, neste trabalho mostramos que a leptina tem um efeito direto sobre a próstata de ratos adultos levando a um aumento na proliferação celular e na expressão gênica da aromatase, receptor de androgênio, nas isoformas dos receptores de leptina e receptores de estrogênios alfa e beta que são importantes para a fisiologia normal do tecido prostático

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.