Papel do bloqueio dos receptores NMDA e da ativação dos receptores GABAA na manifestação dos déficits neurocomportamentais decorrentes da exposição ao etanol durante o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação

A exposição gestacional ao etanol produz um amplo espectro de defeitos neurocomportamentais que podem persistir ao longo da vida. Dentre os distúrbios mais comumente observados estão o transtorno do déficit de atenção e hiperatividade (TDAH) e os déficits de aprendizado e memória. Apesar da grande quantidade de estudos, os mecanismos envolvidos com a manifestação destes transtornos permanecem pouco conhecidos. Estudos em roedores vêm demonstrando que o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação é critico para o aparecimento destas alterações comportamentais. Durante este período, que é caracterizado por intensa sinaptogênese, a neurotoxicidade do etanol vem sendo atribuída ao bloqueio dos receptores glutamatérgicos do tipo N-metil-D-aspartato (NMDA) e hiperativação dos receptores do ácido gama-aminobutírico do subtipo A (GABAA). Tendo em vista que ao longo do desenvolvimento estes receptores diferem em relação a função e distribuição espaço-temporal, neste estudo avaliamos a contribuição relativa do bloqueio dos receptores NMDA e hiperativação dos receptores GABAA durante o período equivalente ao terceiro trimestre de gestação para a manifestação da hiperatividade locomotora e para os distúrbios de aprendizado e memória de camundongos pré-púberes. Para tanto, este estudo foi realizado em duas etapas. Na primeira, investigamos os efeitos da exposição isolada ao bloqueador NMDA MK801 (MK) e ao agonista GABAA muscimol (MU). Para tanto, em dias alternados do segundo dia pós-natal (PN2) a PN8, os animais receberam uma injeção intraperitoneal de Salina (SAL), MK nas doses de 0,1, 0,3 ou 0,5 mg/kg ou de MU nas doses de 0,1 0,3 ou 0,5 mg/kg. Na segunda etapa investigamos os efeitos da administração simultânea de MK (0,1mg/kg) e MU (doses 0,02, 0,1 ou 0,5 mg/kg). Em PN25, a atividade locomotora foi automaticamente avaliada por 15 min no teste de campo aberto. Em PN31 e PN32, o aprendizado e memória foi avaliado no teste da esquiva passiva inibitória. Em relação aos resultados da exposição isolada a cada uma das drogas, apenas o tratamento com MK promoveu um aumento dose dependente na atividade locomotora. No teste da esquiva passiva inibitória, os animais expostos as maiores doses de MK e MU apresentaram déficits de aprendizado e memória. Em relação aos resultados da exposição combinada de MK e MU, não foram observadas diferenças significativas entre os grupos na atividade locomotora. Na esquiva passiva inibitória, a administração simultânea de MK e MU, em doses que administradas isoladamente não tiveram efeito, promoveu prejuízos de aprendizado e memória. Nossos resultados sugerem que, enquanto a hiperatividade locomotora está associada apenas com o bloqueio dos receptores NMDA, os déficits de aprendizado e memória podem ser produto de uma ação sinergista do etanol nos dois receptores.

Respostas cardiovasculares e na ingestão de água e NaCl hipertônico em ratos com doença periodontal tratados com agonista GABAA no núcleo parabraquial lateral

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

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)

Efeitos da bicuculina em diferentes estruturas cerebrais no processamento da memória em ratos

Diversos estudos sugerem que os receptores inibitórios GABAérgicos do tipo A estão envolvidos no processamento da memória. Para examinar o papel dos receptores GABAA na consolidação da memória, ratos foram implantados bilateralmente com cânulas na região CA1 do hipocampo, córtex entorrinal, córtex parietal posterior e núcleo basolateral da amígdala, e treinados na tarefa de esquiva inibitória. Em diferentes tempos depois do treino, o antagonista dos receptores GABAA - bicuculina - foi infundido nas estruturas acima mencionadas. A bicuculina facilitou a memória quando infundida imediatamente após o treino (0h) no hipocampo, córtex entorrinal e córtex parietal posterior; 1,5h no hipocampo; 3h no córtex entorrinal e no córtex parietal. Nos tempos mais tardios da consolidação da memória (4,5h e 6h) não houve facilitação. A bicuculina não teve efeito na memória quando administrada na amígdala em nenhum dos tempos. Nossos dados sugerem que os receptores GABAérgicos inibem os primeiros momentos da consolidação da memória de longa duração no hipocampo, córtex entorrinal e córtex posterior, mas não nos tempos mais tardios.

Efeitos da desnutrição protéica sobre o metabolismo cerebral e sistemas glutamatérgico e GABAérgico sob condições de excitotoxicidade em SNC de ratos wistar

Para um adequado funcionamento do SNC, são necessárias complexas interações entre os sistemas de neurotransmissão inibitório e excitatório. Desequilíbrios nos sistemas, e/ou na sua interação, podem acarretar comprometimentos neuropsiquiátricos. Várias etapas do desenvolvimento ontogenético cerebral, incluindo proliferação e migração neuronal, crescimento cerebral e mielinização, astrocitogênese e morte celular programada, são alteradas pela desnutrição protéica. Alterações no sistema glutamatérgico decorrentes de desnutrição, padrões de desenvolvimento afetados no sistema GABAérgico como a atividade da glutamato descarboxilase (GAD) e mRNA de subunidades de receptores GABAA , alterações nas reações a fármacos envolvendo o sistema GABAérgico, além de estudos epidemiológicos que apontam para a maior incidência de doenças neuropsiquiátricas em populações desnutridas precocemente e, ainda, os transtornos nas complexas interações entre células neuronais e gliais, que acompanham o desenvolvimento destas patologias, levantam questionamentos sobre as implicações da desnutrição sobre o metabolismo cerebral e parâmetros inibitórios e excitatórios sob condições de excitotoxicidade. Considerando estes aspectos, investigou-se a sensibilidade a drogas convulsivantes agindo sobre os sistemas glutamatérgico (ácido quinolínico) e GABAérgico (picrotoxina), assim como se procurou detectar interferências provocadas pela desnutrição protéica gestacional e pós-natal, e/ou drogas em um dos parâmetros, que, além da biossíntese, liberação, interação com receptores, determina uma neurotransmissão eficiente, qual seja: na inativação dos dois principais neurotransmissores excitatório e inibitório, glutamato e GABA, respectivamente, por meio da captação mediada por transportadores localizados nas membranas neuronais e gliais de córtex e hipocampo de ratos em desenvolvimento, assim como parâmetros ontogenéticos ligados ao transporte de GABA. A sensibilidade à picrotoxina foi avaliada ainda segundo parâmetros metabólicos, envolvendo o metabolismo da glicose e do acetato, procurando detectar interações neurônio-glia na resposta à droga, assim como a ocorrência de peroxidação lipídica, dado o seu envolvimento no processo convulsivante. Considerando que o acetato é metabolizado predominantemente pelos astrócitos, células que têm importante papel no fluxo de substratos energéticos aos neurônios, a sua oxidação foi avaliada em fatias de córtex cerebral de ratos adultos, frente a diferentes concentrações extracelulares de potássio. A desnutrição acarretou menor sensibilidade à ação convulsivante do ácido quinolínico, em ratos de 25 dias de idade, excluindo alterações na captação de glutamato como mecanismo envolvido, uma vez que este parâmetro não foi afetado pela desnutrição e/ou droga. Contrariamente, a desnutrição induziu maior sensibilidade à ação convulsivante da picrotoxina, em ratos de 25 dias, o que pode estar relacionado à maior captação de GABA por fatias de córtex cerebral e hipocampo evidenciadas no grupo desnutrido. A desnutrição alterou o perfil ontogenético da captação de GABA por fatias de córtex cerebral e também o perfil inibitório da β-alanina (inibidor de GAT-3), dando suporte à hipótese de que a maior captação de GABA em ratos desnutridos em desenvolvimento seja devida predominantemente a este transportador. A maior sensibilidade à picrotoxina no grupo desnutrido também foi evidenciada pelo maior estímulo à oxidação da glicose em fatias de córtex cerebral (que também é idade dependente) e peroxidação lipídica. Enquanto em ratos imaturos a administração de uma única dose de picrotoxina mostrou a maior susceptibilidade de ratos desnutridos, no procedimento de “kindling” químico pela picrotoxina em ratos em desenvolvimento, a susceptibilidade mostrou-se sexo e tratamento nutricional dependente. A picrotoxina estimulou a oxidação do acetato a CO2, mas não a da glicose em período precoce pós picrotoxina (24 horas) em fatias de córtex e hipocampo de ratos de 25 dias, indicando o envolvimento astrocitário na resposta ao agente convulsivante, independente do tratamento nutricional. A administração crônica de picrotoxina acarretou estímulo à oxidação da glicose em fatias de córtex de ratos desnutridos, mostrando efeito tempo e tratamento nutricional-dependente sobre o metabolismo da glicose, sem alteração da oxidação do acetato. Altas concentrações de potássio extracelular aumentaram a oxidação do acetato em fatias de córtex cerebral, em função da redução intracelular de sódio em ratos controle e desnutridos adultos; o agravamento do déficit nutricional exacerbou a oxidação do acetato em fatias de cerebelo. A desnutrição pré e pós-natal afeta respostas envolvendo os sistemas GABAérgico e glutamatérgico em situações de excitotoxicidade, provocada por antagonista de receptor GABAA, picrotoxina e por hiperestimulador do sistema glutamatérgico, ácido quinolínico, em ratos em desenvolvimento, assim como parâmetros ontogenéticos ligados ao transporte de GABA. A severidade da restrição nutricional é fator determinante da exacerbação do estímulo à oxidação do acetato. Além do mais, a desnutrição parece afetar a interação neurônio-glia em condições de excitotoxicidade.

Efeitos cardiovasculares e na ingestão de NaCl e água induzida pela injeção de trans-4-aminocrotonic acid (TACA) no núcleo parabraquial lateral (NPBL) de ratos

Pós-graduação em Ciências Fisiológicas - FOA

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)

BASES NEUROBIOLOGICAS DE LA FORMACION DE MEMORIAS TRAUMATICAS EN MODELOS ANIMALES: APROXIMACIÓN FARMACOLOGICA PARA SU REVERSION

La hipótesis de la reconsolidación propone que una memoria consolidada entra nuevamente en un estado lábil seguido por un nuevo proceso de estabilización dependiente de síntesis de proteínas, definido como reconsolidación. Durante el proceso de desestabilización, la traza puede actualizarse incorporando nueva información ajustándose a nuevas exigencias ambientales. Esta visión le otorga a la memoria una propiedad flexible y dinámica, contrariamente a lo sugerido por la clásica teoría de la consolidación que definía el trazo de memoria como algo inflexible e inmutable. La reconsolidación de la memoria consta de dos fases: un proceso de labilización o desestabilización, seguido de una fase de re-estabilización. Evidencias recientes de nuestro laboratorio sugieren que la ocurrencia de un estado emocional negativo, como el generado por un evento traumático (estrés) reduce la vulnerabilidad de la traza durante la evocación, es decir la memoria bajo estas condiciones se vuelve resistente a la interferencia y disminuye las probabilidades de la ocurrencia de la reconsolidación. La abstinencia al etanol genera un estado emocional negativo de características similares al generado por estrés en el complejo basolateral de la Amígdala (BLA). El presente proyecto está dirigido a estudiar los mecanismos neurobiológicos implicados en la memoria resistente, en dos áreas cerebrales críticamente involucradas en la memoria de miedo contextual: BLA y el hipocampo dorsal (HD). Se verificará la reactividad a los agentes interferentes (Midazolam y Propranolol) sobre la reconsolidación tanto en animales estresados como en abstinentes. Además, estudiaremos la expresión de las subunidades de receptores NMDA y GABA-A en las áreas mencionadas. Además nos proponemos re-establecer la capacidad dinámica de la traza con herramientas farmacológicas como la infusión local de un agonista parcial de receptores NMDA. Bajo este esquema hipotético, este tratamiento permitirá re-establecer las propiedades biológicas que definen el proceso de labilización/reconsolidación, con la recuperación de la vulnerabilidad a los agentes interferentes de esta fase ante la presentación del recordatorio. En síntesis, proponemos que los cambios originados por la instauración de un estado emocional negativo modelan la dinámica de la memoria resultante al momento de la evocación. Listado de abreviaturas usadas: BLA: Complejo basolateral de la amígdala HD: hipocampo dorsal R-NMDA: receptores NMDA R-GABAA: receptores GABAA MDZ: Midazolam PROP: propranolol DCS: d-cycloserina

GABAA and NMDA receptors contribute to synaptic integration in lateral amygdala neurons

In classical fear conditioning a neutral conditioned stimulus (CS), is paired with an aversive unconditioned stimulus (US). The CS thereby acquires the capacity to elicit a fear response. This type of associative learning is thought to require co-activation of principal neurons in the lateral nucleus of the amygdala (LA) by two sets of synaptic inputs...

GABAa receptors contribute to synaptic integration in lateral amygdala neurons

In classical fear conditioning a neutral conditioned stimulus (CS) such as a tone, is paired with an aversive unconditioned stimulus (US) such as a shock. The CS thereby acquires the capacity to elicit a fear response. This type of associative learning is thought to require co-activation of principle neurons in the lateral nucleus of the amygdala (LA) by two sets of synaptic inputs, a weak CS and a strong US...

GABAAα1 and GABAAρ1 subunits are expressed in cultured human RPE cells and GABAA receptor agents modify the intracellular calcium concentration.

Purpose: Gamma-aminobutyric acid A (GABAA) receptors (GABAARs), which are ionotropic receptors involving chloride channels, have been identified in various neural (e.g., mouse retinal ganglion cells) and nonneural cells (e.g., mouse lens epithelial cells) regulating the intracellular calcium concentration ([Ca(2+)]i). GABAAR β-subunit protein has been isolated in the cultured human and rat RPE, and GABAAα1 and GABAAρ1 mRNAs and proteins are present in the chick RPE. The purpose of this study was to investigate the expression of GABAAα1 and GABAAρ1, two important subunits in forming functional GABAARs, in the cultured human RPE, and further to explore whether altering receptor activation modifies [Ca(2+)]i. Methods: Human RPE cells were separately cultured from five donor eye cups. Real-time PCR, western blots, and immunofluorescence were used to test for GABAAα1 and GABAAρ1 mRNAs and proteins. The effects of the GABAAR agonist muscimol, antagonist picrotoxin, or the specific GABAAρ antagonist 1,2,5,6-tetrahydropyridin-4-yl) methylphosphinic acid (TPMPA) on [Ca(2+)]i in cultured human RPE were demonstrated using Fluo3-AM. Results: Both GABAAα1 and GABAAρ1 mRNAs and proteins were identified in cultured human RPE cells; antibody staining was mainly localized to the cell membrane and was also present in the cytoplasm but not in the nucleus. Muscimol (100 μM) caused a transient increase of the [Ca(2+)]i in RPE cells regardless of whether Ca(2+) was added to the buffer. Muscimol-induced increases in the [Ca(2+)]i were inhibited by pretreatment with picrotoxin (300 μM) or TPMPA (500 μM). Conclusions: GABAAα1 and GABAAρ1 are expressed in cultured human RPE cells, and GABAA agents can modify [Ca(2+)]i.

GABAa Receptor Mediated Signalling in the Brain: Inhibition, Shunting and Excitation

Within central nervous system, the simple division of chemical synaptic transmission to depolarizing excitation mediated by glutamate and hyperpolarizing inhibition mediated by γ-amino butyric acid (GABA), is evidently an oversimplification. The GABAa receptor (GABAaR) mediated responses can be of opposite sign within a single resting cell, due to the compartmentalized distribution of cation chloride cotransporters (CCCs). The K+/Cl- cotransporter 2 (KCC2), member of the CCC family, promotes K+ fuelled Cl- extrusion and sets the reversal potential of GABA evoked anion currents typically slightly below the resting membrane potential. The interesting ionic plasticity property of GABAergic signalling emerges from the short-term and long-term alterations in the intraneuronal concentrations of GABAaR permeable anions (Cl- and HCO3-). The short-term effects arise rapidly (in the time scale of hundreds of milliseconds) and are due to the GABAaR activation dependent shifts in anion gradients, whereas the changes in expression, distribution and kinetic regulation of CCCs are underlying the long-term effects, which may take minutes or even hours to develop. In this Thesis, the differences in the reversal potential of GABAaR mediated responses between dopaminergic and GABAergic cell types, located in the substantia nigra, were shown to be attributable to the differences in the chloride extrusion mechanisms. The stronger inhibitory effect of GABA on GABAergic neurons was due to the cell type specific expression of KCC2 whereas the KCC2 was absent from dopaminergic neurons, leading to a less prominent inhibition brought by GABAaR activation. The levels of KCC2 protein exhibited activity dependent alterations in hippocampal pyramidal neurons. Intense neuronal activity, leading to a massive release of brain derived neurotrophic factor (BDNF) in vivo, or applications of tyrosine receptor kinase B (TrkB) agonists BDNF or neurotrophin-4 in vitro, were shown to down-regulate KCC2 protein levels which led to a reduction in the efficacy of Cl- extrusion. The GABAergic transmission is interestingly involved in an increase of extracellular K+ concentration. A substantial increase in interstitial K+ tends to depolarize the cell membrane. The effects that varying ion gradients had on the generation of biphasic GABAaR mediated responses were addressed, with particular emphasis on the novel idea that the K+/Cl- extrusion via KCC2 is accelerated in response to a rapid accumulation of intracellular Cl-. The KCC2 inhibitor furosemide produced a large reduction in the GABAaR dependent extracellular K+ transients. Thus, paradoxically, both the inefficient KCC2 activity (via increased intracellular Cl-) and efficient KCC2 activity (via increased extracellular K+) may promote excitation.

Tonic current through GABAA receptors and hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated channels modulate resonance properties of rat subicular pyramidal neurons

The subiculum, considered to be the output structure of the hippocampus, modulates information flow from the hippocampus to various cortical and sub-cortical areas such as the nucleus accumbens, lateral septal region, thalamus, nucleus gelatinosus, medial nucleus and mammillary nuclei. Tonic inhibitory current plays an important role in neuronal physiology and pathophysiology by modulating the electrophysiological properties of neurons. While the alterations of various electrical properties due to tonic inhibition have been studied in neurons from different regions, its influence on intrinsic subthreshold resonance in pyramidal excitatory neurons expressing hyperpolarization-activated cyclic nucleotide-gated (HCN) channels is not known. Using pharmacological agents, we show the involvement of alpha 5 beta gamma GABA(A) receptors in the picrotoxin-sensitive tonic current in subicular pyramidal neurons. We further investigated the contribution of tonic conductance in regulating subthreshold electrophysiological properties using current clamp and dynamic clamp experiments. We demonstrate that tonic GABAergic inhibition can actively modulate subthreshold properties, including resonance due to HCN channels, which can potentially alter the response dynamics of subicular pyramidal neurons in an oscillating neuronal network.

Estudio de la mejora de la precisión en los receptores GPS

El presente proyecto analiza la tecnología utilizada por los sistemas GNSS, su funcionamiento y composición. Estudia varios sistemas GPS comerciales sus características y protocolos utilizados y diferentes programas, para el análisis, gestión y visualización de los datos asociados. El proyecto se centra en estudiar posibles métodos que mejoran la precisión de posicionamiento obtenida por los receptores GPS y propone, después de las correspondientes pruebas, dos métodos basados en DGPS con los que se han obtenido precisiones de unos pocos centímetros.