Το αιμορραγικό shock (H/S) έχει δειχθεί πως προκαλεί οξειδωτικό stress (OS) σε διάφορους ιστούς λόγω της υπερπαραγωγής ελευθέρων ριζών οξυγόνου στη φάση της επαναιμάτωσης και επίσης σχετίζεται με την ανάπτυξη ενδοτοξιναιμίας. Επίσης, το είδος της καταστολής που χρησιμοποιείται στις Μονάδες Εντατικής Θεραπείας (ΜΕΘ) έχει επίπτωση στη νοσηρότητα και τη θνητότητα των ασθενών. Η κλονιδίνη, ένας α2-αδρενεργικός αγωνιστής, που έχει χρησιμοποιηθεί τόσο περιεγχειρητικά όσο και για καταστολή στη ΜΕΘ, φαίνεται πως ασκεί προστατευτική δράση σε μοντέλα ισχαιμίας/επαναιμάτωσης. Σκοπός: Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η εκτίμηση της επίδρασης της προχορήγησης κλονιδίνης στο οξειδωτικό φορτίο στο έντερο, το ήπαρ και τους πνεύμονες και στην ανάπτυξη ενδοτοξιναιμίας στην πυλαία και συστηματική κυκλοφορία σε επίμυες που υποβλήθηκαν σε σημαντικού βαθμού H/S. Υλικό και Μέθοδος: Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε 64 επίμυες και αποτελείται από δύο σκέλη: ένα για τον προσδιορισμό του οξειδωτικού φορτίου και ένα για τη μέτρηση της ενδοτοξίνης. Σε κάθε σκέλος, τα ζώα μοιράστηκαν σε 4 ομάδες: (1) ομάδα ελέγχου (Sham), όπου τα ζώα καθετηριάστηκαν χωρίς να πραγματοποιηθεί αφαίμαξη, (2) ομάδα H/S (H/S) και δύο ομάδες στις οποίες προχορηγήθηκε κλονιδίνη, (ομάδα 3,Clonidine) και (ομάδα 4, Clonidine-H/S). Το H/S, διάρκειας μίας ώρας, στόχευε σε τιμές μέσης αρτηριακής πίεσης 30-40mmHg και ολοκληρώθηκε με επαναχορήγηση του απολεσθέντος αίματος. Τρεις ώρες μετά την αναζωογόνηση, το οξειδωτικό φορτίο εκτιμήθηκε με δύο μεθόδους: (α) τη μέτρηση των οργανικών υδροϋπεροξειδίων (LOOHs) και (β) τη μέτρηση της ρίζας του υπεροξειδίου (O2.-) στο έντερο, στο ήπαρ και τους πνεύμονες ενώ για τη μέτρηση της ενδοτοξίνης, ελήφθησαν δείγματα αίματος από την πυλαία φλέβα και την αορτή. Αποτελέσματα: Οι επίμυες που υπεβλήθησαν σε H/S παρουσίασαν στατιστικά σημαντική αύξηση του οξειδωτικού φορτίου σε όλα τα όργανα. Η προχορήγηση κλονιδίνης προκάλεσε μείωση της παραγωγής LOOHs μετά από H/S στο έντερο (Ρ<0.001), στο ήπαρ (Ρ<0.05) και τους πνεύμονες (Ρ<0.05), σε σχέση με την ομάδα H/S. Επίσης, η ομάδα Clonidine-H/S παρουσίασε μειωμένο ρυθμό παραγωγής του O2.- σε σχέση με την ομάδα H/S, στο έντερο (P< 0.001), στο ήπαρ (P< 0.001) και τους πνεύμονες (Ρ<0.005). Τέλος, όσον αφορά τα επίπεδα ενδοτοξίνης, βρέθηκαν στατιστικά σημαντικά αυξημένα μετά από H/S τόσο στην πυλαία (Ρ<0.05), όσο και στη συστηματική (Ρ<0.001) κυκλοφορία, ενώ η προχορήγηση κλονιδίνης οδήγησε σε μείωση της ενδοτοξίνης και στις δύο κυκλοφορίες (πυλαια: Ρ<0.05 και συστηματική: Ρ<0.001) σε σχέση με την ομάδα H/S. Συμπέρασμα: Στην παρούσα μελέτη βρέθηκε για πρώτη φορά ότι η κλονιδίνη ασκεί αντιοξειδωτική δράση στο έντερο, στο ήπαρ και στους πνεύμονες όταν χορηγείται προ του H/S, το οποίο, ως γνωστόν, προκαλεί σημαντικού βαθμού OS σε αυτά τα όργανα. Μάλιστα, αυτό εκτιμήθηκε για πρώτη φορά σε μοντέλο H/S με την εφαρμογή μιας νέας άμεσης και ποσοτικής μεθόδου προσδιορισμού του O2.-. Τα αποτελέσματα αυτά αποκτούν ιδιαίτερη σημασία, καθώς το επαγόμενο από σοβαρή αιμορραγία OS ενέχεται στην παθογένεια του MODS (Multiple Organ Dysfunction Syndrome). Επιπλέον, η κλονιδίνη περιόρισε την επαγόμενη από το H/S ενδοτοξιναιμία, γεγονός που μπορεί να αποδοθεί, τουλάχιστον μερικώς στην αντιοξειδωτική της δράση στον εντερικό βλεννογόνο. Αυτή η παρατηρούμενη μείωση της ενδοτοξιναιμίας, ενδέχεται να συμβάλλει με τη σειρά της στο μειωμένο OS στα όργανα. Αν και τα αποτελέσματα πειραματικών μελετών σε ζώα δεν μπορούν πάντα να αναχθούν σε συμπεράσματα που αφορούν τους ανθρώπους, αυτή η μελέτη συνηγορεί υπέρ της χρήσης της κλονιδίνης σαν συμπληρωματικό αναισθητικό παράγοντα εκλογής σε ασθενείς επιρρεπείς σε απώλεια αίματος, με στόχο την άμβλυνση των παθοφυσιολογικών επιπτώσεων του H/S που μπορούν να οδηγήσουν σε MODS. / Hemorrhagic shock (H/S) leads to the development of oxidative stress (OS) as a result of the excessive production of reactive oxygen species (ROS) in various tissues during reperfusion. Likewise, ischemia and ROS are believed to compromise the integrity of the intestinal barrier, resulting in endotoxemia. Moreover, it is now clear that the choice of sedation in ICU (Intensive Care Unit) patients affects their outcome. The a2-adrenergic agonist clonidine that is used as an adjunct to anesthesia, as well as in the ICU setting, has been shown to exert protective effects in models of ischemia/reperfusion injury. Aim of the study: To test the effect of clonidine pre-treatment of rats in the H/S-induced OS in the gut, liver and lung tissues and endotoxemia as well. Materials and Methods: The study consisted of two arms (64 rats): one for the measurement of the oxidative load in the organs and one for the measurement of endotoxin. Four animal groups (n=8 per group) were used for each arm (Sham, Clonidine, H/S and Clonidine-H/S group). The duration of Η/S was one hour, targeting to a mean arterial pressure of 30-40mmHg, at the end of wich rats were rescusitated by reinfusion of the shed blood. Three hours after rescusitation, the oxidative load was estimated with the measurement of lipid hydroperoxides (LOOHs) and superoxide radical (O2.- ) production in the liver, gut and lungs of the animals, while the levels of endotoxin were determined in both the systemic and portal circulation. Results: Rats subjected to H/S exerted increase in the oxidative load in all the tested organs. Clonidine pre-treatment resulted in a statistically significant reduction of LOOHs production after H/S in the gut (P < 0.001), liver and lungs of the rat (P < 0.05). Rats in the Clonidine-H/S group exhibited a statistically significant reduction (P< 0.001) in the production of O2.- in the gut and liver, and to a lesser extent in the lungs ( P < 0.05) compared to H/S group. H/S induced endotoxemia in the portal and systemic circulation, whereas clonidine pre-treatment reduced the amount of endotoxin detected both in the portal (P<0.05) and systemic (P<0.01) circulation compared to H/S. Conclusion: This study documents for the first time that clonidine pre-treatment prior to H/S results in a significant reduction of the OS observed in the gut, liver and lungs of the rat. Moreover, this antioxidant effect was estimated for the first time in a model of H/S with a new, direct and quantitative method of O2.- production. These results are of great value, since the H/S-induced OS is implicated in the pathogenesis of MODS (Multiple Organ Dysfunction Syndrome). Furthermore, clonidine prevented H/S induced endotoxemia in both portal and systemic circulations, probably due to its antioxidant effect on the intestinal epithelium. The reduced endotoxemia after clonidine pre-treatment may contribute to the decreased OS observed in the liver and lungs. Although laboratory results on animals should not be easily extrapolated to humans, we believe that clonidine merit consideration as an adjunctive sedative agent of choice in patients susceptible to develop H/S, as it may prevent the development of MODS, improving likewise their outcome.

Το σελήνιο (Se) είναι σημαντικό συστατικό πολλών αντιοξειδωτικών ενζύμων. Σε μεγάλες ποσότητες, ωστόσο, είναι ιδιαίτερα τοξικό και καρκινογόνο. Σύμφωνα με προηγούμενες in vitro και in vivo μελέτες του εργαστηρίου μας, το εκχύλισμα των στύλων του Crocus sativus (κρόκος Κοζάνης) εμφανίζει σημαντική αντιοξειδωτική δράση. Σκοπός της εργασίας μας ήταν η μελέτη της επίδρασης της χορήγησης υψηλών συγκεντρώσεων σεληνιώδους νατρίου (Na2SeO3) καθώς και της χορήγησης μεθανολικού εκχυλίσματος κρόκου σε επιμέρους εγκεφαλικές περιοχές (φλοιός, μεσεγκέφαλος, παρεγκεφαλίδα) αναπτυσσόμενων επίμυων. Τα πειραματόζωα χωρίστηκαν σε τέσσερις ομάδες (n=6/ομάδα): “Se”: 20 μmol Na2SeO3/kg (υποδορίως -10η ημέρα μετά τη γέννηση τους), “CrSeCr”: 60 mg εκχυλίσματος κρόκου/kg (ενδοπεριτοναϊκώς - 9η ημέρα) 20 μmol Na2SeO3/kg (υποδορίως - 10η ημέρα)/60 mg εκχυλίσματος/kg (ενδοπεριτοναϊκώς - 12η ημέρα), “SeCrCr”: 20 μmol Na2SeO3/kg (υποδορίως - 10η ημέρα)/60 mg εκχυλίσματος κρόκου/kg (ενδοπεριτοναϊκώς - 11η και 12η ημέρα), μάρτυρες: ενέσιμα φυσιολογικός ορός στις αντίστοιχες ημέρες. Το σωματικό βάρος των ζώων καταγραφόταν ανά τακτά διαστήματα. Στους υπό μελέτη ιστούς προσδιορίστηκαν, φθορισμομετρικά, τα επίπεδα της λιπιδικής υπεροξείδωσης και φωτομετρικά η ενεργότητα της καταλάσης, η σουπεροξειδική δισμουτάση και η ικανότητα αναγωγής του σιδηρι-κατιόντος. Το σωματικό βάρος των ζώων όλων των ομάδων ήταν στατιστικώς σημαντικά μειωμένα (Se: 13,21%, CrSeCr: 13.83%, SeCrCr: 10,69%) συγκριτικά με τους μάρτυρες. Όσον αφορά στη λιπιδική υπεροξείδωση, στα ζώα που έλαβαν το Na2SeO3 τα επίπεδα της MDA αυξήθηκαν (34,83%) στον φλοιό σε σύγκριση με τους μάρτυρες. Στις ομάδες που χορηγήθηκε το εκχύλισμα του κρόκου η λιπιδική υπεροξείδωση ήταν σημαντικά ελαττωμένη (CrSeCr: 29,62%) σε σχέση με τους μάρτυρες στην περιοχή της παρεγκεφαλίδας και του μεσεγκέφαλου. Στο ήπαρ η χορήγηση του σεληνιώδους νατρίου προκάλεσε στατιστικώς σημαντική μείωση της υπεροξείδωσης λιπιδίων σε ποσοστό 47.78%, της ενεργότητας της καταλάσης και αύξηση της ικανότητας αναγωγής του σιδηρι-κατιόντος. Επιπλέον, με την χορήγηση του εκχυλίσματος του Crocus sativus παρατηρήθηκαν κάποιες μικρές αλλά σημαντικές αλλαγές, ιδιαίτερα στην περιοχή της παρεγκεφαλίδας. Συγκεκριμένα, στην παρεγκεφαλίδα η χορήγηση του εκχυλίσματος του Crocus sativus προκάλεσε στατιστικώς σημαντική αύξηση της δραστικότητας της σουπεροξειδικής δισμουτάσης, της ικανότητας αναγωγής του σιδηρι-κατιόντος και μείωση της ενεργότητας της καταλάσης. Συμπερασματικά, η χορήγηση του Na2SeO3 στους αναπτυσσόμενους επίμυες επηρέασε αρνητικά την ανάπτυξή τους και επέδρασε στην οξειδοαναγωγική ισσοροπία με ιστοειδικό τρόπο θετικά στο ήπαρ και αρνητικά στον εγκεφαλικό φλοιό. Η χορήγηση κρόκου δεν άμβλυνε αυτές τις αλλαγές ενώ επηρέασε σημαντικά παραμέτρους στην παραγκεφαλίδα του εγκεφάλου. / Selenium (Se) is an important constituent of many antioxidant enzymes. In large quantities, however, it is highly toxic and carcinogenic. According to previous in vitro and in vivo studies in our laboratory, the extract from Crocus sativus (saffron) stigmas shows significant antioxidant cerebral protection of adult and aged rodents. In this study, our aim was to study the effect of administration of high concentrations of sodium selenite (Na2SeO3) and also of the co-administration of the saffron extract in individual brain regions (cortex, midbrain, cerebellum) in developing rats, an established model of cataractogenesis. The rats were divided into four groups (n = 6/group): "Se": 20 μmol Na2SeO3/kg (subcutaneous-10th day after birth), "CrSeCr": 60 mg dry saffron extract/kg (intraperitoneally - day 9)/20 μmol Na2SeO3/kg (subcutaneous - day 10)/60 mg extract/kg (intraperitoneally – day 12), "SeCrCr": 20μmol Na2SeO3/kg (subcutaneous - day 10)/60 mg saffron extract/kg (intraperitoneally on 11th and 12th day). Control animals received normal saline injections on the respective days. The animal body weight was recorded at regular intervals. Levels of lipid peroxidation (malondialdehyde, MDA) were determined fluorimetrically and the activity of catalase, superoxide dismutase and ferric-reducing antioxidant power spectometrically in tissue homogenates. The weight of animals in all treated groups was significantly lower (Se: 13.21%, CrSeCr: 13.83%, SeCrCr: 10.69%) than that of controls. MDA levels were significanly increased (34,83%) in the cortex of the animals that received Na2SeO3 compared to controls. In the groups treated with saffron extract, the lipid peroxidation was significantly reduced (CrSeCr: 29.62%) only in the cerebellum compared with controls. In the liver the administration of sodium selenite caused statistically significant reduction of lipid peroxidation in percentage of 47.78% with concomitant decrease of catalase activity. Moreover, the administration of the saffron extract caused some small but significant changes, especially in the cerebellum. Significant increase of superoxide dismutase activity, increase of the ferric-reducing antioxidant power and decrease of catalase activity. In conclusion, administration of Na2SeO3 to developing rats negatively affected their development and affected the redox equilibrium in a region-specific way, positively in liver and negatively in the cerebral cortex. The administration of the saffron extract did not affect these changes while it beneficially changed in the cerebellum of the brain.

Ο νεογνικός χειρισμός, ένα πειραματικό μοντέλο πρώιμων εμπειριών, είναι γνωστό ότι επηρεάζει τη λειτουργία του άξονα υποθαλάμου-υπόφυσης-επινεφριδίων βελτιώνοντας την προσαρμοστικότητα, την αντιμετώπιση του στρες, τις διανοητικές ικανότητες και γενικά τις διεργασίες του εγκεφάλου που σχετίζονται με την πλαστικότητα. Προηγούμενες μελέτες έδειξαν ότι ο νεογνικός χειρισμός τροποποιεί τη σεροτονινεργική, τη ντοπαμινεργική αλλά και τη γλουταμινεργική οδό, την κύρια διεγερτική οδό στον εγκέφαλο, μέσα από εκλεκτικές επιδράσεις τόσο στους υποδοχείς NMDA όσο και στους υποδοχείς AMPA στον εγκέφαλο των επίμυων. Το σύστημα των ενδοκανναβινοειδών του εγκεφάλου, δρώντας μέσω των υποδοχέων CB1, εμπλέκεται καθοριστικά στη διατήρηση της ομοιόστασης και της ενεργειακής ισορροπίας του οργανισμού, ενώ φαίνεται να έχει «αγχολυτικό» ρόλο ρυθμίζοντας συμπεριφορές όπως η πρόσληψη τροφής, ο φόβος και το άγχος, το αίσθημα ανταμοιβής και ευφορίας. Επίσης, διαδραματίζει έναν ιδιαίτερο ρόλο στην ανάπτυξη του νευρικού συστήματος καθοδηγώντας τη δημιουργία των συνδέσεων του φλοιού με τις υποφλοιώδεις δομές. Πρόκειται για ένα δυναμικό σύστημα το οποίο δύναται να τροποποιείται με την εμπειρία, ενώ η λειτουργία του μεταβάλλεται κατά τα διάφορα αναπτυξιακά στάδια, με τις κορυφαίες αλλαγές να σημειώνονται κατά την περίοδο της εφηβείας. Σκοπός της παρούσας εργασίας ήταν να ερευνηθεί εάν ο νεογνικός χειρισμός μπορεί να επιδρά στο σύστημα των ενδοκανναβινοειδών και αν η επίδραση αυτή μπορεί να παρουσιάζεται με διαφορετικό τρόπο στην εφηβεία από την ενηλικίωση. Μελετήσαμε έτσι την έκφραση των υποδοχέων CB1 στον εγκέφαλο εφήβων και ενηλίκων επίμυων, σε περιοχές που εμπλέκονται στην αντιμετώπιση του στρες, στη μνήμη, τη μάθηση, το συναίσθημα και την ανταμοιβή, όπως ο προμετωπιαίος φλοιός, η αμυγδαλή, ο ιππόκαμπος, το ραβδωτό σώμα και ο επικλινής πυρήνας. Σύμφωνα με το παρόν πρωτόκολλο νεογνικού χειρισμού, κάθε νεογνό απομακρυνόταν από τη φωλιά για 15 λεπτά καθημερινά από την πρώτη μεταγεννητική ημέρα μέχρι τον απογαλακτισμό του, τρεις εβδομάδες μετά. Χρησιμοποιήθηκε η τεχνική του υβριδισμού in situ για την εντόπιση και ποσοτικοποίηση των επιπέδων mRNA των υποδοχέων CB1 και η μέθοδος της ποσοτικής αυτοραδιογραφίας in vitro για την μέτρηση των επιπέδων δέσμευσης του υποδοχέα. Τα αποτελέσματά της έρευνας έδειξαν ότι ο νεογνικός χειρισμός προκάλεσε μεταβολές στην έκφραση των υποδοχέων CB1, με τρόπο ειδικό σε κάθε περιοχή και συχνά διαφορετικό στους εφήβους και στους ενήλικες επίμυες. Πιο συγκεκριμένα, οι έφηβοι επίμυες με χειρισμό παρουσίασαν αυξημένα, ενώ οι ενήλικες μειωμένα επίπεδα δέσμευσης των υποδοχέων CB1 στις περιοχές του προμετωπιαίου φλοιού και του επικλινούς πυρήνα. Επιπρόσθετα, ο νεογνικός χειρισμός επέφερε αύξηση τόσο των επιπέδων mRNA όσο και των επιπέδων δέσμευσης στο ραβδωτό σώμα των εφήβων επίμυων. Αντίθετα, οι ενήλικες επίμυες που είχαν υποστεί χειρισμό παρουσίασαν μείωση στα επίπεδα του mRNA στο ραβδωτό σώμα, χωρίς μεταβολή στα επίπεδα του λειτουργικού υποδοχέα στη συγκεκριμένη περιοχή. Στην αμυγδαλή, ο νεογνικός χειρισμός προκάλεσε αύξηση στα επίπεδα του mRNA ανεξάρτητα από την ηλικία, η οποία ακολουθήθηκε από αύξηση στα επίπεδα δέσμευσης του υποδοχέα CB1 μόνο στους εφήβους επίμυες με χειρισμό, ενώ οι ενήλικες δεν παρουσίασαν στατιστικώς σημαντική μεταβολή. Οι μεταβολές στην έκφραση του υποδοχέα CB1 θεωρούμε ότι συντελούνται μέσω επιγενετικής ρύθμισης ως αποτέλεσμα του νεογνικού χειρισμού και συνιστούν μια αντισταθμιστική απάντηση στη μεταβολή της ανάδρομης ενδοκανναβινοειδούς σηματοδότησης. Έτσι, το αποτέλεσμά μας στον προμετωπιαίο φλοιό, είναι πιθανόν να αντανακλά την ενίσχυση (στους ενήλικες) ή την αποδυνάμωση (στους εφήβους) της αρνητικής ανάδρομης ρύθμισης των κορτικοειδών στον άξονα του στρες, δεδομένων των αντίρροπων μεταβολών στα επίπεδα δέσμευσης του υποδοχέα CB1 στις δύο διαφορετικές ηλικίες. Τα αποτελέσματα στην αμυγδαλή, τον επικλινή πυρήνα και το ραβδωτό σώμα υποδηλώνουν αφενός μια διαφορετική «τονική» ρύθμιση του άξονα του στρες στα έφηβα ζώα με χειρισμό, και αφετέρου μια πιθανή εξασθένιση των λειτουργιών της ανταμοιβής και της δημιουργίας συνηθειών, η οποία ίσως να οδηγεί σε μειωμένη ευαισθησία στην εμφάνιση εθισμού. Συμπερασματικά, στην παρούσα μελέτη δείξαμε ότι η έκφραση των υποδοχέων CB1 μεταβάλλεται από το νεογνικό χειρισμό, ένα μοντέλο πρώιμης εμπειρίας, με τρόπο ειδικό ανά περιοχή και σε κάποιες περιπτώσεις διαφορετικό στους εφήβους από τους ενήλικες επίμυες. Αυτή η επίδραση του νεογνικού χειρισμού μπορεί να είναι ένας από τους παράγοντες που συμβάλλουν στην αυξημένη πλαστικότητα του εγκεφάλου των ζώων που έχουν υποστεί νεογνικό χειρισμό, η οποία εκδηλώνεται τόσο σε κυτταρικό όσο και στο συμπεριφορικό επίπεδο. / Neonatal handling, an experimental model of early-life experience, is known to affect the hypothalamic-pituitary-adrenal axis function, improving adaptability, coping with stress, cognitive abilities and in general brain plasticity-related processes. Previous studies have shown that neonatal handling modifies the serotonergic, the dopaminergic and the glutaminergic pathway, the major excitatory pathway in the brain, through selective effects in both NMDA and AMPA receptors in rat brain. The endocannabinoid system of the brain, acting through CB1 receptors, is critically involved in maintaining homeostasis and energy body balance and it seems to have "anxiolytic" role regulating behaviors such as eating, fear and anxiety, feeling of reward and euphoria. It also plays a specific role in neural development, guiding the establishment of cortical-subcortical connections. It is a dynamic system which can be modified by experience and its function varies at different developmental stages, with the highest changes occuring during the period of adolescence. The present study addressed the question of whether neonatal handling might affect the endocannabinoid system and whether this effect is different in adolescence than adulthood. Thus, we investigated the expression of CB1 receptors in the adolescent and adult rat brain, looking in areas involved in coping with stress, learning and memory, emotion and reward, such as prefrontal cortex, amygdala, hippocampus, striatum and nucleus accumbens. According to the current neonatal handling protocol, each pup of a litter was removed from the nest for 15 min daily from the first postnatal day (PND1) until weaning (PND22). In situ hybridization and in vitro receptor autoradiography were used in order to localize and quantify CB1 receptor mRNA levels and receptor binding levels, respectively. We found that neonatal handling leads to changes in CB1 receptor expression, depending on brain region, which were different in adolescent and adult rats. More specifically, adolescent handled rats showed increased, while adults showed decreased CB1 receptor binding levels in prefrontal cortex and nucleus accumbens. In addition, neonatal handling induced an increase in both mRNA and binding levels in striatum of adolescents. However, adult handled rats had decreased mRNA levels in striatum, without a change in receptor binding levels in this region. In amygdala, neonatal handling brought an increase in mRNA levels regardless of age, which was followed by an increase in CB1 receptor binding levels only in adolescent handled rats, while adults showed no statistically significant change. The observed changes in CB1 receptor expression are thought to occur via epigenetic regulation in response to neonatal handling and may constitute a compensatory response to the change of retrograde endocannabinoid signaling. Thus, our result in the prefrontal cortex, may reflect strengthening (in adults) or weakening (in adolescents) of negative feedback on stress axis through corticosteroids, due to the opposite changes observed in CB1 receptor binding levels in the two different ages. The results in amygdala, nucleus accumbens and striatum suggest a different "tonic" regulation on the stress axis in adolescent handled animals, and also a reduced reward and habit formation function, which may lead to reduced susceptibility to addiction. In conclusion, in the present study we have shown that neonatal handling, an early-life experience model, leads to changes in CB1 receptor expression in a region- and age-specific manner. This effect of handling could be one of the factors underlying the increased blain plasticity of neonatally handled animals, which is manifested both at the cellular and at the behavioural/systemic level.

Στην παρούσα διατριβή, μελετήθηκε η επίδραση της ατορβαστατίνης στην εξέλιξη της οστεοπόρωσης. Ως πειραματικό μοντέλο επιλέχθηκε ο επίμυς, που, κατόπιν, απώλειας των οιστρογόνων λόγω ωοθηκεκτομής, αναπτύσσει οστεοπόρωση. Η επαγωγή της οστεοπόρωσης επιβεβαιώθηκε με πληθώρα μεθόδων. Αρχικά, (ημέρα 0) στο πειραματικό δείγμα (n=25) πραγματοποιήθηκαν μετρήσεις, στο αίμα, των βιοχημικών δεικτών του μεταβολισμού του οστού, (Αμινοτελικό πεπτίδιο του κολλαγόνου Τύπου Ι – NTx και οστεοκαλσίνη) με τη μέθοδο ELISA, μέτρηση της οστικής πυκνότητας με τη μέθοδο pQCT και αξιολόγηση της δομικής ακεραιότητας – ποιότητας του οστού με τη μέθοδο MDF. Ακολούθησε η αφαίρεση των ωοθηκών άμφω και, μετά από 60 ημέρες, επαναλήφθηκαν οι παραπάνω μετρήσεις. Όλες οι παραπάνω μέθοδοι, επιβεβαίωσαν την επαγωγή της οστεοπόρωσης μετά την ωοθηκεκτομή, και, άρα, την επιτυχία του πειραματικού μοντέλου. Αφού εξασφαλίσθηκε το οστεοπορωτικό μοντέλο, ο πειραματικός πληθυσμός χωρίστηκε τυχαία σε τρεις υπο-πληθυσμούς. Στον ένα υπο-πληθυσμό (n=10) χορηγήθηκε ατορβαστατίνη (4mg/kg/ημέρα), στον δεύτερο υπο-πληθυσμό (n=10) χορηγήθηκε αλενδρονάτη (4mg/kg/ημέρα), ενώ ο τρίτος υπο-πληθυσμός (n=5) χρησιμοποιήθηκε ως αρνητικός μάρτυρας και δεν έλαβε καμία θεραπεία (no-therapy control). Η χορήγηση των φαρμακευτικών αγωγών ήταν δια στόματος μέσω στοματογαστρικού καθετήρα και διήρκεσε από την ημέρα 60 έως την ημέρα 145. Μετά το πέρας χορήγησης των φαρμακευτικών αγωγών, επαναλήφθηκαν οι προαναφερθείσες μετρήσεις, τα πειραματόζωα θυσιάστηκαν και απομονώθηκαν οστά κνήμης για ιστολογική μελέτη, καθώς και μελέτη πρωτεϊνικών μορίων που εμπλέκονται στην κυτταρική βιολογία των κυττάρων του οστίτη ιστού. Συγκεκριμένα, η ιστολογική μελέτη συμπεριελάμβανε εκτίμηση των οστών με χρώση αιματοξυλίνης – ηωσίνης σε τομές παραφίνης, ιστομορφομετρία, ανοσοϊστοχημική χρώση των μορίων Bone Morphogenetic Protein-2 (BMP-2) και Fas (παράγοντας οστεοκλαστικής απόπτωσης) σε τομές σε πλαστικό, καθώς και ανοσοαποτύπωση κατά Western των αυτών πρωτεϊνών. Γενικά, όλες οι μέθοδοι που εφαρμόστηκαν, έδειξαν να ακολουθούν όλες τις μεταβολές στην δομική – ποιοτική κατάσταση των οστών, καθ’όλη την πειραματική πορεία. Ιδιάιτερη ευαισθησία στην ανίχνευση των μεταβολών αυτών, φάνηκε να παρουσιάζουν οι βιοχημικοί δείκτες του οστικού μεταβολισμού, αλλά και η νέα μέθοδος μέτρησης του Συντελεστή Εσωτερικής Απόσβεσης (MDF). Όσον αφορά στις φαρμακευτικές αγωγές, και η ατορβαστατίνη και η αλενδρονάτη παρουσίασαν θετική επίδραση στην εξέλιξη της οστεοπόρωσης, επιβραδύνοντάς την. Ειδικότερα, η ομάδα που έλαβε ατορβαστατίνη επέδειξε μια ισχυρότερη απόκριση στη χορήγηση της ουσίας, συγκριτικά με την ομάδα που έλαβε αλενδρονάτη. Προς την ίδια κατεύθυνση, φάνηκε να τείνουν και τα ευρήματα σχετικά με την έκφραση της BMP-2 και του Fas, αφού η ατορβαστατίνη ήταν η ουσία εκείνη που αύξησε την έκφραση και των δυο αυτών μορίων και, συνεπώς, την παραγωγή οστού από τους οστεοβλάστες και την απόπτωση των οστεοκλαστών. Στο σημείο αυτό θα ήταν σκόπιμο να σημειωθεί πως τα αποτελέσματα της μελέτης αυτής είναι ενδεικτικά και θα μπορούσαν να ισχυροποιηθούν με εφαρμογή των πειραματικών μεθόδων σε μεγαλύτερο πειραματικό δείγμα, μεγαλύτερη διάρκεια χορήγησης των φαρμάκων και δοκιμές διαφορετικών δόσεων αυτών. / The effects of the administration of atorvastatin on the development of ovariectomy-induced osteoporosis were evaluated in this study. The ovariectomized rat was employed as the experimental model. The development of osteoporosis, following ovariectomy was confirmed by a plethora of experimental methods and techniques. Initially (day 0), the experimental population (n=25) was submitted to blood measurements of the bone biochemical markers, NTx and osteocalcin (ELISA protocol), bone density measurements by pQCT and assessment of bone structural integrity with MDF methodology. MDF (Modal Damping Factor) is a new analytical and arithmetic method, based on the measurement of the dynamic characteristics of bone (quality factor and modal damping factor) by applying vibration excitation in the range of acoustic frequencies. Ovariectomy was performed to all test animals, and 60 days later, the same biochemical and radiological measurements were repeated. All the above methodologies confirmed the development of osteoporosis renderring, thus, the experimental animal model successful. Since osteoporosis had been confirmed, the experimental population was randomly divided (two cases to one control) into 3 sub-populations. The first sub-population (n=10) was administered atorvastatin (4mg/kg/day), the second sub-population (n=10) was administered alendronate (4mg/kg/day), whereas the third sub-population (n=5) was not administered any drug (no-therapy control). Drug administration was oral by gavage, from day 60 up to day 145. At the end of therapy, the test animals were again tested for levels of bone biochemical markers NTx and osteocalcin, and submitted to pQCT and MDF evaluation. They were, then, euthanized and tibiae were isolated for further histological studies. Specificly, histology studies included the evaluation of bone quality by eosin – hematoxylin staining of paraffin – embedded tibia sections, Histomorphometry, immunohistochemistry of methyl-methacrylate – embedded sections and Western Blotting for Bone Morphogenetic Protein-2 (BMP-2) and apoptotic factor Fas. In general, all methods applied followed the changes in bone integrity and quality, throughout the whole experimental course. Higher sensitivity in detecting these changes was exhibited by the bone biochemical markers and the new MDF method. With regard to the therapeutical agents administered, both atorvastatin and alendronate seemed to have a positive impact on the progression of osteoporosis, decelerating it. Especially, the atorvastatin – treated group presented a greated response to the administration of the drug, compared to the alendronate – treated one. The findings concerning the expression of BMP-2 and Fas, seemed to point to the same direction, since atorvastatin administration increased the levels of BMP-2 and Fas expression, increasing, thus, the bone production and osteoclast apoptosis, respectively. At this point, it would be wise to notice that our results are indicative, not conclusive and could be fortified by application of the methods used on a larger experimental sample size, longer administration of the drugs and tests of different drug dosages.

Το αξιόπιστο πειραματικό μοντέλο της ωοθηκεκτομής σε επίμυες εφαρμόστηκε για τη μελέτη των παθογενετικών μηχανισμών της οστεοπόρωσης. Σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η διερεύνηση του ρόλου της λεπτίνης και των κυτοκινών RANKL και οστεοπροτεγερίνης (OPG) στην εξέλιξη της οστεοπόρωσης. Για την διεκπεραίωση της μελέτης χρησιμοποιήθηκαν 40 ενήλικοι θηλυκοί επίμυες ηλικίας 9 μηνών. Πριν την ωοθηκεκτομή στους επίμυες εφαρμόστηκε η τεχνική της ποσοτικής υπολογιστικής τομογραφίας (pQCT) παράλληλα με την πρωτοποριακή μη επεμβατική τεχνική του θερμοδυναμικού συντελεστή εσωτερικής απόσβεσης (MDF) ώστε να διαπιστωθεί η κατάσταση της οστικής πυκνότητας των πειραματόζωων. Σε χρονικά διαστήματα 20, 40 και 60 ημερών μετά την ωοθηκεκτομή πραγματοποιήθηκαν τυχαίες ομαδικές θυσίες με σκοπό τη συλλογή αίματος και την απομόνωση μηριαίων οστών και οστών κνήμης. Την 60η ημέρα πριν τη θυσία στην τελευταία ομάδα των ωοθηκεκτομήθέντων επίμυων επαναλήφθηκαν οι μετρήσεις pQCT και MDF για να διαπιστωθεί η εγκατάσταση σοβαρής οστεοπόρωσης με τη λήξη της πειραματικής πορείας. Οι οροί αίματος που συλλέχθηκαν από όλα τα χρονικά πειραματικά σημεία χρησιμοποιήθηκαν για τη διερεύνηση των επιπέδων έκφρασης των βιοχημικών δεικτών του οστικού μεταβολισμού NTx και οστεοκαλσίνης καθώς και της ελεύθερης λεπτίνης με την τεχνική της ενζυμικής ανοσοπροσρόφησης (ELISA). Στα οστά της κνήμης εφαρμόστηκε η τεχνική της ιστομορφομετρίας για τη μελέτη των μεταβολών της μικροαρχιτεκτονικής δομής των οστών κατά την εξέλιξη της οστεοπόρωσης. Επιπρόσθετα η τεχνική της ανοσοϊστοχημείας εφαρμόστηκε στα οστά της κνήμης για τη διερεύνηση των μεταβολών που προκαλεί η ωοθηκεκτομή στα επίπεδα έκφρασης του υποδοχέα της λεπτίνης και των κυτοκινών RANKL και οστεοπροτεγερίνης στους οστικούς κυτταρικούς πληθυσμούς. Στα μηριαία οστά εφαρμόστηκαν οι τεχνικές της ηλεκτροφόρησης σε πηκτή πολυακρυλαμιδίου (SDS-PAGE electrophoresis) και του ανοσοστυπώματος (Western Blot) για να συλλεχθούν επιπλέον πληροφορίες σχετικά με τις μεταβολές στα επίπεδα έκφρασης του υποδοχέα της λεπτίνης και των κυτοκινών RANKL και οστεοπροτεγερίνης κατά την εξέλιξη της οτεοπόρωσης. Τα συμπεράσματα που διεξάγονται από τα επιμέρους πειραματικά δεδομένα επιβεβαιώνουν την υπόθεση ότι η λεπτίνη κατέχει σημαντικό ρόλο στη ρύθμιση του οστικού μεταβολισμού και συμμετέχει ενεργά μέσω κάποιου άγνωστου μέχρι στιγμής μηχανισμού στη διαδικασία της οστικής ανακατασκευής στην οστεοπόρωση. Όσον αφορά τις ρυθμιστικές κυτοκίνες της οστεοκλαστογένεσης RANKL και OPG, διαπιστώθηκε ότι μεταβάλλονται σημαντικά κατά την εξέλιξη της οστεοπόρωσης στους ωοθηκεκτομηθέντες επίμυες, υποδηλώνοντας τη σημαντικότητα του ρόλου τους στον οστικό μεταβολισμό. / Ovariectomy in mature rats mimics the changes in bone metabolism observed in postmenopausal women and results in osteoporosis. The aim of this thesis was to investigate the role of leptin and the cytokine RANKL and Osteoprotegerin (OPG) in the progression of ovariectomy-induced osteoporosis. Nine–month-old female Wistar rats were bilaterally ovariectomized (n=40). Before the operation, pQCT and MDF technology were applied on rats in order to estimate the bone mineral density of the animals. On days 20, 40 and 60 after the operation the rats were randomly sacrificed and blood samples, dissected knees and femurs were collected. On day 60, pQCT and MDF techniques were applied in order to confirm the establishment of severe osteoporosis until the end of the experimental procedure. Leptin, and the biochemical markers of bone metabolism, osteocalcin and NTx, were measured in blood serum from all time points, by an ELISA method. Bone sections from the knees of the rats were examined by histomorphometric techniques in order to investigate the alterations in the micro-architectural structure of the skeleton caused by ovariectomy. Furthermore, immunohistochemistry was applied on knee sections and SDS-PAGE electrophoresis and western blot techniques were performed in femur homogenized tissueς, in order to investigate whether the expression levels of leptin receptor, RANKL and OPG were altered during the progression of osteoporosis. The results indicate that leptin is involved in the molecular mechanisms of bone remodeling in osteoporosis. The regulators of osteoclastogenesis, RANKL and OPG are also important players in the field of bone metabolism