Os motores a diesel são bastante utilizados nos centros urbanos e sua queima é considerada um grande poluidor ambiental e tóxico para a saúde humana. Devido suas características químicas, as partículas de diesel atingem as vias aéreas mais distais, o que pode induzir inflamação pulmonar e piorar doenças como asma brônquica e enfisema pulmonar. Recentemente foi demonstrado por nosso grupo que o sistema colinérgico anti-inflamatório é um importante modulador da inflamação pulmonar. Assim, nosso objetivo no presente estudo foi avaliar se a deficiência colinérgica induzida por alteração genética para redução da expressão da proteína vesicular transportadora de acetilcolina (VAChT) interfere nas alterações funcionais e histopatológicas pulmonares em modelo experimental de instilação repetida de partículas de exaustão de diesel (DEP). Para tanto, camundongos machos geneticamente modificados para redução de VAChT foram utilizados, divididos de acordo com a genotipagem em selvagem (WT) e knock-down para VAChT (KD) e submetidos ao protocolo de exposição de DEP, que consistiu em instilação intranasal de 10uL de DEP na concentração de 3mg/mL por 30 dias (5x por semana). Animais dos grupos controle receberam salina seguindo mesmo protocolo. Foram avaliados: alterações de mecânica do sistema respiratório, resposta inflamatória no lavado broncoalvelar (LBA), imunohistoquimica e Elisa para detecção de citocinas, remodelamento da matriz extracelular pulmonar e presença de muco no epitélio brônquico e nasal. Nossos resultados mostraram que animais selvagens submetidos à DEP apresentaram aumento de macrófagos no LBA e células mononucleares no sangue, da expressão de TNF-alfa, IL-4, IL-6 e IL-13 no tecido pulmonar, de remodelamento de fibras colágenas no tecido e aumento na produção de muco neutro nas vias aéreas quando comparado ao controle exposto à salina. Estas alterações foram associadas a uma piora da função pulmonar. A deficiência colinérgica nos animais que foram submetidos à instilação de DEP induziu um aumento de neutrófilos e linfócitos no LBA e granulócitos no sangue, da expressão de IL-4 e TNF-alfa no pulmão e do conteúdo de fibras elásticas na parede do septo alveolar. Além disso, induziu um aumento de muco ácido no epitélio nasal. Estes dados sugerem que, pelo menos em parte, o sistema colinérgico interfere na inflamação pulmonar induzida por exposição à DEP, uma vez que animais com deficiência colinérgica apresentam piora de alguns parâmetros inflamatórios não observados ou observados em menor escala nos animais selvagens / Diesel automotive engines are widely used in urban centers and its exhausts is considered a major environmental and toxic pollutant to human health. Because of their chemical characteristics, diesel particulate reaches more distal airways, which can induce and worsen pulmonary inflammation diseases such as bronchial asthma and pulmonary emphysema. It has recently been demonstrated by our group that the cholinergic anti-inflammatory system is an important modulator of lung inflammation. Thus, the aim of this study was to evaluate whether the cholinergic deficiency induced by reduced expression of the vesicular acetylcholine transporter protein (VAChT) interferes in pulmonary function and histopathological changes in an experimental model of repeated diesel exhaust particles (DEP) instillation. To this end, male mice with reduction in VAChT were used, divided according to genotyping for wild-type (WT) and knock-down for VAChT (KD), and submitted to DEP exposure protocol, which consisted in intranasal instillation of 10 ?L of DEP in a concentration of 3 mg/mL for 30 days (5x per week). Control groups received saline following the same protocol. We evaluated: respiratory mechanics, inflammation in broncoalveolar lavage (BAL), immunohistochemistry and ELISA for cytokine detection, pulmonary extracellular matrix remodeling and bronchial and nasal epithelium mucus. Our results showed that WT animals submitted to DEP protocol showed increased macrophages in BAL and mononuclear cells in peripheral blood, increased expression of TNF-alfa, IL-4, IL-6 and IL-13 in lung tissue, collagen fibers remodeling in lung parenchyma and increase in neutral mucus production in the airways when compared to the saline exposed animals. These changes were associated with worse lung function. The cholinergic deficiency in the animals instilled with DEP induced an increase in BAL neutrophils and lymphocytes and granulocytes in the peripheral blood, in the expression of IL-4 and TNF-alfa and in lung elastic fibers content in alveolar septa. In addition, there was an increase in acid mucus in nasal epithelium. These data suggest that, at least in part, cholinergic system interferes with pulmonary inflammation induced by DEP exposures, since animals with cholinergic deficiency exhibit some inflammatory alterations which are not observed or observed on a smaller scale in wild-type animals

Os motores a diesel são bastante utilizados nos centros urbanos e sua queima é considerada um grande poluidor ambiental e tóxico para a saúde humana. Devido suas características químicas, as partículas de diesel atingem as vias aéreas mais distais, o que pode induzir inflamação pulmonar e piorar doenças como asma brônquica e enfisema pulmonar. Recentemente foi demonstrado por nosso grupo que o sistema colinérgico anti-inflamatório é um importante modulador da inflamação pulmonar. Assim, nosso objetivo no presente estudo foi avaliar se a deficiência colinérgica induzida por alteração genética para redução da expressão da proteína vesicular transportadora de acetilcolina (VAChT) interfere nas alterações funcionais e histopatológicas pulmonares em modelo experimental de instilação repetida de partículas de exaustão de diesel (DEP). Para tanto, camundongos machos geneticamente modificados para redução de VAChT foram utilizados, divididos de acordo com a genotipagem em selvagem (WT) e knock-down para VAChT (KD) e submetidos ao protocolo de exposição de DEP, que consistiu em instilação intranasal de 10uL de DEP na concentração de 3mg/mL por 30 dias (5x por semana). Animais dos grupos controle receberam salina seguindo mesmo protocolo. Foram avaliados: alterações de mecânica do sistema respiratório, resposta inflamatória no lavado broncoalvelar (LBA), imunohistoquimica e Elisa para detecção de citocinas, remodelamento da matriz extracelular pulmonar e presença de muco no epitélio brônquico e nasal. Nossos resultados mostraram que animais selvagens submetidos à DEP apresentaram aumento de macrófagos no LBA e células mononucleares no sangue, da expressão de TNF-alfa, IL-4, IL-6 e IL-13 no tecido pulmonar, de remodelamento de fibras colágenas no tecido e aumento na produção de muco neutro nas vias aéreas quando comparado ao controle exposto à salina. Estas alterações foram associadas a uma piora da função pulmonar. A deficiência colinérgica nos animais que foram submetidos à instilação de DEP induziu um aumento de neutrófilos e linfócitos no LBA e granulócitos no sangue, da expressão de IL-4 e TNF-alfa no pulmão e do conteúdo de fibras elásticas na parede do septo alveolar. Além disso, induziu um aumento de muco ácido no epitélio nasal. Estes dados sugerem que, pelo menos em parte, o sistema colinérgico interfere na inflamação pulmonar induzida por exposição à DEP, uma vez que animais com deficiência colinérgica apresentam piora de alguns parâmetros inflamatórios não observados ou observados em menor escala nos animais selvagens / Diesel automotive engines are widely used in urban centers and its exhausts is considered a major environmental and toxic pollutant to human health. Because of their chemical characteristics, diesel particulate reaches more distal airways, which can induce and worsen pulmonary inflammation diseases such as bronchial asthma and pulmonary emphysema. It has recently been demonstrated by our group that the cholinergic anti-inflammatory system is an important modulator of lung inflammation. Thus, the aim of this study was to evaluate whether the cholinergic deficiency induced by reduced expression of the vesicular acetylcholine transporter protein (VAChT) interferes in pulmonary function and histopathological changes in an experimental model of repeated diesel exhaust particles (DEP) instillation. To this end, male mice with reduction in VAChT were used, divided according to genotyping for wild-type (WT) and knock-down for VAChT (KD), and submitted to DEP exposure protocol, which consisted in intranasal instillation of 10 ?L of DEP in a concentration of 3 mg/mL for 30 days (5x per week). Control groups received saline following the same protocol. We evaluated: respiratory mechanics, inflammation in broncoalveolar lavage (BAL), immunohistochemistry and ELISA for cytokine detection, pulmonary extracellular matrix remodeling and bronchial and nasal epithelium mucus. Our results showed that WT animals submitted to DEP protocol showed increased macrophages in BAL and mononuclear cells in peripheral blood, increased expression of TNF-alfa, IL-4, IL-6 and IL-13 in lung tissue, collagen fibers remodeling in lung parenchyma and increase in neutral mucus production in the airways when compared to the saline exposed animals. These changes were associated with worse lung function. The cholinergic deficiency in the animals instilled with DEP induced an increase in BAL neutrophils and lymphocytes and granulocytes in the peripheral blood, in the expression of IL-4 and TNF-alfa and in lung elastic fibers content in alveolar septa. In addition, there was an increase in acid mucus in nasal epithelium. These data suggest that, at least in part, cholinergic system interferes with pulmonary inflammation induced by DEP exposures, since animals with cholinergic deficiency exhibit some inflammatory alterations which are not observed or observed on a smaller scale in wild-type animals

Estudos anteriores de nosso laboratório demonstraram que a estimulação aguda dos receptores 2-adrenérgicos (2-AR) atenua a perda de massa muscular induzida pela desnervação motora (DEN) por meio de uma via dependente de AMPc/PKA. No entanto os mecanismos moleculares envolvidos na ativação crônica destes receptores ainda são pouco conhecidos. Por outro lado, a ativação desta via de sinalização também está envolvida no controle da estabilidade dos receptores nicotínicos (AChR) na junção neuromuscular (JNM), sugerindo que a densidade dos AChR possa estar sob controle neuro-humoral. Desta forma, aventou-se a possibilidade de que além dos efeitos protetores na massa muscular, a ativação dos receptores 2-AR pudesse mediar a estabilização dos AChR na placa motora. Para testar essa hipótese, camundongos foram submetidos à DEN através da secção do nervo ciático, um protocolo clássico de indução de atrofia muscular e desestabilização dos AChR, e tratados com salina ou clembuterol (CB), um 2-agonista seletivo, por até 14 dias. Após 3 dias de DEN, observou-se redução da massa muscular e aumento do conteúdo proteico e expressão do RNAm de genes relacionados à ativação do sistema Ubiquitina-Proteassoma (atrogina-1 e MuRF1) e do sistema autofágico/lisossomal (catepsina L e LC3). A DEN também promoveu aumento no turnover dos AChR, no número de vesículas endocíticas e na expressão do RNAm para a subunidade 1 dos AChR. Após 7 dias, a DEN reduziu a expressão dos genes relacionados à atrofia e aumentou a atividade da via do AMPc/PKA independentemente do tratamento com CB. Na tentativa de elucidar os sinais extracelulares que produziam esta resposta adaptativa, foi demonstrado que neurônios catecolaminérgicos trafegam ao longo do nervo ciático e sua ablação pela DEN reduziu o conteúdo de noradrenalina muscular. Baseados nestes resultados, foi postulado a existência de uma hipersenbilidade às catecolaminas em músculos desnervados cronicamente. O tratamento com CB por 3 dias aboliu o aumento da expressão dos atrogenes induzido pela DEN e este efeito foi associado ao maior conteúdo de AMPc e de substratos fosforilados pela PKA. Além disso, o CB diminuiu a hiperexpressão do RNAm para catepsina L e LC3 induzida pela DEN de 7 dias. Embora o CB não tenha alterado a meia-vida dos AChR em músculos inervados e desnervados, houve um total bloqueio do aumento do número de vesículas endocíticas contendo o AChR em músculos desnervados e tratados com CB. Corroborando estes dados, o CB aumentou a incorporação de AChR novos nas JNM e este efeito foi também associado à maior expressão do RNAm para a subunidade 1-AChR em músculos desnervados. Esta ação do CB no turnover dos AChR parece ser direta uma vez que neuroniôs catecolaminérgicos presentes no nervo ciático ativam receptores 2-ARe a produção de AMPc especificamente na JNM. Em estudos in vitro, foi demonstrado que a estimulação colinérgica produzida pelo carbacol (10-4M) diminuiu a velocidade de síntese de proteínas, aumentou a proteólise total e a atividade do sistema proteolítico Ca2+-dependente em músculos soleus de ratos por meio da ativação dos receptores nicotínicos. Este efeito catabólico do carbacol foi completamente bloqueado pela adição de CB (10-4M) ao meio de incubação. Os dados obtidos no presente estudo permitem sugerir que a estimulação crônica dos 2-AR no músculo esquelético induz um efeito anti-catabólico pela supressão dos sistemas proteolíticos proteassomal e lisossomal, provavelmente através da via de sinalização do AMPc/PKA. A inibição destes sistemas pode estar relacionada ao aumento do turnover dos AChR, uma vez que a velocidade de incorporação destes receptores na JNM foi aumentada pelo CB. Além disso, os achados que mostram a associação entre neurônios noradrenérgicos e colinérgicos no nervo ciático, que conjuntamente inervam as JNM, e a co-localização de receptores 2-AR e AChR na sinapse permitem sugerir a existência de uma interação funcional entre o sistema colinérgico e adrenérgico na manutenção da massa muscular e da placa motora. / Previous studies from our laboratory have shown that the acute stimulation of 2-adrenergic receptor (2-AR) attenuates the muscle loss induced by motor denervation (DEN) through a cAMP/PKA dependent pathway. However, the molecular mechanisms involved in the chronic activation of these receptors are poorly understood. Furthermore, the activation of this signaling pathway is also involved in controlling the stability of nicotinic receptors (AChR) at the neuromuscular junction (NMJ), suggesting that the density of AChR may be under neurohumoral control. Thus, we postulated that besides the protective effects on muscle mass the activation of 2-AR receptors could mediate the stabilization of AChR in the motor plate. To test this hypothesis, mice were submitted to DEN through of the sciatic nerve section, a classical protocol of induction muscle atrophy and destabilization of AChR, and were treated with saline or clenbuterol (CB), a selective 2-agonist for 14 days. DEN decreased the muscle mass and increased the protein content and mRNA expression of genes related to the activation of the ubiquitin-proteasome system (atrogin-1 and MuRF1) and autophagic/lysosomal system (cathepsin L and LC3). DEN also promoted an increase in the turnover of AChR, number of endocytic vesicles and the expression of mRNA for the 1 subunit of AChR. Interestingly, chronic DEN induced down-regulation of atrophy related-genes, and increased the activity of cAMP/PKA pathway independently of CB treatment. In an attempt to elucidate the extracellular signals that produced this adaptive response, it was demonstrated that catecholaminergic neurons travels along the sciatic nerve and its ablation by DEN reduces muscle norepinephrine content. Based on these results, it was postulated the existence of a muscle adrenergic hypersensitivity to circulating catecholamines induced by chronic DEN. CB treatment for 3 days completely abolished the higher expression of atrogenes and this effect was associated with increased Camp content and PKA phosphorylated substrates. Furthermore, CB decreased the DEN-induced hyperexpression of cathepsin L and LC3 mRNA at 7 days. Although CB has not altered the half-life of AChR in innervated and denervated muscles, it produced a total blockage of the increased number of endocytic vesicles containing the AChR in denervated muscles. Consistently, CB increased the incorporation of new AChR and this effect was associated with an increased expression of the 1-subunit AChR mRNA in denervated muscles. This action of CB on AChR turnover appears to be direct, since catecholaminergic neurons are present in the sciatic nerve stimulating 2-AR and cAMP production specifically in the NMJ. Furthermore, in vitro studies demonstrated that cholinergic stimulation produced by carbachol (10-4M) decreased the rate of protein synthesis and increased the proteolytic activity of Ca2+-dependent system in rat soleus muscle through activation of nicotinic receptors. This catabolic effect of carbachol was completely blocked by the addition of CB (10-4M) to the incubation medium. These data suggest that chronic stimulation of 2-AR in skeletal muscle induces an anti-catabolic effect by suppressing proteasomal and lysosomal proteolytic systems, probably through the cAMP/PKA signaling. The inhibition of these systems seems to be related to the increased AChR incorporation into NMJ induced by CB treatment. Moreover, the association between noradrenergic and cholinergic neurons in the sciatic nerve, both of which innervate the motor endplates, and the co-localization of AChR and 2-ARat the synapse suggest the existence of a functional interaction between cholinergic and adrenergic systems in the maintenance of muscle mass and motor endplate.

Introdução: A hiperidrose primária (HP) é uma desordem que afeta negativamente a qualidade de vida de seus portadores. A fisiopatologia da HP não é bem compreendida e acredita-se que uma complexa disfunção do sistema nervoso simpático esteja relacionada com sua etiologia. A ressecção de um ou mais gânglios da cadeia simpática torácica constitui-se como o método mais eficiente de controle da HP; apesar disso, pouco se sabe sobre o funcionamento dos gânglios simpáticos em indivíduos normais e em portadores de HP. Objetivos: Analisar a expressão de acetilcolina e das subunidades 3 e 7 de seu receptor nicotínico neuronal em gânglios da cadeia simpática torácica de portadores de HP palmar e comparar estes resultados com os obtidos de não portadores; avaliar se existe diferença de tamanho entre esses gânglios. Métodos: Estudo transversal, no qual foram analisados dois grupos de 20 participantes: no grupo Hiperidrose, portadores de HP palmar, candidatos a simpatectomia torácica; no grupo Controle, doadores falecidos de órgãos sem história prévia de sudorese excessiva. Em todos os indivíduos foram realizados: ressecção do 3º gânglio simpático esquerdo; aferição do maior diâmetro do gânglio; avaliação imunohistoquímica pela quantificação das áreas de expressão forte e fraca de anticorpos primários contra acetilcolina e contra as subunidades 3 e 7 de seu receptor nicotínico neuronal. Resultados: A mediana da idade dos participantes foi menor no grupo Hiperidrose em relação ao Controle; a proporção de homens e mulheres foi de 3:17 no grupo Hiperidrose e 9:11 no Controle. A expressão da subunidade 3 foi semelhante em ambos os grupos (p = 0,78 para expressão forte e p = 0,31 para expressão fraca). A área de expressão forte da subunidade 7 correspondeu a 4,85% da área total em portadores de HP e a 2,34% nos controles (p < 0,001), enquanto a área de expressão fraca foi de 11,48% no grupo Hiperidrose e de 4,59% no Controle (p < 0,001). Expressão forte da acetilcolina foi encontrada em 4,95% da área total no grupo Hiperidrose e 1,19% no Controle (p < 0,001); expressão fraca foi encontrada em 18,55% e 6,77%, respectivamente (p < 0,001). O diâmetro dos gânglios ressecados foi de 0,71cm no grupo Hiperidrose e de 0,53cm no Controle (p < 0,001). Conclusões: Existe um aumento da expressão de acetilcolina e da subunidade 7 do seu receptor nos gânglios simpáticos de portadores de HP; a subunidade 3 do receptor nicotínico de acetilcolina tem expressão semelhante em gânglios simpáticos de portadores de HP e de não portadores; gânglios da cadeia simpática torácica apresentam diâmetro maior em portadores de HP / Introduction: Primary hyperhidrosis (PH) is a disorder that impairs the quality of life of its bearers. The PH physiopathology is not well understood and a complex sympathetic nervous system dysfunction seems to be related with its etiology. The resection of one or more thoracic sympathetic chain ganglia is the most effective PH treatment; however sympathetic ganglia function in normal subjects and in PH patients is unknown. Objectives: Analyzing the immunohistochemical expression of acetylcholine and its neuronal nicotinic receptors 3 and 7 subunits in thoracic sympathetic ganglia of PH patients and compare the results with those obtained from subjects without this disorder; identifying possible differences in size of these ganglia. Methods: Cross-sectional study, in which two groups of 20 subjects were analyzed: the Hyperhidrosis group, with palmar PH patients eligible to thoracic sympathectomy and the Control group, with organ donators after brain death without hyperhidrosis historical. For each subject it were performed: resection of the third left sympathetic ganglion; measurement of the ganglions diameter; immunohistochemical evaluation by quantification of intense and mild expression areas of primary antibodies against acetylcholine and its neuronal nicotinic receptors 3 and 7 subunits. Results: The median of participants age was smaller in Hyperhidrosis group than in Control; the male/female ratio was 3:17 in Hyperhidrosis group and 9:11 in Control. The 3 subunit expression was similar in both groups (p = 0.78 for intense expression and p = 0.31 for mild expression). Intense 7 subunit expression area was 4.85% in PH patients and 2.34% in controls (p < 0.001) whereas mild expression area was 11.48% in Hyperhidrosis group and 4.59% in Control (p < 0.001). Intense acetylcholine expression was found in 4.95% of total area in Hyperhidrosis group and in 1.19% in Control (p < 0.001); mild expression was found in 18.55% and 6.77%, respectively (p < 0.001). Ganglia diameter was 0.71cm in Hyperhidrosis group and 0.53cm in Control (p < 0.001). Conclusions: There is a higher expression of acetylcholine and its neuronal nicotinic receptors 7 subunit in sympathetic ganglia of PH patients; the 3 subunit of the neuronal nicotinic acetylcholine receptor shows similar expression in sympathetic ganglia of PH patients and subjects without this disorder; thoracic sympathetic chain ganglia diameter is bigger in PH patients

Estudos anteriores de nosso laboratório demonstraram que a estimulação aguda dos receptores 2-adrenérgicos (2-AR) atenua a perda de massa muscular induzida pela desnervação motora (DEN) por meio de uma via dependente de AMPc/PKA. No entanto os mecanismos moleculares envolvidos na ativação crônica destes receptores ainda são pouco conhecidos. Por outro lado, a ativação desta via de sinalização também está envolvida no controle da estabilidade dos receptores nicotínicos (AChR) na junção neuromuscular (JNM), sugerindo que a densidade dos AChR possa estar sob controle neuro-humoral. Desta forma, aventou-se a possibilidade de que além dos efeitos protetores na massa muscular, a ativação dos receptores 2-AR pudesse mediar a estabilização dos AChR na placa motora. Para testar essa hipótese, camundongos foram submetidos à DEN através da secção do nervo ciático, um protocolo clássico de indução de atrofia muscular e desestabilização dos AChR, e tratados com salina ou clembuterol (CB), um 2-agonista seletivo, por até 14 dias. Após 3 dias de DEN, observou-se redução da massa muscular e aumento do conteúdo proteico e expressão do RNAm de genes relacionados à ativação do sistema Ubiquitina-Proteassoma (atrogina-1 e MuRF1) e do sistema autofágico/lisossomal (catepsina L e LC3). A DEN também promoveu aumento no turnover dos AChR, no número de vesículas endocíticas e na expressão do RNAm para a subunidade 1 dos AChR. Após 7 dias, a DEN reduziu a expressão dos genes relacionados à atrofia e aumentou a atividade da via do AMPc/PKA independentemente do tratamento com CB. Na tentativa de elucidar os sinais extracelulares que produziam esta resposta adaptativa, foi demonstrado que neurônios catecolaminérgicos trafegam ao longo do nervo ciático e sua ablação pela DEN reduziu o conteúdo de noradrenalina muscular. Baseados nestes resultados, foi postulado a existência de uma hipersenbilidade às catecolaminas em músculos desnervados cronicamente. O tratamento com CB por 3 dias aboliu o aumento da expressão dos atrogenes induzido pela DEN e este efeito foi associado ao maior conteúdo de AMPc e de substratos fosforilados pela PKA. Além disso, o CB diminuiu a hiperexpressão do RNAm para catepsina L e LC3 induzida pela DEN de 7 dias. Embora o CB não tenha alterado a meia-vida dos AChR em músculos inervados e desnervados, houve um total bloqueio do aumento do número de vesículas endocíticas contendo o AChR em músculos desnervados e tratados com CB. Corroborando estes dados, o CB aumentou a incorporação de AChR novos nas JNM e este efeito foi também associado à maior expressão do RNAm para a subunidade 1-AChR em músculos desnervados. Esta ação do CB no turnover dos AChR parece ser direta uma vez que neuroniôs catecolaminérgicos presentes no nervo ciático ativam receptores 2-ARe a produção de AMPc especificamente na JNM. Em estudos in vitro, foi demonstrado que a estimulação colinérgica produzida pelo carbacol (10-4M) diminuiu a velocidade de síntese de proteínas, aumentou a proteólise total e a atividade do sistema proteolítico Ca2+-dependente em músculos soleus de ratos por meio da ativação dos receptores nicotínicos. Este efeito catabólico do carbacol foi completamente bloqueado pela adição de CB (10-4M) ao meio de incubação. Os dados obtidos no presente estudo permitem sugerir que a estimulação crônica dos 2-AR no músculo esquelético induz um efeito anti-catabólico pela supressão dos sistemas proteolíticos proteassomal e lisossomal, provavelmente através da via de sinalização do AMPc/PKA. A inibição destes sistemas pode estar relacionada ao aumento do turnover dos AChR, uma vez que a velocidade de incorporação destes receptores na JNM foi aumentada pelo CB. Além disso, os achados que mostram a associação entre neurônios noradrenérgicos e colinérgicos no nervo ciático, que conjuntamente inervam as JNM, e a co-localização de receptores 2-AR e AChR na sinapse permitem sugerir a existência de uma interação funcional entre o sistema colinérgico e adrenérgico na manutenção da massa muscular e da placa motora. / Previous studies from our laboratory have shown that the acute stimulation of 2-adrenergic receptor (2-AR) attenuates the muscle loss induced by motor denervation (DEN) through a cAMP/PKA dependent pathway. However, the molecular mechanisms involved in the chronic activation of these receptors are poorly understood. Furthermore, the activation of this signaling pathway is also involved in controlling the stability of nicotinic receptors (AChR) at the neuromuscular junction (NMJ), suggesting that the density of AChR may be under neurohumoral control. Thus, we postulated that besides the protective effects on muscle mass the activation of 2-AR receptors could mediate the stabilization of AChR in the motor plate. To test this hypothesis, mice were submitted to DEN through of the sciatic nerve section, a classical protocol of induction muscle atrophy and destabilization of AChR, and were treated with saline or clenbuterol (CB), a selective 2-agonist for 14 days. DEN decreased the muscle mass and increased the protein content and mRNA expression of genes related to the activation of the ubiquitin-proteasome system (atrogin-1 and MuRF1) and autophagic/lysosomal system (cathepsin L and LC3). DEN also promoted an increase in the turnover of AChR, number of endocytic vesicles and the expression of mRNA for the 1 subunit of AChR. Interestingly, chronic DEN induced down-regulation of atrophy related-genes, and increased the activity of cAMP/PKA pathway independently of CB treatment. In an attempt to elucidate the extracellular signals that produced this adaptive response, it was demonstrated that catecholaminergic neurons travels along the sciatic nerve and its ablation by DEN reduces muscle norepinephrine content. Based on these results, it was postulated the existence of a muscle adrenergic hypersensitivity to circulating catecholamines induced by chronic DEN. CB treatment for 3 days completely abolished the higher expression of atrogenes and this effect was associated with increased Camp content and PKA phosphorylated substrates. Furthermore, CB decreased the DEN-induced hyperexpression of cathepsin L and LC3 mRNA at 7 days. Although CB has not altered the half-life of AChR in innervated and denervated muscles, it produced a total blockage of the increased number of endocytic vesicles containing the AChR in denervated muscles. Consistently, CB increased the incorporation of new AChR and this effect was associated with an increased expression of the 1-subunit AChR mRNA in denervated muscles. This action of CB on AChR turnover appears to be direct, since catecholaminergic neurons are present in the sciatic nerve stimulating 2-AR and cAMP production specifically in the NMJ. Furthermore, in vitro studies demonstrated that cholinergic stimulation produced by carbachol (10-4M) decreased the rate of protein synthesis and increased the proteolytic activity of Ca2+-dependent system in rat soleus muscle through activation of nicotinic receptors. This catabolic effect of carbachol was completely blocked by the addition of CB (10-4M) to the incubation medium. These data suggest that chronic stimulation of 2-AR in skeletal muscle induces an anti-catabolic effect by suppressing proteasomal and lysosomal proteolytic systems, probably through the cAMP/PKA signaling. The inhibition of these systems seems to be related to the increased AChR incorporation into NMJ induced by CB treatment. Moreover, the association between noradrenergic and cholinergic neurons in the sciatic nerve, both of which innervate the motor endplates, and the co-localization of AChR and 2-ARat the synapse suggest the existence of a functional interaction between cholinergic and adrenergic systems in the maintenance of muscle mass and motor endplate.

Introdução: A hiperidrose primária (HP) é uma desordem que afeta negativamente a qualidade de vida de seus portadores. A fisiopatologia da HP não é bem compreendida e acredita-se que uma complexa disfunção do sistema nervoso simpático esteja relacionada com sua etiologia. A ressecção de um ou mais gânglios da cadeia simpática torácica constitui-se como o método mais eficiente de controle da HP; apesar disso, pouco se sabe sobre o funcionamento dos gânglios simpáticos em indivíduos normais e em portadores de HP. Objetivos: Analisar a expressão de acetilcolina e das subunidades 3 e 7 de seu receptor nicotínico neuronal em gânglios da cadeia simpática torácica de portadores de HP palmar e comparar estes resultados com os obtidos de não portadores; avaliar se existe diferença de tamanho entre esses gânglios. Métodos: Estudo transversal, no qual foram analisados dois grupos de 20 participantes: no grupo Hiperidrose, portadores de HP palmar, candidatos a simpatectomia torácica; no grupo Controle, doadores falecidos de órgãos sem história prévia de sudorese excessiva. Em todos os indivíduos foram realizados: ressecção do 3º gânglio simpático esquerdo; aferição do maior diâmetro do gânglio; avaliação imunohistoquímica pela quantificação das áreas de expressão forte e fraca de anticorpos primários contra acetilcolina e contra as subunidades 3 e 7 de seu receptor nicotínico neuronal. Resultados: A mediana da idade dos participantes foi menor no grupo Hiperidrose em relação ao Controle; a proporção de homens e mulheres foi de 3:17 no grupo Hiperidrose e 9:11 no Controle. A expressão da subunidade 3 foi semelhante em ambos os grupos (p = 0,78 para expressão forte e p = 0,31 para expressão fraca). A área de expressão forte da subunidade 7 correspondeu a 4,85% da área total em portadores de HP e a 2,34% nos controles (p < 0,001), enquanto a área de expressão fraca foi de 11,48% no grupo Hiperidrose e de 4,59% no Controle (p < 0,001). Expressão forte da acetilcolina foi encontrada em 4,95% da área total no grupo Hiperidrose e 1,19% no Controle (p < 0,001); expressão fraca foi encontrada em 18,55% e 6,77%, respectivamente (p < 0,001). O diâmetro dos gânglios ressecados foi de 0,71cm no grupo Hiperidrose e de 0,53cm no Controle (p < 0,001). Conclusões: Existe um aumento da expressão de acetilcolina e da subunidade 7 do seu receptor nos gânglios simpáticos de portadores de HP; a subunidade 3 do receptor nicotínico de acetilcolina tem expressão semelhante em gânglios simpáticos de portadores de HP e de não portadores; gânglios da cadeia simpática torácica apresentam diâmetro maior em portadores de HP / Introduction: Primary hyperhidrosis (PH) is a disorder that impairs the quality of life of its bearers. The PH physiopathology is not well understood and a complex sympathetic nervous system dysfunction seems to be related with its etiology. The resection of one or more thoracic sympathetic chain ganglia is the most effective PH treatment; however sympathetic ganglia function in normal subjects and in PH patients is unknown. Objectives: Analyzing the immunohistochemical expression of acetylcholine and its neuronal nicotinic receptors 3 and 7 subunits in thoracic sympathetic ganglia of PH patients and compare the results with those obtained from subjects without this disorder; identifying possible differences in size of these ganglia. Methods: Cross-sectional study, in which two groups of 20 subjects were analyzed: the Hyperhidrosis group, with palmar PH patients eligible to thoracic sympathectomy and the Control group, with organ donators after brain death without hyperhidrosis historical. For each subject it were performed: resection of the third left sympathetic ganglion; measurement of the ganglions diameter; immunohistochemical evaluation by quantification of intense and mild expression areas of primary antibodies against acetylcholine and its neuronal nicotinic receptors 3 and 7 subunits. Results: The median of participants age was smaller in Hyperhidrosis group than in Control; the male/female ratio was 3:17 in Hyperhidrosis group and 9:11 in Control. The 3 subunit expression was similar in both groups (p = 0.78 for intense expression and p = 0.31 for mild expression). Intense 7 subunit expression area was 4.85% in PH patients and 2.34% in controls (p < 0.001) whereas mild expression area was 11.48% in Hyperhidrosis group and 4.59% in Control (p < 0.001). Intense acetylcholine expression was found in 4.95% of total area in Hyperhidrosis group and in 1.19% in Control (p < 0.001); mild expression was found in 18.55% and 6.77%, respectively (p < 0.001). Ganglia diameter was 0.71cm in Hyperhidrosis group and 0.53cm in Control (p < 0.001). Conclusions: There is a higher expression of acetylcholine and its neuronal nicotinic receptors 7 subunit in sympathetic ganglia of PH patients; the 3 subunit of the neuronal nicotinic acetylcholine receptor shows similar expression in sympathetic ganglia of PH patients and subjects without this disorder; thoracic sympathetic chain ganglia diameter is bigger in PH patients

Orientador : Maria Julia Marques / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-03T23:03:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Mendes_ZarifTorresRehder_M.pdf: 784934 bytes, checksum: dac9ec18f5f84c47d0194a64020fd1d8 (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: No presente trabalho estudamos o padrão de distribuição dos receptores de acetilcolina (AChRs) e terminais nervosos em animais C57BL/10, após longo período de regeneração muscular. A degeneração-regeneração muscular foi induzida pelo anestésico local cloridrato de lidocaína no músculo esternomastóideo. Após 90 e 150 dias, os músculos foram retirados e os AChRs e terminais nervosos marcados com rodamina-a-bungarotoxina e anti-neurofilamento, respectivamente e observados através de microscopia de fluorescência confocal. Em todas as junções superficiais da fibra regenerada observada (n=416 junções) os receptores estavam distribuídos em ilhas e a fibra muscular apresentava núcleo central, caracterizando sua regeneração. Os terminais possuíam finas arborizações com dilatações em suas extremidades, situadas no centro das ilhas dos receptores. O padrão de distribuição da acetilcolinesterase foi semelhante ao observado para os AChRs. Nas fibras musculares regeneradas e desnervadas (n=900 junções) os AChRs não estavam distribuídos em ilhas. Esses resultados mostram que os receptores colinérgicos, após longo tempo de regeneração muscular, mantêm o padrão de distribuição em ilhas e o terminal nervoso parece determinar este padrão, provavelmente em consequência de brotamentos intraterminais que ocorrem em presença de regeneração muscular / Abstract: Mdx mice have deficiency of dystrophin and cycles of muscle fiber regeneration. Changes in the distribution of acetylcholine receptors have been reported at the neuromuscular junction of mdx and may be a consequence of muscle fiber regeneration. At the present, we verified whether the distribution of receptors is still altered in long-term regenerated muscle fibers from C57Bl/10 mice. The left sternomastoid muscle of adult mice was injected with 60 µl of lidocaine hydrochloride to induce degeneration-regeneration. Some animals had the STN denervated at the time of lidocaine injection. After 90 and 150 days, receptors were labeled with rhodamine-a-bungarotoxin for confocal observation. For both periods studied, receptors were distributed into clusters. In denervated-regenerated fibers, receptors were distributed as branches, similar to normal denervated muscles. This suggests that nerve-dependent mechanisms are involved in the changes in receptor distribution seen in regenerated muscle fibers, after lidocaine treatment and a similar phenomenon might explain the changes in receptor distribution seen in dystrophic muscle fibers / Mestrado / Anatomia / Mestre em Biologia Celular e Estrutural

Os receptores canabinoides do tipo 1 (CB1) e vaniloides de potencial transitório 1 (TRPV1) presentes no córtex pré-frontal medial ventral (CPFMv) modulam de maneira oposta a resposta emocional condicionada (REC) no modelo do medo condicionado contextual (MCC). Enquanto a ativação de receptores CB1 reduz as respostas comportamental e cardiovascular da REC, a ativação de TRPV1 aumenta tais parâmetros. Além destes receptores, receptores de glutamato do tipo NMDA e o sistema nitrérgico no CPFMv estão envolvidos na modulação da REC. Possivelmente, tanto a resposta modulada pelo receptor CB1 quanto pelo TRPV1 estão ligadas à modulação da liberação de glutamato e produção de óxido nítrico (NO). Outro neurotransmissor que também possui papel importante na REC é a acetilcolina (ACh) e que provavelmente atua via NO e eCBs. O favorecimento desta neurotransmissão no CPFMv aumenta a REC por meio da ativação de receptores muscarínicos M3. É descrito que a ativação de receptores muscarínicos induz a produção de NO, o qual pode aumentar a liberação de glutamato e, assim, aumentar a REC. Além disso, a ativação de receptores muscarínicos também podem induzir a produção de endocanabinoiodes (eCBs), como a anandamida (AEA), neuromoduladores que podem influenciar a liberação de glutamato, via CB1 ou TRPV1 e, consequentemente, podem afetar a REC. Portanto, o objetivo do trabalho foi avaliar se um antagonista CB1 (NIDA41020) e um agonista TRPV1 (capsaicina) atuam através da via NMDA/NO e se o aumento dos níveis de ACh modula a neurotransmissão gluatamatérgicapor meio de eCBs e NO. Ratos wistars com cânulas direcionadas para o CPFMv foram submetidos ao protocolo de medo condicionado ao contexto. No dia seguinte, cateter de polietileno foi implantado na artéria femoral para posterior registro cardiovascular. 24h após, as drogas foram administradas no CPFMv e o tempo de congelamento e a resposta autonômica foram avaliados durante a reexposição ao contexto. Tanto o NIDA quanto a capsaicina aumentaram a expressão da REC, independentemente de a administração ser na porção PL ou IL. A resposta do antagonismo de CB1 parece depender da ativação de TRPV1 e a resposta do antagonismo TRPV1 depende da ativação de CB1. O aumento da REC induzida por antagonista CB1 ou agonista TRPV1 foi prevenida com a administração prévia de antagonista NMDA ou inibidor da enzima nNOS. A administração de um sequestrador de NO ou de um inibidor da enzima guanilato ciclase solúvel (GCs) preveniu apenas a resposta do antagonismo CB1. O aumento da REC evocado pelo agonista TRPV1 foi prevenido com a microinjeção de antioxidante/sequestrador de radicais livres. Desta maneira, os resultados demonstram que no CPFMv o receptor CB1 modula a expressão da REC através da via NMDA/NO/GCs e o receptor TRPV1 através da via NMDA/NO/Estresse nitrosativo. Além disso, a administração de um inibidor da enzima acetilcolinesterase (AChE) aumentou a REC, sendo este efeito prevenido com a administração prévia de antagonista NMDA, inibidor da nNOS, sequestrador de NO, inibidor da GCs e antagonista de receptores TRPV1. O aumento da REC evocado pelo antagonista CB1 e agonista TRPV1 não foi prevenido pela administração local prévia de antagonista de receptores M3. Este resultado indica que a resposta promovida pela ACh modula a neurotransmissão glutamatérgica possivelmente através da produção de NO e ativação de TRPV1pela AEA e que os eCBs não modulam a transmissão colinérgica no CPFMv. Portanto, podemos sugerir que a re-exposição ao contexto aversivo aumenta os níveis de ACh no CPFMv e, assim, ativa receptores M3 que, por sua vez, induzem a produção de eCBs, possivelmente AEA, e NO. O NO atuaria pré- sinapticamente aumentando a liberação de glutamato, e a AEA ativaria receptores TRPV1 pós-sinápticos que ativaria mecanismos de estresse nitrosativo decorrentes da produção do NO. / CB1 and TRPV1 receptors present in the ventromedial prefrontal cortex (vmPFC) have been related in the modulation of defensive behavior, as fear conditioning response. In contextual fear conditioning, CB1 and TRPV1 antagonism increase and decrease, respectively, the behavior and autonomic response during the reexposure to aversive context. CB1 and TRPV1 activation lead to decrease and increase of glutamate release, respectively. Glutamate is an important neurotransmitter in vmPFC involve in cardiovascular and behavioral response. NMDA activation can promote nitric oxide (NO) production, and this mediator could regulate the pre-synaptic and post-synaptic signaling. Another important neurotransmission related to REC and eCBs/NO is Acetylcholine (ACh). AChE inhibitor in vmPFC increase conditioned response expression through M3 receptor activation. Muscarinic activation leads to NO production and this event can increase the glutamate release. Moreover, muscarinic activation also can induce endocannabinoid (eCBs) production and modulation of glutamatergic neurotransmission by CB1 and TRPV1 receptors. Thus, NO and eCBs production by muscarinic activation probably affect conditioned response through glutamate release. Our aim in this study was to investigate if CB1 antagonism and TRPV1 agonism promote an increase in conditioned response by NMDA/NO pathway. In addition, AChE inhibitor inject in vmPFC modulate glutamatergic neurotransmission by NO and eCBs. Male wistars rats with guide cannulas invmPFC were submitted to contextual fear conditioning. 1 day after conditioning, a polyethylene catheter was implanted in the femoral artery for cardiovascular recording. Following 24h, drugs were administrated in vmPFC and freezing behavior and autonomic response was recorded during context reexposure. CB1 antagonism and TRPV1 agonism increased the expression of conditioned emotional response and the response was not different when injected in PL or IL subareas. The response of CB1 antagonism depends on TRPV1 activation and response of TRPV1 antagonism depends on CB1 activation, demonstrating the relation of these receptors. The effect induced by CB1 antagonism and TRPV1 agonism were prevented by an NMDA antagonism and preferential neuronal NO synthase inhibitor. In case of CB1 antagonism, NO scavenger and a soluble guanylate cyclase inhibitor (sGC) also prevented this response, but not response induced by TRPV1 agonism. Effect of TRPV1 agonism was prevented by administration of antioxidant/free radical scavenger. In addition, inhibition of AChE in vmPFC increased the conditioned response and this effect was prevented by NMDA antagonist, nNOS inhibitor, NO scavenger, sGC inhibitor and TRPV1 antagonist. CB1 antagonist and TRPV1 agonist increased conditioned response and M3 antagonist was not able to prevent this effect. Our results demonstrated that the response promoted by ACh modulate glutamatergic neurotransmission through NO and TRPV1 activation (by AEA). Moreover, endocannabinoid system did not affect cholinergic neurotransmission. Therefore, we suggest that reexposure to aversive context increase ACh concentration in vmPFC and thus induce activation of the M3 receptor. M3 receptor promote NO and eCBs production. NO act in pre-synaptic terminalenhancing glutamate release and AEA activate the TRPV1 receptor in the postsynaptic terminal that act by nitrosative stress in NO pathway.

Estudamos os efeitos da estimulação elétrica no nucleus basalis magnocelular (Meynert), núcleo colinégico que projeta aferências para o córtex cerebral e tem sido associado a mecanismos de aprendizagem e memória. Verificamos os efeitos eletrofisiológicos induzidos pela estimulação elétrica do núcleo basalis pareado com apresentação de um tom puro. Caracterizamos a dinâmica da atividade elétrica neural do cortex auditivo primário e de núcleos subcorticais relacionados à circuitaria da aprendizagem e memória, durante o condicionamento auditivo nos momentos de aquisição e de revocação além correlacioná-las a dinâmica de freqüência cardiaca, variável que pode exprimir a relevância de um estímulo / Acetilcholine is related to learning and memory and is related to cortical activation. We studied the effects electrically stimulating the basal forebrain - the main cholinergic afferent to the cortex, while presenting paired and unpaired pure tones. Mathematical techniques were used to analyze electrophysiological data. The dynamics from primary auditory cortex and related subcortical nuclei were correlated to the auditory conditioning. We also correlated brain activity to the heart dynamics, considered a reliable measure of learning and conditioning, an interesting approach that uncovers the relevance of stimulus that is not detectable through other behavioral variables

Os receptores nicotínicos de acetilcolina (colinérgicos) (nAChRs) neuronais são proteínas integrais de membrana e pertencem à família de canais iônicos controlados por ligante, compostos por subunidades &#945; e &#946;. Esses receptores desempenham um papel-chave na transmissão de sinal entre os neurônios nos sistemas nervoso central e periférico. O subtipo &#945;3&#946;4, por exemplo, é o nAChR neuronal mais expresso no sistema nervoso autônomo; nAChRs contendo a subunidade &#945;3 estão presentes em alta densidade no gânglio cervical superior, glândulas pineal e adrenais. Também estão presentes na substancia nigra, striatum, hipocampo, locus ceruleus, tracto habênulo-interpeduncular e cerebelo. Os nAChRs são inibidos por uma variedade de substâncias químicas, incluindo toxinas naturais, anestésicos locais, drogas de abuso (por, exemplo, cocaína) e compostos clinicamente importantes (tranqüilizantes, por exemplo). O mecanismo de inibição desses receptores tem sido investigado intensivamente. Neste estudo, nós investigamos o mecanismo pelo qual a tacrina (9-1,2,3,4-tetraidroaminoacridina), um agente usado clinicamente no tratamento da doença de Alzheimer, inibe o nAChR &#945;3&#946;4 de rato recombinante expresso nas células KX&#945;3&#946;4R2, utilizando uma técnica de cinética química rápida. A constante de dissociação da nicotina do sítio que controla a ativação do receptor, Kd, é 23 &#181;M e a constante de equilíbrio de abertura do canal, &#934;-1, é 4. A tacrina inibe o receptor competitivamente, com um KI de 0,77 &#181;M. / Neuronal nicotinic acetylcholine (cholinergic) receptors (nAChRs) are integral membrane proteins and belong to the family of ligand-gated cation channels composed by &#945; and &#946; subunits. These receptors play a key role in the signal transmission between neurons in the central and peripheral nervous system. The &#945;3&#946;4 subtype, for example, is the most expressed neuronal nAChR in autonomic ganglia; &#945;3-containing nAChRs are present at particularly high density in the superior cervical ganglia, pineal, and adrenal glands. They are also present in the substancia nigra, striatum, hippocampus, locus ceruleus, habenulo-interpeduncular tract and cerebellum. The nAChRs are inhibited by a variety of chemical substances, including natural toxins, local anesthetics, abused drugs (e.g., cocaine) and clinically important compounds (e.g., tranquilizers). The mechanism of inhibition of these receptors has been intensively investigated. In this study, we investigated the mechanism by which tacrine (9-1,2,3,4-tetahydroaminoacridine), an agent used clinically to treat Alzheimers disease, inhibits the recombinant rat &#945;3&#946;4 nAChR expressed in KX&#945;3&#946;4R2 cells, using a rapid chemical kinetic technique. The nicotine dissociation constant for the site controlling receptor activation, Kd, is 23 &#181;M and the channel-opening equilibrium constant, &#934;-1, is 4. Tacrine inhibits the receptor competitively, with a KI of 0.77 &#181;M.