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 α e β. Esses receptores desempenham um papel-chave na transmissão de sinal entre os neurônios nos sistemas nervoso central e periférico. O subtipo α3β4, por exemplo, é o nAChR neuronal mais expresso no sistema nervoso autônomo; nAChRs contendo a subunidade α3 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 α3β4 de rato recombinante expresso nas células KXα3β4R2, utilizando uma técnica de cinética química rápida. A constante de dissociação da nicotina do sítio que controla a ativação do receptor, Kd, é 23 µM e a constante de equilíbrio de abertura do canal, Φ-1, é 4. A tacrina inibe o receptor competitivamente, com um KI de 0,77 µM. / Neuronal nicotinic acetylcholine (cholinergic) receptors (nAChRs) are integral membrane proteins and belong to the family of ligand-gated cation channels composed by α and β subunits. These receptors play a key role in the signal transmission between neurons in the central and peripheral nervous system. The α3β4 subtype, for example, is the most expressed neuronal nAChR in autonomic ganglia; α3-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 α3β4 nAChR expressed in KXα3β4R2 cells, using a rapid chemical kinetic technique. The nicotine dissociation constant for the site controlling receptor activation, Kd, is 23 µM and the channel-opening equilibrium constant, Φ-1, is 4. Tacrine inhibits the receptor competitively, with a KI of 0.77 µM.

Muitos subtipos de receptores são ativados pelo mesmo ligante, mas estão acoplados a diferentes mensageiros secundários podendo produzir sinalização divergente em uma célula, enquanto receptores ativados por diferentes ligantes, mas que compartilham o mesmo mensageiro secundário, podem produzir sinalização convergente. Para examinar as bases mecanísticas que influenciam a proliferação e a diferenciação celular determinamos as funções de liberação intracelular de Ca2+ e a excitabilidade celular mediada pelos receptores purinérgicos e colinérgicos utilizando imageamento de cálcio por microscopia confocal. Para tanto, caracterizamos a participação dos subtipos P2X1-7 e P2Y1,2,4,6 de receptores purinérgicos aos níveis dos transcritos de mRNA e de expressão protéica, assim como pela atividade de induzir os transientes de [Ca2+]i, aumento na concentração livre de cálcio intracelular, durante a diferenciação neuronal de células P19 de carcinoma embrionário, que foram utilizadas como modelo in vitro para o desenvolvimento neuronal precoce. Em células embriônicas os receptores P2Y1,2, P2X4 ou os heteromultímeros de P2X com farmacologia semelhante ao do receptor P2X4 foram os responsáveis pelos transientes de [Ca2+]i induzidos pelo ATP e seus análogos. Ao término da diferenciação neuronal, os receptores P2Y2,6 e P2X2 foram os principais mediadores das respostas de [Ca2+]i. Obtivemos evidências do envolvimento destes receptores na indução da proliferação tanto de células embriônicas como de progenitores neuronais, por ensaios de incorporação de BrdU, e da indução da diferenciação neuronal das células progenitoras, na presença de vários agonistas e antagonistas de receptores purinérgicos. Como resultado desses estudos, a regulação da proliferação e diferenciação celular foi principalmente devida aos subtipos de receptores P2Y1 e P2Y2, já que estes efeitos foram eliminados após a depleção dos depósitos intracelulares de cálcio e pela demonstração de que estes eram os possíveis receptores funcionais. Entre os receptores colinérgicos, fornecemos evidências para a expressão de receptores nicotínicos (nAChRs) e muscarínicos (mAChRs) funcionais durante a diferenciação de células P19. Detectamos a expressão e a atividade dos subtipos de nAChRs formados pelos subtipos α2-α7, β2, β4 e M1-M3 e M5 de mAChRs durante a diferenciação neuronal. As respostas de [Ca2+]i induzidas pelos agonistas dos nAChRs foram observadas em células P19 embriônicas e neuronais. As respostas de [Ca2+]i mediadas pelos receptores muscarínicos, em níveis próximos aos basais em células embriônicas, aumentaram durante a diferenciação. As elevações na [Ca2+]i induzidas pelos nAChRs em células indiferenciadas foram devidas ao influxo de Ca2+ do meio extracelular. Em células diferenciadas em neurônios, os aumentos de transientes de [Ca2+]i induzidos pelos nAChRs foram parcialmente inibidas após o pré-tratamento das células com a rianodina, enquanto as respostas de [Ca2+]i mediadas pelos mAChR não foram afetadas na presença deste composto, sugerindo uma contribuição da liberação de Ca2+ a partir dos depósitos de Ca2+ sensíveis à rianodina para as elevações mediadas pelos nAChRs. Demonstramos também, que a nicotina, agindo através dos nAChRs, inibiu a proliferação em células embriônicas, porém, a induziu em células progenitoras neuronais pela mobilização de Ca2+ dos depósitos intracelulares. A muscarina induziu em células embriônicas o aumento na proliferação via mAChRs acoplados às proteínas Gαq/11, e promoveu a diferenciação neuronal via M2 mAChRs em células precursoras neuronais. Estes dados sugeriram que a acetilcolina agindo via mAChR funciona como um mitógeno que ativa as proteínas quinases de trifosfato de inositol (IP3) e que poderia estar envolvida na síntese de DNA durante os estágios iniciais da neurogênese. Nós ainda provemos evidências que as oscilações de [Ca2+]i são características para cada estágio da diferenciação e são iniciadas pela liberação de Ca2+ mediada pelo IP3. As análises da determinação do fenótipo neuronal na presença de vários inibidores da transdução do sinal induzido pelo cálcio residem na liberação de Ca2+ induzida pelo IP3 é necessária para o progresso da diferenciação neuronal. Assim, os sinais espontâneos de [Ca2+]i são propriedades intrínsecas das células em diferenciação. A modulação de sua freqüência e amplitudes especifica a aquisição de um fenótipo de célula neuronal. / Various receptors subtypes are activated by the same ligand although coupled to different second messengers. These receptors act either by inducing divergent signaling in one cell, whereas in another cell different receptors may stimulate the very same pathways producing convergent signaling. We have characterized intracellular Ca2+- release and -influx mediated by purinergic and cholinergic receptors using calcium imaging by confocal microscopy to evaluate the mechanistic bases which influence cell proliferation and differentiation We have characterized the participation of purinergic subtypes P2X1-7 and P2Y1,2,4,6 receptor subtypes at mRNA transcription and protein expression levels as well as receptor-induced changes in free intracellular calcium concentration ([Ca2+]i) during differentiation of P19 embryonal carcinoma cells as an in vitro model for early neuronal development. The participation of individual P2X and P2Y receptor subtypes in the differentiation process was studied by employing different available purinergic receptor agonists and antagonists. In embryonic cells, P2Y1,2, P2X4 receptors, or P2X-heteromultimers with similar P2X4 pharmacology were responsible for ATP and ATP-analog-induced [Ca2+]i transients. Following completion of neuronal differentiation, P2Y2,6 receptors and P2X2 subtypes were the major mediators of the [Ca2+]i-response. Regulation of cell proliferation and differentiation of P19 embryonic and progenitor cells was mostly due to P2Y1 and P2Y2 receptor activation, as these effects were abolished following depletion of intracellular calcium stores, and they are probably the unique functional P2Y receptors at these stages of differentiation. We also provide evidence for expression of functional nicotinic (nAChRs) and muscarinic acetylcholine receptors (mAChRs) during neuronal differentiation of P19 cells. We have detected expression and activity of nAChRs formed by the subunits α2-α7, β2, β4, and M1-M3 and M5 mAChR subtypes along the differentiation process. Receptor response in terms of nicotinic agonist-evoked Ca2+ flux was observed in embryonic and neuronal-differentiated cells. However, mAChRs-induced calcium responses, merely present in undifferentiated P19 cells, increased during neuronal differentiation. The nAChR-induced [Ca2+]i response in undifferentiated cells was due to Ca2+ influx. However, in differentiated P19 neurons the nAChR-induced [Ca2+]i response was partially inhibited following pretreatment of the cells with ryanodine, while the mAChR-induced response remained unaffected, suggesting the contribution of Ca2+ release from ryanodine-sensitive stores to nAChR- but not mAChR-mediated Ca2+ responses. The presence of functional nAChRs in embryonic cells suggests that these receptors are involved in triggering Ca2+ waves during initial neuronal differentiation. In the present study we have also shown that nicotine, acting via nAChRs, inhibited proliferation in embryonic cells, but induced cell division of progenitor cells by Ca2+ mobilization from internal stores. Stimulation of progenitor cells by muscarine led to an increase in DNA synthesis mainly resulting from activation of Gαq/11-coupled mAChRs. Muscarine as well promoted differentiation of neural precursor cells by activation of M2 mAChRs subtypes. These data suggest that acetylcholine, acting via mAChRs, functions as a mitogen during early neurogenesis. We also provide evidence that oscillations of [Ca2+]i as characteristics for the respective stage of differentiation are initiated by triphosphate inositol (IP3)-mediated Ca2+-release. Neuronal cell fate determination analysis in the presence of various inhibitors of calcium-induced signal transduction underlined that IP3-mediated Ca2+-release is necessary for neuronal differentiation progress. Thus, spontaneous Ca2+-signals are an intrinsic property of differentiating neural precursor cells. Modulation of their frequency and amplitude is believed to direct the acquisition of a defined neuronal phenotype.

Made available in DSpace on 2015-12-06T23:46:45Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2013 / Associação Fundo de Incentivo à Psicofarmacologia (AFIP) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Introdução:O uso de cocaina afeta cerca de 13,4 milhoes de pessoas ou 0,3% da populacao mundial de 15 a 64 anos. A dependencia de drogas tem sido descrita por diversos autores como uma doenca do sistema cerebral de recompensa. Considerando os efeitos do sistema colinergico nos mecanismos de recompensa e auto-administracao de drogas, a acetilcolina (ACh) pode apresentar um importante papel nos processos de dependencia de cocaina. Objetivo:Avaliar a eficacia do biperideno (um antagonista colinergico) na reducao da fissura, da quantidade utilizada da droga e no aumento da adesao ao tratamento para a dependencia de cocaina / crack. Metodos:Estudo duplo-cego, placebo-controlado, randomizado, de 8 semanas. Participaram 111 voluntarios dependentes de cocaina e/ou crack, do sexo masculino, entre 18 e 50 anos de idade. Foram alocados no grupo Placebo (n = 55) ou Biperideno (n = 56), onde todos participaramde sessoes semanais de terapia breve em grupo com orientacao cognitivocomportamental. A eficacia foi avaliada atraves da adesao ao tratamento, alem da utilizacao de outros instrumentos: Escala de Fissura por Cocaina de Minnesota, as escalas de Beck de depressao e ansiedade e um questionario avaliando a quantidade de droga utilizada nos ultimos 30 dias. Os participantes compareceram ao local do estudo semanalmente por 8 semanas. A Analise estatistica foi feita juntamente com o metodo oIntent to Treat Analyses Using the Last Observation Carried Forward Methodo Resultados:Dos 56 pacientes do grupo de biperideno, 24 completaram o tratamento (42,8%), em comparacao com apenas 11 pacientes no grupo placebo (20%), sendo esta uma diferenca estatisticamente significante (p = 0,009). A adesao ao tratamento foi 118% maior no grupo biperideno, que tambem foi o grupo que apresentou uma reducao estatisticamente significante na quantidade de uso de cocaina / crack (p <0,001). Houve diferenca estatisticamente significante tambemno escore de ofissurao no grupo biperideno. Conclusoes: O bloqueio farmacologico do sistema colinergico feito com o biperideno e uma alternativa promissora para o tratamento de dependencia de cocaina / crack, ajudando os pacientes a reduzir a quantidade utilizada da droga e melhorar a adesao ao tratamento psicoterapico / CNPq: 402657/2010-1 / BV UNIFESP: Teses e dissertações

Made available in DSpace on 2015-07-22T20:50:21Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2011-02-21 / Diversos autores sugerem que a sensibilização comportamental, caracterizada pelo aumento da atividade psicomotora em resposta à administração repetida de drogas psicoativas, parece desempenhar um papel fundamental no desenvolvimento de abuso e dependência, aumentando a propriedade reforçadora destas substâncias. Animais que desenvolvem sensibilização ao etanol apresentam diferenças na densidade de receptores de alguns neurotransmissores e também na resposta à administração de agonistas e antagonistas destes receptores. A sensibilização comportamental é um fenômeno complexo que envolve diferentes fatores, sendo afetada pelo ambiente, possuindo um componente de aprendizagem. Para avaliar a influência da capacidade de aprendizagem no processo de sensibilização ao efeito estimulante do etanol, no presente estudo comparamos o desempenho de dois grupos de animais com diferentes níveis de sensibilização (alta e baixa) em dois tipos de tarefas (apetitiva e aversiva). Também avaliamos a influência de uma droga amnésica (escopolamina) no desenvolvimento e expressão da sensibilização. Foi observado que animais com diferentes níveis de sensibilização não diferiram quanto à capacidade de aprendizagem após o tratamento crônico com etanol, independentemente do tipo de tarefa. A escopolamina quando administrada no hipocampo dorsal simultaneamente ao tratamento crônico com etanol não alterou o desenvolvimento da sensibilização. Porém, quando administrada por via subcutânea, provocou aumento mais acentuado nos níveis de atividade locomotora em animais que já haviam desenvolvido alta sensibilização do que nos animais que haviam desenvolvido baixa sensibilização ou no grupo controle. Este fenômeno não foi observado quando a administração de escopolamina foi realizada diretamente no núcleo accumbens, e quando administrada em combinação com etanol, foi capaz de bloquear a sensibilização. Estes dados sugerem que o sistema colinérgico atue como um neuromodulador do processo de sensibilização. Porém, parece agir de maneira diferente dependendo do nível de sensibilização desenvolvido pelo animal. / Several authors suggest that behavioral sensitization, characterized as psychomotor activity increase in response to psychoactive drugs repeated administration, seems to play a fundamental role in the development of abuse and dependence, increasing the reinforcement property of these substances. Animals that develop sensitization to ethanol differ regarding the binding to some neurotransmitter receptors and also differ regarding the response to the administration of agonists and antagonists of these receptors. Behavioral sensitization is a complex phenomenon that involves different factors, being affected by environment and learning. To evaluate the influence of learning capacity in the sensitization process, in the present study we compared the performance of two groups of mice that presented different levels of sensitization (high and low) in two different learning tasks (appetitive and aversive). We also evaluated the influence of an amnestic drug (scopolamine) in the development and expression of sensitization. It was observed that mice with different levels of sensitization did not differ regarding their learning capacity after chronic treatment with ethanol, in both tasks. Scopolamine, when administered in the dorsal hippocampus simultaneously with ethanol treatment, did not alter the sensitization development. However, when administered subcutaneously it induced higher levels of locomotor activity in those animals that had already developed high sensitization than in low sensitized mice or in the control group. This phenomenon was not observed when scopolamine was administered directly in the nucleus accumbens. When administered in combination with ethanol, it blocked the sensitization. These data suggest that the cholinergic system acts as a neuromodulator in the sensitization process. However, the cholinergic system seems to act in different ways depending on the level of sensitization developed by the animal. / TEDE / BV UNIFESP: Teses e dissertações