A redução na pressão parcial de O2 é detectada pelos quimiorreceptores periféricos que sinalizam ao sistema nervoso central para que haja uma correção na homeostasia. Estudos neuroanatômicos mostram que neurônios C1 enviam projeções para núcleo paraventricular do hipotálamo (PVH), mas, pouco descrevem a participação desta via em uma situação de hipóxia. Ademais, o envolvimento de mecanismos neuroimunes no controle neural cardiorrespiratório durante a hipóxia não está esclarecido. Neste estudo mostramos que neurônios catecolaminérgicos do BVLr/C1 ativados por hipóxia se projetam para o PVH, e que a integridade destes neurônios é essencial para que neurônios do PVH sejam ativados por hipóxia. Além disso, o tratamento com minociclina alterou a expressão de mediadores inflamatórios no BVLr e PVH, a expressão de Fos e as repostas respiratória e autônoma desencadeadas pela hipóxia. Estes resultados conferem uma importante caracterização sobre a distribuição dos neurônios catecolaminérgicos do BVLr/C1 que são ativados por hipóxia e se projetam para o PVH. Além de mostrar que a hipóxia pode desencadear mecanismos neuroimunes que possivelmente envolvem a participação da microglia e também recrutam a via neural C1- PVH. / The reduction in the O2 partial pressure is detected by the peripheral chemoreceptors that send information to central nervous system to correct the homeostasis. Neuroanatomical studies show that C1 neurons send projections to the paraventricular hypothalamic nucleus (PVH), but rather describe the involvement of this pathway in a hypoxic situation. Furthermore, the potential involvement of neuroimmune mechanisms in cardiorespiratory neural control during hypoxia is unclear. In this study we show that catecholaminergic neurons localized in rostral ventrolateral medulla (RVLM) / C1 cells activated by hypoxia send projections to the PVH, and the integrity of these neurons is essential for PVH neurons be activated by hypoxia. Moreover, treatment with Minocycline changed the expression of inflammatory mediators in RVLM and PVH, the expression of Fos in these nucleus, and respiratory and autonomic responses elicited by hypoxia. These findings provide an important characterization of the distribution of catecholaminergic RVLM / C1 neurons that are activated by hypoxia and project to the PVH. In addition to showing that hypoxia can trigger neuroimmune mechanisms that possibly involve the microglia activity and also recruit the C1/PVH neural pathway.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 DissPSV.pdf: 824448 bytes, checksum: ef5a827f5cc75a41cb7ea788f8415605 (MD5) Previous issue date: 2006-04-20 / Universidade Federal de Minas Gerais / Hypothalamic paraventricular nucleus (PVN) has an important role in the hydroeletrolytic balance and it also participates in the regulation of water and sodium intake. Recent researches described the presence of 5-HT1 receptors in the central nervous system, standing out the subtypes 5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT1C and 5-HT1D. The receptor 5-HT1A was one of the firsts to be identified and it is found in the somatodendritic and pos-synaptic forms. It has been showed the participation of PVN 5-HT1A receptor in the hydroeletrolytic balance. Therefore, the aim of this study was: a) To investigate the effects of bilateral injections of serotonin (5-HT) in the PVN about water intake induced by water deprivation and water and 1.8% NaCl intake induced by sodium depletion; b) To investigate the effects of 8-OH-DPAT injection, an 5-HT1A agonist, in the PVN about water intake induced by water deprivation and water and 1.8% NaCl intake induced by sodium depletion; c) To investigate the action of pMPPF, an 5-HT1A antagonist, into the PVN on the effects of 5-HT and 8-OH-DPAT on the water and 1.8% NaCl intake. Holtzman rats (280-320 g) were submitted to the implant of cannulas bilaterally in the PVN. For the implant, the animals were adapted to a stereotaxic apparatus. Using the bregma, introduction points of the stainless steel cannulas were identified according to the coordinates: 1.8 mm caudal to bregma, 0.6 mm lateral to the midline and 5.0 mm below dura mater. 5-HT injections (10, 20, 40 and 50 µg/ 0,2 µl) in the PVN reduced the water intake (13.4±2.0; 12.6±1.3; 12.9±1.0 and 9.0±2.9 ml/ 30 min vs. sal: 18.4±0.8 ml/ 30 min, respectively, n = 6-8) and the doses 10 and 20 µg/ 0.2 µl reduced the 1.8% NaCl intake (7.9 ± 3.0 and 9.0 ± 2.1 ml/ 30 min, respectively, vs. sal: 17.7 ± 1.8 ml/ 30 min, n = 7). 8-OH-DPAT injections (1.0, 2.5 and 5.0 µg/ 0.2 µl) in the PVN reduced the water intake (15.4 ± 1.3; 14.8 ± 1.2 and 14.2 ± 0.9 ml/ 120 min vs. sal: 19.1 ± 1.0 ml/ 120 min, n = 10) and the doses 2.5 µg and 5 µg also reduced 1.8% NaCl intake (12.4 ± 2.7 ml/ 60 min vs. sal: 19.3 ± 1.0 ml/ 60 min; 12.2 ± 1.8 ml/ 120 min vs. sal: 20.0 ± 1.0 ml/ 120 min, respectively, n = 9). pMPPF bilateral injections (5-HT1A antagonist) preview to 8-OH-DPAT injections have completely blocked the inhibitory effect over water intake (sal + DPAT: 13.8 ± 1.1 ml/ 90 min vs. pMPPF + DPAT: 16.4 ± 1.1 ml/ 90 min, n = 12) and 1.8% NaCl (sal + DPAT: 11.4 ± 2.9 ml/ 30 min vs. pMPPF + DPAT: 17.6 ± 1.7 ml/ 30 min, n = 8). 5-HT1A antagonist partially reduced the inhibitory effect of 5-HT on water intake induced by water deprivation (sal+5-HT: 5.9±1.6 ml/ 30 min vs. pMPPF+5-HT: 12.3±1.1 ml/ 30 min, n=12) as well as on sodium intake induced by sodium depletion (sal+5-HT: 2.8±1.3 ml/ 30 min vs. pMPPF+5-HT: 12.3±1.9 ml/ 30 min, n=15). Our results demonstrate the presence of serotonergic mechanisms in PVN inhibiting water and sodium intake and also the participation of pos-synaptic 5-HT1A receptors on water intake control induced by water deprivation and on sodium intake induced by sodium depletion, and that this receptor doesn t have a tonic inhibitory effect. This work also showed others subtypes serotonergic PVN receptors participating in the dipsogenesis and natriorexigenesis control. / O núcleo paraventricular do hipotálamo (NPV) tem uma importante participação no controle do balanço hidroeletrolítico estando envolvido também na regulação da ingestão de água e sódio. Pesquisas recentes mostraram a presença de receptores do tipo 5- HT1 no sistema nervoso central, destacando-se os subtipos 5-HT1A, 5-HT1B, 5-HT1C e 5-HT1D. O receptor 5-HT1A foi um dos primeiros a ser identificado e é encontrado nas formas somatodendrítica e pós-sináptica. Estudos anteriores demonstraram o envolvimento dos receptores 5-HT1A do NPV do hipotálamo no controle do equilíbrio hidroeletrolítico. Portanto, os objetivos deste estudo foram: a) investigar os efeitos de injeções bilaterais de serotonina (5-HT) no NPV sobre a ingestão de água induzida por privação hídrica e sobre a ingestão de água e NaCl 1,8% induzida por depleção de sódio; b) investigar os efeitos da injeção de 8-OH-DPAT, agonista 5-HT1A, no NPV sobre a ingestão de água induzida por privação hídrica e sobre a ingestão de água e NaCl 1,8% induzida por depleção de sódio; c) investigar a ação do pMPPF, antagonista 5-HT1A, no NPV sobre os efeitos da 5-HT e do 8- OH-DPAT na ingestão de água e NaCl 1,8%. Ratos Holtzman (280-320 g) foram submetidos ao implante de cânulas bilateralmente no NPV. Utilizando-se o bregma foram determinados os pontos de introdução das cânulas de aço inoxidável conforme as seguintes coordenadas: 1,8 mm caudal ao bregma, 0,6 mm lateral à linha mediana e 5,0 mm abaixo da dura-máter. Os seguintes resultados foram obtidos: Injeções de 5-HT (10, 20, 40 e 50 µg/ 0,2 µl) no NPV reduziram a ingestão de água (13,4±2,0; 12,6±1,3; 12,9±1,0 e 9,0±2,9 ml/ 30 min vs. sal: 18,4±0,8 ml/ 30 min, respectivamente, n = 6-8) e nas doses 10 e 20 µg/ 0,2 µl reduziram a ingestão de NaCl 1,8% (7,9±3,0 e 9,0±2,1 ml/ 30 min, respectivamente, vs. sal:17,7±1,8 ml/ 30 min, n = 7). Injeções de 8-OH-DPAT (1,0; 2,5 e 5,0 µg/ 0,2 µl) no NPV reduziram a ingestão de água (15,4±1,3; 14,8±1,2 e 14,2±0,9 ml/ 120 min, respectivamente, vs. sal: 19,1±1,0 ml/ 120 min, n=10) e nas doses de 2,5 µg e 5 µg reduziram também a ingestão de NaCl 1,8% (12,4±2,7 ml/ 60 min vs. sal: 19,3±1,0 ml/ 60 min; 12,2±1,8 ml/ 120 min vs. sal: 20,2±1,0 ml/ 120 min, respectivamente, n=9). Injeções bilaterais de pMPPF (antagonista 5- HT1A) prévias as injeções de 8-OH-DPAT bloquearam completamente o seu efeito inibitório sobre a ingestão de água (sal+DPAT: 13,8±1,1 ml/ 90 min vs. pMPPF+DPAT: 16,4±1,1 ml/ 90 min, n=12) e NaCl 1,8% (sal+DPAT: 11,4±2,9 ml/ 30 min vs. pMPPF+DPAT: 17,6±1,7 ml/ 30 min, n=8). O antagonista 5-HT1A reduziu parcialmente o efeito inibitório da 5-HT sobre a ingestão de água induzida por privação hídrica (sal+5-HT: 5,9±1,6 ml/ 30 min vs. pMPPF+5-HT: 12,3±1,1 ml/ 30 min, n=12) e sobre a ingestão de sódio induzida por depleção (sal+5-HT: 2,8±1,3 ml/ 30 min vs. pMPPF+5-HT: 12,3±1,9 ml/ 30 min, n=15). O antagonista pMPPF administrado isoladamente no NPV não alterou a ingestão de água e NaCl 1,8%. Esses resultados demonstram a existência de mecanismos serotoninérgicos no NPV do hipotálamo inibitórios da ingestão de água e sódio e a participação dos receptores 5-HT1A póssinápticos no controle da ingestão de água induzida por privação hídrica e ingestão de sódio induzida por depleção de sódio, e que este receptor não possui efeito inibitório tônico sobre estes comportamentos. Foi demonstrado também que outros subtipos de receptores serotoninérgicos do NPV do hipotálamo estão envolvidos no controle da dipsogênese e natriorexigênese.

A redução na pressão parcial de O2 é detectada pelos quimiorreceptores periféricos que sinalizam ao sistema nervoso central para que haja uma correção na homeostasia. Estudos neuroanatômicos mostram que neurônios C1 enviam projeções para núcleo paraventricular do hipotálamo (PVH), mas, pouco descrevem a participação desta via em uma situação de hipóxia. Ademais, o envolvimento de mecanismos neuroimunes no controle neural cardiorrespiratório durante a hipóxia não está esclarecido. Neste estudo mostramos que neurônios catecolaminérgicos do BVLr/C1 ativados por hipóxia se projetam para o PVH, e que a integridade destes neurônios é essencial para que neurônios do PVH sejam ativados por hipóxia. Além disso, o tratamento com minociclina alterou a expressão de mediadores inflamatórios no BVLr e PVH, a expressão de Fos e as repostas respiratória e autônoma desencadeadas pela hipóxia. Estes resultados conferem uma importante caracterização sobre a distribuição dos neurônios catecolaminérgicos do BVLr/C1 que são ativados por hipóxia e se projetam para o PVH. Além de mostrar que a hipóxia pode desencadear mecanismos neuroimunes que possivelmente envolvem a participação da microglia e também recrutam a via neural C1- PVH. / The reduction in the O2 partial pressure is detected by the peripheral chemoreceptors that send information to central nervous system to correct the homeostasis. Neuroanatomical studies show that C1 neurons send projections to the paraventricular hypothalamic nucleus (PVH), but rather describe the involvement of this pathway in a hypoxic situation. Furthermore, the potential involvement of neuroimmune mechanisms in cardiorespiratory neural control during hypoxia is unclear. In this study we show that catecholaminergic neurons localized in rostral ventrolateral medulla (RVLM) / C1 cells activated by hypoxia send projections to the PVH, and the integrity of these neurons is essential for PVH neurons be activated by hypoxia. Moreover, treatment with Minocycline changed the expression of inflammatory mediators in RVLM and PVH, the expression of Fos in these nucleus, and respiratory and autonomic responses elicited by hypoxia. These findings provide an important characterization of the distribution of catecholaminergic RVLM / C1 neurons that are activated by hypoxia and project to the PVH. In addition to showing that hypoxia can trigger neuroimmune mechanisms that possibly involve the microglia activity and also recruit the C1/PVH neural pathway.

Neste trabalho investigamos a interação entre ATP-glutamato na modulação de potenciais de ação e atividade sináptica de neurônios PVN-RVLM, além de avaliar se esta interação induziria mudanças na atividade simpática lombar (ANSL) por estímulo osmótico. Utilizamos de técnicas de imunohistoquímica, whole-cell patch clamp e registro eletroneurográfico. Observou-se que o ATP aumenta a frequência de potenciais de ação em neurônios PVN-RVLM, efeito bloqueado por acido quinurênico (KYN) e PPADS. A injeção de ATP no PVN aumenta a ANSL (25 nmol: 72%), um efeito atenuado por PPADS e/ou KYN, e também por CNQX. O ATP não afeta a função sináptica, mas aumenta correntes glutamatérgicas induzidas por aplicação AMPA em 52%, a qual foi bloqueada por PPADS ou por quelação de Ca2+ intracelular. Além disso, o estímulo osmótico ativa neurônios do PVN que expressam receptores P2X2 e potencia as correntes mediadas por AMPA (53%), um efeito bloqueado por PPADS. Finalmente, demonstrou-se que receptores P2 no PVN são importantes na simpatoexcitação induzida por estímulo osmótico agudo. / In the present study we investigate the interaction of ATP-glutamate on the firing activity and synaptic function in PVN-RVLM neurons, besides whether that interaction would be translated in changes on sympathetic nerve activity (SNA) induced by osmotic stimulus. Immunohistochemistry, whole-cell patch clamp and electroneurography technical approaches were used. Our data have shown that ATP increases firing rate of PVN-RVLM neurons, an effect blocked by kynurenic acid (KYN) or PPADS. ATP injection into the PVN enhanced SNA (72%), which was attenuated by PPADS and/or KYN, or CNQX. ATP did not affect synaptic function but, glutamatergic currents evoked by AMPA application were augmented with ATP (AMPA area: 52%), blocked by PPADS and chelation of intracellular Ca2+. In addition, we observed that acute osmotic stimulus activates P2X2 expressing neurons in the PVN. Moreover, an osmotic challenge potentiated AMPA responses (53%), an effect blocked by PPADS. Finally, we demonstrated that P2 receptors in the PVN are important for osmotically-driven sympathoexcitation.

Neste trabalho investigamos a interação entre ATP-glutamato na modulação de potenciais de ação e atividade sináptica de neurônios PVN-RVLM, além de avaliar se esta interação induziria mudanças na atividade simpática lombar (ANSL) por estímulo osmótico. Utilizamos de técnicas de imunohistoquímica, whole-cell patch clamp e registro eletroneurográfico. Observou-se que o ATP aumenta a frequência de potenciais de ação em neurônios PVN-RVLM, efeito bloqueado por acido quinurênico (KYN) e PPADS. A injeção de ATP no PVN aumenta a ANSL (25 nmol: 72%), um efeito atenuado por PPADS e/ou KYN, e também por CNQX. O ATP não afeta a função sináptica, mas aumenta correntes glutamatérgicas induzidas por aplicação AMPA em 52%, a qual foi bloqueada por PPADS ou por quelação de Ca2+ intracelular. Além disso, o estímulo osmótico ativa neurônios do PVN que expressam receptores P2X2 e potencia as correntes mediadas por AMPA (53%), um efeito bloqueado por PPADS. Finalmente, demonstrou-se que receptores P2 no PVN são importantes na simpatoexcitação induzida por estímulo osmótico agudo. / In the present study we investigate the interaction of ATP-glutamate on the firing activity and synaptic function in PVN-RVLM neurons, besides whether that interaction would be translated in changes on sympathetic nerve activity (SNA) induced by osmotic stimulus. Immunohistochemistry, whole-cell patch clamp and electroneurography technical approaches were used. Our data have shown that ATP increases firing rate of PVN-RVLM neurons, an effect blocked by kynurenic acid (KYN) or PPADS. ATP injection into the PVN enhanced SNA (72%), which was attenuated by PPADS and/or KYN, or CNQX. ATP did not affect synaptic function but, glutamatergic currents evoked by AMPA application were augmented with ATP (AMPA area: 52%), blocked by PPADS and chelation of intracellular Ca2+. In addition, we observed that acute osmotic stimulus activates P2X2 expressing neurons in the PVN. Moreover, an osmotic challenge potentiated AMPA responses (53%), an effect blocked by PPADS. Finally, we demonstrated that P2 receptors in the PVN are important for osmotically-driven sympathoexcitation.

Disfunção autonômica, inflamação e estresse oxidativo são características da hipertensão. Investigamos a cronologia das adaptações fisiológicas e celulares induzidas pelo treinamento aeróbio em ratos espontaneamente hipertensos (SHR). SHR exibiam disfunção autonômica e, no núcleo Paraventricular no hipotálamo (PVN), estresse oxidativo e inflamação. Duas semanas de treinamento aeróbio normalizaram a função autonômica, estresse oxidativo, inflamação, ativação de microglia e conteúdo de HMGB no PVN. Após 8 semanas, SHR treinados apresentaram menor pressão arterial e resistência vascular periférica. Redução do conteúdo de HMGB1 consiste num mecanismo para explicar os benefícios do treinamento, já que infusão aguda intracerebroventricular de HMGB1 produziu disfunção autonômica e ativação de microglia pela sinalização do CxCr4. Assim, redução do estresse oxidativo e da inflamação induzida pelo treinamento contribui para a reversão da disfunção autonômica na hipertensão e a redução da liberação de HMGB1 explica estes benefícios. / Autonomic dysfunction, inflammation and oxidative stress are hallmarks in hypertension. We evaluated time-course of physiologic and cellular adaptations induced by aerobic training in spontaneous hypertensive rat (SHR). SHR showed autonomic dysfunction and, in the hypothalamic paraventricular nucleus (PVN), oxidative stress and inflammation. 2-weeks of aerobic training normalized autonomic function, oxidative stress, inflammation, microglia activation and HMGB1 content into the PVN. After 8-weeks, trained SHR exhibited lower arterial pressure and peripheral vascular resistance. Decrease of HMGB1 content is a mechanism to explain these training benefits, since HMGB1 intracerebroventricular acute infusion induced autonomic dysfunction, microglia activation through CxCr4 signaling. So, decrease of oxidative stress and inflammation induced by aerobic training contributes to reverse autonomic dysfunction in hypertension and decrease of HMGB1 content explains these benefits.

Disfunção autonômica, inflamação e estresse oxidativo são características da hipertensão. Investigamos a cronologia das adaptações fisiológicas e celulares induzidas pelo treinamento aeróbio em ratos espontaneamente hipertensos (SHR). SHR exibiam disfunção autonômica e, no núcleo Paraventricular no hipotálamo (PVN), estresse oxidativo e inflamação. Duas semanas de treinamento aeróbio normalizaram a função autonômica, estresse oxidativo, inflamação, ativação de microglia e conteúdo de HMGB no PVN. Após 8 semanas, SHR treinados apresentaram menor pressão arterial e resistência vascular periférica. Redução do conteúdo de HMGB1 consiste num mecanismo para explicar os benefícios do treinamento, já que infusão aguda intracerebroventricular de HMGB1 produziu disfunção autonômica e ativação de microglia pela sinalização do CxCr4. Assim, redução do estresse oxidativo e da inflamação induzida pelo treinamento contribui para a reversão da disfunção autonômica na hipertensão e a redução da liberação de HMGB1 explica estes benefícios. / Autonomic dysfunction, inflammation and oxidative stress are hallmarks in hypertension. We evaluated time-course of physiologic and cellular adaptations induced by aerobic training in spontaneous hypertensive rat (SHR). SHR showed autonomic dysfunction and, in the hypothalamic paraventricular nucleus (PVN), oxidative stress and inflammation. 2-weeks of aerobic training normalized autonomic function, oxidative stress, inflammation, microglia activation and HMGB1 content into the PVN. After 8-weeks, trained SHR exhibited lower arterial pressure and peripheral vascular resistance. Decrease of HMGB1 content is a mechanism to explain these training benefits, since HMGB1 intracerebroventricular acute infusion induced autonomic dysfunction, microglia activation through CxCr4 signaling. So, decrease of oxidative stress and inflammation induced by aerobic training contributes to reverse autonomic dysfunction in hypertension and decrease of HMGB1 content explains these benefits.