Orientador: Patricia Maria de Paula / Banca: Luciane Helena Gargaglioni Batalhão / Banca: Lisandra Brandino de Oliveira / Resumo: Estudos recentes demonstram que os receptores purinérgicos estão presentes no núcleo parabraquial lateral (NPBL), uma estrutura pontina envolvida no controle da ingestão de sódio. No presente estudo, investigamos os efeitos das injeções do, -methyleneadenosine 5 -triphosphate (, -metileno ATP, agonista dos receptores P2X) sozinho ou combinado com o ácido piridoxalfosfato-6-azofenil-2',4'-disulfônico (PPADS, antagonista dos receptores P2X) ou suramin (antagonista não seletivo dos receptores P2) no NPBL sobre a ingestão de NaCl 1,8% induzida por depleção de sódio. Também investigamos os efeitos da injeção de, -metileno ATP sozinho ou combinado com o PPADS no NPBL sobre a pressão arterial média (PAM) e freqüência cardíaca (FC) em ratos saciados e depletados de sódio. Foram utilizados ratos Holtzman com implante de cânulas implantadas bilateralmente em direção ao NPBL. A depleção de sódio foi induzida pelo tratamento com o diurético furosemida (20 mg/kg do peso corporal) acompanhado de uma dieta deficiente em sódio por 24 horas. As injeções bilaterais de, -metileno ATP (2,0 e 4,0 nmol/0,2 μL) no NPBL aumentaram a ingestão de NaCl 1,8% induzida por depleção de sódio (25,3 ± 0,8 e 26,5 ± 0,9 mL/2 h, respectivamente, vs. salina: 15,2 ± 1,3 mL/2 h). O pré-tratamento com o suramin (2,0 nmol/0,2 μL) ou com o PPADS (4,0 nmol/0,2 μL) no NPBL aboliu os efeitos do, -metileno-ATP na ingestão de NaCl 1,8% (15,2 ± 1,2 e 16,9 ± 0,9 mL/2 h, respectivamente). As injeções de PPADS sozinho no NPBL não alteraram a ingestão de NaCl 1,8% (14,6 ± 0,8 mL/2 h vs. salina: 18,3 ± 1,8 mL/2 h). No entanto, as injeções de suramin sozinho no NPBL quase aboliram a ingestão de NaCl 1,8% (5,7 ± 1,9 mL/120 min, vs. salina: 15,5 ± 1,1 mL/120 min) e aumentaram a ingestão de sacarose 2% somente no tempo de 90 minutos (7,1 ± 1,3 vs. salina: 5,3 ± 0,8 mL/90 min) sem alterar...(Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Recent studies have shown that purinergic receptors are present in the lateral parabrachial nucleus (LPBN), a pontine structure involved in the control of sodium intake. In the present study, we investigated the effects of, -methyleneadenosine 5 -triphosphate (, - methylene ATP, selective P2X purinergic agonist) alone or combined with pyridoxalphosphate-6-azophenyl-2',4'-disulfonic acid (PPADS, P2X purinergic antagonist) or suramin (non-selective P2 purinergic antagonist) injected into the LPBN on sodium depletion-induced by 1.8% NaCl intake. We also investigated the effects of, -methylene ATP alone or combined with PPADS injected into the LPBN on mean arterial pressure (MAP) and heart rate (HR) on replete and sodium depleted rats. Male Holtzman rats with stainless steel cannulas implanted into the LPBN were used. Sodium depletion was induced by treating rats with the diuretic furosemide (20 mg/kg of body weight) followed by 24 h of sodium-deficient diet. Bilateral injections of, -methylene ATP (2.0 and 4.0 nmol/0.2 μL) into the LPBN increased sodium depletion-induced 1.8% NaCl intake (25.3 ± 0.8 and 26.5 ± 0.9 mL/2 h, respectively, vs. saline: 15.2 ± 1.3 mL/2 h). Pre-treatment with suramin (2.0 nmol/0.2 μL) or PPADS (4 nmol/0.2 μL) into the LPBN abolished the effects of, - methylene-ATP on 1.8% NaCl intake (15.2 ± 1.2 and 16.9 ± 0.9 mL/2 h, respectively). Injections of PPADS alone into the LPBN did not change 1.8% NaCl intake (14.6 ± 0.8 ml/2 h vs. saline: 18.3 ± 1.8 mL/2 h). However, injections of suramin alone into the LPBN strongly reduced 1.8% NaCl intake (5.7 ± 1.9 mL/120 min, vs. saline: 15.5 ± 1.1 mL/2 h) and increased the 2% sucrose intake only at 90 min (7.1 ± 1.3 vs. saline: 5.3 ± 0.8 mL/90 min), without changing 24h water deprivation-induced water intake (16.7 ± 1.8 mL/2 h vs. saline: 15.0 ± 2.1 mL/2 h)... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4404.pdf: 1810111 bytes, checksum: 6d3d450fd7a8a81c835b1a82a6176dba (MD5) Previous issue date: 2012-03-02 / Financiadora de Estudos e Projetos / The central nervous system (CNS) has an important role in maintaining the composition and volume of body fluids for the appropriate tissue perfusion. An important area of the CNS that receives cardiorespiratory afferents is the nucleus of the solitary tract (NTS) that has several types of neurotransmitters, includingL-glutamate and adenosine 5'-triphosphate (ATP). Neuroendocrine changes that occur during sodium depletion could change glutamatergi c and purinergic neurotransmissions into the NTS. Thus, in this study, we investigated : 1) the effects of sodium depletion on cardiorespiratory responses before and after injections of L -glutamate and α,β-methyleneadenosine 5′-triphosphate (α,β-methyl ATP, a selective P2X purinergic receptor agonist) into the NTS of unanesthetized and sodium depleted rats; 2) the cardiorespiratory responses of the injection of α,β-methyl ATP before and after the blockade of P2 receptor purinergic antagonist with suramin (non-selective P2 purinergic receptor antagonist) into NTS of unanesthetized and normovolemic rats and 3) to describe the autonomic components involved with the cardiovascular responses after injection of α,β-methyl ATP into the NTS. Male Holtzman rats with a cannula implanted into the NTS and catheters inserted into the femoral artery and vein were used. Ventilation (VE) was measured by whole body plethysmograph method. In relation to objective 1, the cardiorespiratory parameters were measured in normovolemic (before sodium depletion), depleted (24 h after sodium depletion) and repleted rats (two hours after free access to 0.3 M NaCl and water). Sodium depletion was induced by the treatment with the diuretic furosemide (20 mg/kg of body weight) injected subcut aneously (s.c.) followed by 24 h of sodium -deficient diet. Sodium depletion did not modify baseline MAP (104 ± 4 mmHg, vs. normovolemic: 105 ± 4 mmHg) or HR (334 ± 20 bpm, vs. normovolemic: 379 ± 13 bpm) but increased the VE (708 ± 107 ml/min/kg, vs. normovolemic: 478 ± 60 ml/min/kg). This effect was due to increase on tidal volume (VT, 7 ± 0.6 ml/kg, vs. normovolemic: 5 ± 0.4 ml/kg) without effect on the respiratory frequency (fR, 99 ± 8 cpm, vs. normovolemic: 85 ± 6 cpm). In repleted rats, VE did not return to normal level (640 ± 33 ml/min/kg, vs. normovolemic: 478 ± 60 ml/min/kg). Unilateral injections of L-glutamate (1 and 5 nmol/100 nl) into the NTS produced pressor response (17 ± 3 and 36 ± 3 mmHg, respectively, vs. saline: 3 ± 1 mmHg), bradycardia (-130 ± 15 and -169 ± 10 bpm, respectively, vs. saline: -13 ± 6 bpm) and the hyperventilation (233 ± 44 and 495 ± 114 ml/min/kg, respectively, vs. saline: 32 ± 26 ml/min/kg). Sodium depletion reduced pressor responses (4 ± 3 mmHg and 13 ± 4 mmHg, respectively) and hyperventilation (-112 ± 112 and 7 ± 115 ml/min/kg, respectively) and did not change bradycardia (-116 ± 30 and -156 ± 18 bpm, respectively). Unilateral injections of α,β-methyl ATP (2 nmol/100 nl) into the NTS also produced pressor response (36 ± 5 mmHg, vs. saline: 3 ± 1 mmHg), bradycardia (-194 ± 18 bpm, vs. saline: -13 ± 6 bpm) and did not change VE (54 ± 96 ml/min/kg, vs. saline: 32 ± 26 ml/min/kg). Sodium depletion reduced pressor response (24 ± 5 mmHg), VE ( -147 ± 184 ml/min/kg) and did not change bradycardia (-168 ± 22 bpm). In relation to objective 2, the results showed that injection of α,β-methyl ATP (2 nmol/100 nl) into NTS produced pressor response (24 ± 4 mmHg e -187 ± 39 bpm, respectively) and these responses were reduced 15 min after injection of suramin into NTS ipsilateral (13 ± 2 mmHg e -80 ± 18 bpm). Injection of α,β-methyl ATP into NTS produced no significantly change in VE. In relation to objective 3, the results showed that injection of α,β-methyl ATP (2 nmol/100 nl) into NTS promote pressor and bradycardic response (32 ± 5 mmHg and -183 ± 21 bpm). The pre-treatment with the alpha1 -adrenoceptor antagonist prazosin (1 mg/kg bw, i.v.) attenuated the increase in MAP (+10 ± 3 mmHg) without changing the bradycardic response (-192 ± 21 bpm) evoked by injection of α,β-methyl ATP into NTS. The pre-treatment with the cholinergic muscarinic antagonist, methyl-atropine (1 mg/kg bw, i.v.) did not changed the pressor response (+31 ± 6 mmHg) and abolished the bradycardic response (+21 ± 6 bpm) induced by injection of α,β-methyl ATP into the NTS. The results suggest that neuroendocrine changes produced by sodium depletion (increased level of circulating ANG II, aldosterone and the desactivation of the volume receptors and baroreceptors) may change the glutamatergic and purinergic neurotransmissions into the NTS. Furthermore, activation of P2X receptors in the NTS activates both the sympathetic and parasympathetic nervous system to produce pressor and bradycardic responses, respectively, without changing ventilation / O sistema nervoso central (SNC) possui um papel fundamental na manutenção da composição e do volume dos líquidos corporais, para a adequada perfusão tecidual. Uma importante área do SNC que recebe aferências cardiorrespiratórias é o núcleo do trato solitário (NTS) que possui vários tipos de neurotransmissores, dentre eles o L-glutamato e adenosina-5´-trifosfato (ATP). Mudanças neuroendócrinas que ocorrem durante a depleção de sódio poderiam alterar as neurotransmissões glutamatérgica e purinérgica no NTS. Assim, neste estudo, tivemos 3 objetivos: 1) investigar os efeitos da depleção de sódio nas respostas cardiorrespiratórias antes e após a injeção de L-glutamato e α,β-metileno adenosina 5’ trifosfato (α,β-metil ATP, agonista seletivo de receptor purinérgico P2X) no NTS de ratos não anestesiados; 2) investigar as respostas cardiorrespiratórias à injeção de α,β-metil ATP no NTS antes e após o bloqueio dos receptores purinérgicos P2 com o suramin (antagonista não-seletivo de receptores P2) no NTS de ratos não anestesiados e normovolêmicos e 3) caracterizar os componentes autonômicos envolvidos nas respostas cardiovasculares após a injeção de α,β-metil ATP no NTS. Foram utilizados ratos Holtzman com cânulas implantadas no NTS e com cateter inserido na artéria e veia femoral. As medidas de ventilação (VE) foram obtidas pelo método de pletismografia de corpo inteiro. Com relação ao objetivo 1, os parâmetros cardiorrespiratórios foram medidos em ratos normovolêmicos (antes da depleção de sódio), depletados (24 h após a depleção de sódio) e ratos repletos (2 h após o livre acesso a NaCl 0,3 M e água). A depleção de sódio foi induzida pelo tratamento com o diurético furosemida (20 mg/Kg do peso corporal) injetado subcutaneamente (s.c.) acompanhado de uma dieta deficiente em sódio por 24 h. A depleção de sódio não modificou a PAM basal (104 ± 4 mmHg, vs. normovolêmicos: 105 ± 4 mmHg) nem a FC (334 ± 20 bpm, vs. normovolêmico: 379 ± 13 bpm) mas aumentou a VE (708 ± 107 ml/min/kg, vs. normovolêmico: 478 ± 60 ml/min/kg). Este efeito ocorreu devido a um aumento do volume corrente (VC, 7 ± 0,6 ml/kg, vs. normovolêmico: 5 ± 0,4 ml/kg) sem alterar a frequência respiratória (fR, 99 ± 8 cpm, vs. normovolêmicos: 85 ± 6 cpm). Em ratos repletos, a VE não retornou ao nível normal (640 ± 33 ml/min/kg vs. normovolêmico: 478 ± 60 ml/min/kg). Injeções unilaterais de Lglutamato (1 e 5 nmol/100 nl) no NTS produziu resposta pressora (17 ± 3 e 36 ± 3 mmHg, respectivamente, vs. salina: 3 ± 1 mmHg), bradicardia (-130 ± 15 e -169 ± 10 bpm, respectivamente, vs. salina: -13 ± 6 bpm) e hiperventilação (233 ± 44 e 495 ± 114 ml/min/kg, respectivamente, vs. salina: 32 ± 26 ml/min/kg). A depleção de sódio reduziu a resposta pressora (4 ± 3 mmHg e 13 ± 4 mmHg, respectivamente) e hiperventilação (-112 ± 112 e 7 ± 115 ml/min/kg, respectivamente) e não alterou a bradicardia (-116 ± 30 e -156 ± 18 bpm, respectivamente). Injeção unilateral de α,β-metil ATP (2 nmol/100 nl) no NTS também produziu resposta pressora (36 ± 5 mmHg, vs. salina: 3 ± 1 mmHg), bradicardia (- 194 ± 18 bpm, vs. salina: -13 ± 6 bpm) e não modificou a VE (54 ± 96 ml/min/kg, vs. salina: 32 ± 26 ml/min/kg). A depleção de sódio reduziu a resposta pressora (24 ± 5 mmHg), a VE (-147 ± 184 ml/min/kg) e não alterou a bradicardia (-168 ± 22 bpm). Com relação ao objetivo 2, os resultados mostraram que a injeção de α,β-metil ATP (2 nmol/100 nl) no NTS promoveu resposta pressora e bradicárdica (24 ± 4 mmHg e -187 ± 39 bpm, respectivamente) e estas respostas foram reduzidas aos 15 minutos após a injeção de suramin no NTS ipsilateral (13 ± 2 mmHg e -80 ± 18 bpm). A injeção de α,β-metil ATP no NTS não promoveu alterações significativas na VE. Com relação ao objetivo 3, os resultados mostraram que as injeções de α,β-metil ATP (2 nmol/100 nl) no NTS promoveu resposta pressora e bradicardia (+32 ± 5 mmHg e -183 ± 21 bpm). O pré-tratamento com o antagonista de receptor alfa-1 adrenérgico, prazosin (1 mg/kg de peso corporal, i.v.), atenuou o aumento da PAM (+10 ± 3 mmHg) sem alterar a bradicardia (-192 ± 21 bpm) provocada pela injeção de α,β-metil-ATP no NTS e o pré-tratamento com o antagonista colinérgico muscarínico, metil-atropina (1 mg/kg de peso corporal, i.v.) não alterou a resposta pressora (+31 ± 6 mmHg) e aboliu a bradicardia (+21 ± 6 bpm) induzida pela injeção de α,β-metil ATP no NTS. Os resultados sugerem que alterações neuroendócrinas produzidas pela depleção de sódio (aumento dos níveis de ANG II e aldosterona circulantes e a desativação de receptores de volume e dos barorreceptores) podem alterar as neurotransmissões glutamatérgica e purinérgica no NTS. Além disso, a ativação dos receptores purinérgicos P2X no NTS ativa simultaneamente o sistema nervoso simpático e parassimpático para produzir respostas pressora e bradicárdica, respectivamente, sem alterar a ventilação pulmonar.

Quimioreceptores centrais (QC) e periféricos (QP) são células especializadas em detectar alterações de CO2, O2 e H+, e promover ajustes na ventilação e pressão arterial via sistema nervoso central. Avaliamos aqui a ação da sinalização purinérgica em áreas que apresentam essa propriedade (RTN, C1, NTScom e RPa) durante as respostas cardiorrespiratórias promovidas pela ativação dos quimiorreceptores, e a possível participação de astrócitos. Encontramos evidências que receptores P2 modulam a resposta de QC no RTN, enquanto que receptores P2Y1 e receptores glutamatérgicos, modulam a resposta de QP no C1, e que a sinalização purinérgica na região do NTScom ou na região RPa não contribui para resposta de QC. A manipulação farmacológica de astrócitos do RTN com fluorocitrato, mas não da região do NTScom e RPa, produz alterações respiratórias via receptores P2. Nossos achados evidenciam a importância e contribuem para descriminação dos mecanismos de ação da sinalização purinérgica na região bulbo ventrolateral rostral durante a ativação QC e QP. / Central (CC) and peripherals (PC) chemoreceptors are specialized cells to detect changes in CO2, O2 and H+, and produce adjustments in ventilation and blood pressure via the central nervous system. Here we evaluate the action of purinergic signaling in areas with this property (RTN, C1, commNTS, RPA) during the cardiorespiratory responses elicited by activation of chemoreceptors, and a possible role of astrocytes. We found evidence that P2 receptors modulate CC responses in RTN, while P2Y1 and glutamate receptors modulate PC responses in C1, and that the purinergic signaling in the RPa and commNTS region does not contribute to CC responses. The pharmacological manipulation of the RTN astrocytes, but not commNTS or RPa, with fluorocitrate produces respiratory changes via P2 receptors. Our findings show the importance and contribute to discrimination of the mechanisms of purinergic signaling in the rostral ventrolateral medulla during CC and PC activation.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:23:33Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2010-07-30Bitstream added on 2014-06-13T20:30:21Z : No. of bitstreams: 1 menezes_mf_me_arafo.pdf: 831526 bytes, checksum: 44cecb40bcf8a2490778eb7d99c815ee (MD5) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Estudos recentes demonstram que os receptores purinérgicos estão presentes no núcleo parabraquial lateral (NPBL), uma estrutura pontina envolvida no controle da ingestão de sódio. No presente estudo, investigamos os efeitos das injeções do , -methyleneadenosine 5 -triphosphate ( , -metileno ATP, agonista dos receptores P2X) sozinho ou combinado com o ácido piridoxalfosfato-6-azofenil-2',4'-disulfônico (PPADS, antagonista dos receptores P2X) ou suramin (antagonista não seletivo dos receptores P2) no NPBL sobre a ingestão de NaCl 1,8% induzida por depleção de sódio. Também investigamos os efeitos da injeção de , -metileno ATP sozinho ou combinado com o PPADS no NPBL sobre a pressão arterial média (PAM) e freqüência cardíaca (FC) em ratos saciados e depletados de sódio. Foram utilizados ratos Holtzman com implante de cânulas implantadas bilateralmente em direção ao NPBL. A depleção de sódio foi induzida pelo tratamento com o diurético furosemida (20 mg/kg do peso corporal) acompanhado de uma dieta deficiente em sódio por 24 horas. As injeções bilaterais de , -metileno ATP (2,0 e 4,0 nmol/0,2 μL) no NPBL aumentaram a ingestão de NaCl 1,8% induzida por depleção de sódio (25,3 ± 0,8 e 26,5 ± 0,9 mL/2 h, respectivamente, vs. salina: 15,2 ± 1,3 mL/2 h). O pré-tratamento com o suramin (2,0 nmol/0,2 μL) ou com o PPADS (4,0 nmol/0,2 μL) no NPBL aboliu os efeitos do , -metileno-ATP na ingestão de NaCl 1,8% (15,2 ± 1,2 e 16,9 ± 0,9 mL/2 h, respectivamente). As injeções de PPADS sozinho no NPBL não alteraram a ingestão de NaCl 1,8% (14,6 ± 0,8 mL/2 h vs. salina: 18,3 ± 1,8 mL/2 h). No entanto, as injeções de suramin sozinho no NPBL quase aboliram a ingestão de NaCl 1,8% (5,7 ± 1,9 mL/120 min, vs. salina: 15,5 ± 1,1 mL/120 min) e aumentaram a ingestão de sacarose 2% somente no tempo de 90 minutos (7,1 ± 1,3 vs. salina: 5,3 ± 0,8 mL/90 min) sem alterar... / Recent studies have shown that purinergic receptors are present in the lateral parabrachial nucleus (LPBN), a pontine structure involved in the control of sodium intake. In the present study, we investigated the effects of , -methyleneadenosine 5 -triphosphate ( , - methylene ATP, selective P2X purinergic agonist) alone or combined with pyridoxalphosphate-6-azophenyl-2',4'-disulfonic acid (PPADS, P2X purinergic antagonist) or suramin (non-selective P2 purinergic antagonist) injected into the LPBN on sodium depletion-induced by 1.8% NaCl intake. We also investigated the effects of , -methylene ATP alone or combined with PPADS injected into the LPBN on mean arterial pressure (MAP) and heart rate (HR) on replete and sodium depleted rats. Male Holtzman rats with stainless steel cannulas implanted into the LPBN were used. Sodium depletion was induced by treating rats with the diuretic furosemide (20 mg/kg of body weight) followed by 24 h of sodium-deficient diet. Bilateral injections of , -methylene ATP (2.0 and 4.0 nmol/0.2 μL) into the LPBN increased sodium depletion-induced 1.8% NaCl intake (25.3 ± 0.8 and 26.5 ± 0.9 mL/2 h, respectively, vs. saline: 15.2 ± 1.3 mL/2 h). Pre-treatment with suramin (2.0 nmol/0.2 μL) or PPADS (4 nmol/0.2 μL) into the LPBN abolished the effects of , - methylene-ATP on 1.8% NaCl intake (15.2 ± 1.2 and 16.9 ± 0.9 mL/2 h, respectively). Injections of PPADS alone into the LPBN did not change 1.8% NaCl intake (14.6 ± 0.8 ml/2 h vs. saline: 18.3 ± 1.8 mL/2 h). However, injections of suramin alone into the LPBN strongly reduced 1.8% NaCl intake (5.7 ± 1.9 mL/120 min, vs. saline: 15.5 ± 1.1 mL/2 h) and increased the 2% sucrose intake only at 90 min (7.1 ± 1.3 vs. saline: 5.3 ± 0.8 mL/90 min), without changing 24h water deprivation-induced water intake (16.7 ± 1.8 mL/2 h vs. saline: 15.0 ± 2.1 mL/2 h)... (Complete abstract click electronic access below)

Quimioreceptores centrais (QC) e periféricos (QP) são células especializadas em detectar alterações de CO2, O2 e H+, e promover ajustes na ventilação e pressão arterial via sistema nervoso central. Avaliamos aqui a ação da sinalização purinérgica em áreas que apresentam essa propriedade (RTN, C1, NTScom e RPa) durante as respostas cardiorrespiratórias promovidas pela ativação dos quimiorreceptores, e a possível participação de astrócitos. Encontramos evidências que receptores P2 modulam a resposta de QC no RTN, enquanto que receptores P2Y1 e receptores glutamatérgicos, modulam a resposta de QP no C1, e que a sinalização purinérgica na região do NTScom ou na região RPa não contribui para resposta de QC. A manipulação farmacológica de astrócitos do RTN com fluorocitrato, mas não da região do NTScom e RPa, produz alterações respiratórias via receptores P2. Nossos achados evidenciam a importância e contribuem para descriminação dos mecanismos de ação da sinalização purinérgica na região bulbo ventrolateral rostral durante a ativação QC e QP. / Central (CC) and peripherals (PC) chemoreceptors are specialized cells to detect changes in CO2, O2 and H+, and produce adjustments in ventilation and blood pressure via the central nervous system. Here we evaluate the action of purinergic signaling in areas with this property (RTN, C1, commNTS, RPA) during the cardiorespiratory responses elicited by activation of chemoreceptors, and a possible role of astrocytes. We found evidence that P2 receptors modulate CC responses in RTN, while P2Y1 and glutamate receptors modulate PC responses in C1, and that the purinergic signaling in the RPa and commNTS region does not contribute to CC responses. The pharmacological manipulation of the RTN astrocytes, but not commNTS or RPa, with fluorocitrate produces respiratory changes via P2 receptors. Our findings show the importance and contribute to discrimination of the mechanisms of purinergic signaling in the rostral ventrolateral medulla during CC and PC activation.

Receptores purinérgicos e canais de cálcio voltagem-dependentes estão envolvidos em diversos processos biológicos como na gastrulação, durante o desenvolvimento embrionário, e na diferenciação neural. Quando ativados, canais de cálcio voltagem-dependentes e receptores purinérgicos do tipo P2, ativados por nucleotídeos, desencadeiam transientes de cálcio intracelulares controlando diversos processos biológicos. Neste trabalho, nós estudamos a participação de canais de cálcio voltagem-dependentes e receptores do tipo P2 na geração de transientes de cálcio espontâneos e sua regulação na expressão de fatores de transcrição relacionados com a neurogênese utilizando como modelo células tronco (CTE) induzidas à diferenciação em células tronco neurais (NSC) com ácido retinóico. Descrevemos que CTE indiferenciadas podem ter a proliferação acelerada pela ativação de receptores P2X7, enquanto que a expressão e a atividade desse receptor precisam ser inibidas para o progresso da diferenciação em neuroblasto. Além disso, ao longo da diferenciação neural, por análise em tempo real dos níveis de cálcio intracelular livre identificamos 3 padrões de oscilações espontâneas de cálcio (onda, pico e unique), e mostramos que ondas e picos tiveram a frequência e amplitude aumentadas conforme o andamento da diferenciação. Células tratadas com o inibidor do receptor de inositol 1,4,5-trifosfato (IP3R), Xestospongin C, apresentaram picos mas não ondas, indicando que ondas dependem exclusivamente de cálcio oriundo do retículo endoplasmático pela ativação de IP3R. NSC de telencéfalo de embrião de camundongos transgênicos ou pré-diferenciadas de CTE tratadas com Bz-ATP, o agonista do receptor P2X7, e com 2SUTP, agonista de P2Y2 e P2Y4, aumentaram a frequência e a amplitude das oscilações espontâneas de cálcio do tipo pico. Dados, obtidos por microscopia de luminescência, da expressão em tempo real de gene repórter luciferase fusionado à Mash1 e Ngn2 revelou que a ativação dos receptores P2Y2/P2Y4 aumentou a expressão estável de Mash1 enquanto que ativação do receptor P2X7 levou ao aumento de Ngn2. Além disso, células na presença do quelante de cálcio extracelular (EGTA) ou do depletor dos estoques intracelulares de cálcio do retículo endoplasmático (thapsigargin) apresentaram redução na expressão de Mash1 e Ngn2, indicando que ambos são regulados pela sinalização de cálcio. A investigação dos canais de cálcio voltagem-dependentes demonstrou que o influxo de cálcio gerado por despolarização da membrana de NSC diferenciadas de CTE é decorrente da ativação de canais de cálcio voltagem-dependentes do tipo L. Além disso, esse influxo pode controlar o destino celular por estabilizar expressão de Mash1 e induzir a diferenciação neuronal por fosforilação e translocação do fator de transcrição CREB. Esses dados sugerem que os receptores P2X7, P2Y2, P2Y4 e canais de cálcio voltagem-dependentes do tipo L podem modular as oscilações espontâneas de cálcio durante a diferenciação neural e consequentemente alteram o padrão de expressão de Mash1 e Ngn2 favorecendo a decisão do destino celular neuronal. / Purinergic receptors and voltage gated Ca2+ channels have been attributed with developmental functions including gastrulation and neural differentiation. Upon activation, nucleotide-activated P2 purinergic receptor and voltage-gated Ca2+ channel subtypes trigger intracellular calcium transients controlling cellular processes. Here, we studied the participation of voltage-gated calcium channels and P2 receptor activity in spontaneous calcium transients and consequent regulation expression of transcription factors related to retinoic acid-induced neurogenesis of mouse neural stem and embryonic stem cells (ESC). In embryonic pluripotent stem cells, proliferation is accelerated by P2X7 receptor activation, while receptor expression / activity needs to be down-regulated for the progress of neuroblast differentiation. Moreover, along neural differentiation time lapse imaging with means of a cytosolic calcium-sensitive fluorescent probe provided different patterns of spontaneous calcium transients (waves and spikes) showing that both, frequency and amplitude increased along differentiation. Cells treated with the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor (IP3R) inhibitor Xestospongin C showed spikes but not waves, indicating that waves exclusively depended on calcium release from endoplasmic reticulum by IP3R activation. Cells treated with the P2X7 receptor subtype agonist Bz-ATP and the P2Y2 and P2Y4 receptor 2-S-UTP increased frequency and amplitudes of calcium transients, mainly spikes, in embryonic telencephalon neural stem cells (NSC) and NSC pre-differentiated from ESC. Data obtained by luminescence time lapse imaging of stable transfected cells with Mash1 or Ngn2 promoter-protein fusion to luciferase reporter construct revealed increased Mash1 expression due to activation of P2Y2/P2Y4 receptor subtypes, while increased expression of Ngn2 was observed following P2X7 receptor activation. In addition, cells imaged in presence of the extracellular calcium chelator EGTA or following endoplasmic reticulum calcium store depletion by thapsigargin showed a decrease in Mash1 and Ngn2 expression, indicating that both are regulated by calcium signaling. Investigation of the roles of voltage gated Ca2+ channels in neural differentiation showed that Ca2+ influx in NSC pre-differentiated from ESC is due to membrane depolarization and L-type voltage gated Ca2+ channel activation, thereby controlling cell fate decision, by stabilizing the expression of MASH1 and inducing differentiation, by phosphorylation of the transcription factor CREB. Altogether these data suggest that P2X7, P2Y2, P2Y4 receptors and L-type voltage gated Ca2+ channels can modulate spontaneous calcium oscillations during neural differentiation and consequently change the Mash1 and Ngn2 expression patterns, thus favoring the cell fate decision to the neuronal phenotype.

Receptores purinérgicos e canais de cálcio voltagem-dependentes estão envolvidos em diversos processos biológicos como na gastrulação, durante o desenvolvimento embrionário, e na diferenciação neural. Quando ativados, canais de cálcio voltagem-dependentes e receptores purinérgicos do tipo P2, ativados por nucleotídeos, desencadeiam transientes de cálcio intracelulares controlando diversos processos biológicos. Neste trabalho, nós estudamos a participação de canais de cálcio voltagem-dependentes e receptores do tipo P2 na geração de transientes de cálcio espontâneos e sua regulação na expressão de fatores de transcrição relacionados com a neurogênese utilizando como modelo células tronco (CTE) induzidas à diferenciação em células tronco neurais (NSC) com ácido retinóico. Descrevemos que CTE indiferenciadas podem ter a proliferação acelerada pela ativação de receptores P2X7, enquanto que a expressão e a atividade desse receptor precisam ser inibidas para o progresso da diferenciação em neuroblasto. Além disso, ao longo da diferenciação neural, por análise em tempo real dos níveis de cálcio intracelular livre identificamos 3 padrões de oscilações espontâneas de cálcio (onda, pico e unique), e mostramos que ondas e picos tiveram a frequência e amplitude aumentadas conforme o andamento da diferenciação. Células tratadas com o inibidor do receptor de inositol 1,4,5-trifosfato (IP3R), Xestospongin C, apresentaram picos mas não ondas, indicando que ondas dependem exclusivamente de cálcio oriundo do retículo endoplasmático pela ativação de IP3R. NSC de telencéfalo de embrião de camundongos transgênicos ou pré-diferenciadas de CTE tratadas com Bz-ATP, o agonista do receptor P2X7, e com 2SUTP, agonista de P2Y2 e P2Y4, aumentaram a frequência e a amplitude das oscilações espontâneas de cálcio do tipo pico. Dados, obtidos por microscopia de luminescência, da expressão em tempo real de gene repórter luciferase fusionado à Mash1 e Ngn2 revelou que a ativação dos receptores P2Y2/P2Y4 aumentou a expressão estável de Mash1 enquanto que ativação do receptor P2X7 levou ao aumento de Ngn2. Além disso, células na presença do quelante de cálcio extracelular (EGTA) ou do depletor dos estoques intracelulares de cálcio do retículo endoplasmático (thapsigargin) apresentaram redução na expressão de Mash1 e Ngn2, indicando que ambos são regulados pela sinalização de cálcio. A investigação dos canais de cálcio voltagem-dependentes demonstrou que o influxo de cálcio gerado por despolarização da membrana de NSC diferenciadas de CTE é decorrente da ativação de canais de cálcio voltagem-dependentes do tipo L. Além disso, esse influxo pode controlar o destino celular por estabilizar expressão de Mash1 e induzir a diferenciação neuronal por fosforilação e translocação do fator de transcrição CREB. Esses dados sugerem que os receptores P2X7, P2Y2, P2Y4 e canais de cálcio voltagem-dependentes do tipo L podem modular as oscilações espontâneas de cálcio durante a diferenciação neural e consequentemente alteram o padrão de expressão de Mash1 e Ngn2 favorecendo a decisão do destino celular neuronal. / Purinergic receptors and voltage gated Ca2+ channels have been attributed with developmental functions including gastrulation and neural differentiation. Upon activation, nucleotide-activated P2 purinergic receptor and voltage-gated Ca2+ channel subtypes trigger intracellular calcium transients controlling cellular processes. Here, we studied the participation of voltage-gated calcium channels and P2 receptor activity in spontaneous calcium transients and consequent regulation expression of transcription factors related to retinoic acid-induced neurogenesis of mouse neural stem and embryonic stem cells (ESC). In embryonic pluripotent stem cells, proliferation is accelerated by P2X7 receptor activation, while receptor expression / activity needs to be down-regulated for the progress of neuroblast differentiation. Moreover, along neural differentiation time lapse imaging with means of a cytosolic calcium-sensitive fluorescent probe provided different patterns of spontaneous calcium transients (waves and spikes) showing that both, frequency and amplitude increased along differentiation. Cells treated with the inositol 1,4,5-trisphosphate receptor (IP3R) inhibitor Xestospongin C showed spikes but not waves, indicating that waves exclusively depended on calcium release from endoplasmic reticulum by IP3R activation. Cells treated with the P2X7 receptor subtype agonist Bz-ATP and the P2Y2 and P2Y4 receptor 2-S-UTP increased frequency and amplitudes of calcium transients, mainly spikes, in embryonic telencephalon neural stem cells (NSC) and NSC pre-differentiated from ESC. Data obtained by luminescence time lapse imaging of stable transfected cells with Mash1 or Ngn2 promoter-protein fusion to luciferase reporter construct revealed increased Mash1 expression due to activation of P2Y2/P2Y4 receptor subtypes, while increased expression of Ngn2 was observed following P2X7 receptor activation. In addition, cells imaged in presence of the extracellular calcium chelator EGTA or following endoplasmic reticulum calcium store depletion by thapsigargin showed a decrease in Mash1 and Ngn2 expression, indicating that both are regulated by calcium signaling. Investigation of the roles of voltage gated Ca2+ channels in neural differentiation showed that Ca2+ influx in NSC pre-differentiated from ESC is due to membrane depolarization and L-type voltage gated Ca2+ channel activation, thereby controlling cell fate decision, by stabilizing the expression of MASH1 and inducing differentiation, by phosphorylation of the transcription factor CREB. Altogether these data suggest that P2X7, P2Y2, P2Y4 receptors and L-type voltage gated Ca2+ channels can modulate spontaneous calcium oscillations during neural differentiation and consequently change the Mash1 and Ngn2 expression patterns, thus favoring the cell fate decision to the neuronal phenotype.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:22:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 4102.pdf: 1499777 bytes, checksum: 83d49633865ad84ab741b0091f168280 (MD5) Previous issue date: 2011-12-14 / Universidade Federal de Minas Gerais / Locus coeruleus (LC) is considered as a chemosensitive region to CO2/pH in mammals and amphibians, mainly its noradrenergic neurons. The LC purinergic neuromodulation is of particular interest since adenosine 5′-triphosphate (ATP) acts as a neuromodulator in many brainstem areas involved in cardiovascular and respiratory regulation, which includes Locus coeruleus (LC). ATP acting on LC P2 receptors influences the release of noradrenaline (NE) and the LC noradrenergic neurons are involved in the CO2-drive to breathing. Thus, the goal of the present study was to investigate the role of purinergic neuromodulation in the LC in the ventilatory, thermal and cardiovascular responses during normocapnia and hypercapnia in Wistar male unanesthetized rats. We assessed the purinergic modulation of cardiorespiratory and thermal responses by microinjecting ATP P2X receptor agonist (α,β-MeATP, 0.5 nmoL/40 nL and 1 nmoL/40 nL) and P2 receptor non selective antagonists (PPADS 0.5 nmoL/40 nL and 1 nmoL/40 nL; suramin, 1 nmoL/40 nL) into the LC. Pulmonary ventilation (VE, plethysmography), mean arterial pressure (MAP), heart rate (HR) and body core temperature (Tb, dataloggers) were measured before and after unilateral microinjection (40 nL) of α,β-MeATP, PPADS, suramin or 0.9% saline (vehicle) into the LC during 60 min normocapnia or 30 min period of 7% CO2 exposure followed by 30 min of normocapnia. Under normocapnic conditions, α,β-MeATP did not affect any parameter, whereas PPADS decreased respiratory frequency (f), increased MAP and HR and suramin increased Tb, MAP and HR and did not change ventilation. Hypercapnia induced an increase in ventilation, a fall in HR and did not change Tb in all groups. During hypercapnia, α,β-MeATP produced a further increase in ventilation and did not cause changes in cardiovascular and thermal parameters, PPADS caused an increase in MAP, did not alter ventilation and Tb and suramin elicited increases in ventilation, MAP and bradycardia and did not change Tb. Thus, our data suggest that purinergic neuromodulation in the LC plays an important role in the cardiorespiratory control during hypercapnia and modulates cardiorrespiratory and thermal control during normocapnic conditions in unanesthetized animals. / O LC é considerado uma região quimiossensível a CO2/pH em mamíferos e anfíbios, especificamente os neurônios noradrenérgicos. A neuromodulação purinérgica no LC desperta um interesse particular uma vez que a adenosina 5 -trifosfato (ATP) atua como neuromodulador em várias áreas do tronco encefálico envolvidas na regulação cardiorrespiratória, incluindo o LC e sua atuação em receptores P2 influencia a liberação de noradrenalina (NE) dos neurônios do LC. Portanto, o objetivo do presente estudo foi investigar a participação da neuromodulação purinérgica no LC nas respostas ventilatória, térmica e cardiovascular durante normocapnia e hipercapnia em ratos Wistar não anestesiados. A possível modulação do ATP nessas respostas foi realizada por meio da microinjeção do agonista de receptor P2X (α,β-MeATP, 0.5 nmol/40 nL e 1 nmol/40 nL) e dos antagonistas não seletivos de receptor P2 (PPADS 0.5 nmol/40 nL e 1 nmol/40 nL; suramin, 1nmol/40nL) no LC. Foram feitas medidas de ventilação pulmonar ( VE, pletismografia), temperatura corporal (TC) pressão arterial média (PAM) e frequência cardíaca (FC) antes da microinjeção unilateral de α,β--MeATP, PPADS, suramin ou salina (veículo, 40nL) no LC em condições basais, e após microinjeção durante 60 min de normocapnia ou 30 min de exposição a 7% CO2, seguido de 30 min de normocapnia. Em condições normocápnicas, a microinjeção de α,β-MeATP não afetou nenhuma das variáveis analisadas, enquanto que o PPADS promoveu uma redução da freqüência respiratória (fR), aumento da PAM e FC, e o suramin aumentou a TC, PAM e FC sem causar alterações na ventilação. A hipercapnia promoveu aumento da ventilação, uma redução na FC e não alterou a TC em todos os grupos. Durante hipercapnia, α,β-MeATP promoveu aumento da hiperpnéia sem causar alterações nas variáveis cardiovasculares e na temperatura, PPADS promoveu aumento da PAM sem alterar as variáveis respiratórias e a temperatura corporal e o suramin promoveu aumento da hiperventilação, aumento na PAM e bradicardia sem alterar a temperatura corporal. Portanto, nossos dados sugerem que a neuromodulação purinérgica no LC participa do controle cardiorrespiratório durante normocapnia e hipercapnia e modula a termorregulação em condições normocápnicas em animais não anestesiados.