O sistema colinérgico muscarínico desempenha uma função central na memória, mas o papel de cada subtipo de receptor é pouco compreendido separadamente. As toxinas muscarínica (MTs) extraídas da peçonha das serpentes Dendroaspis sp são ferramentas farmacológicas seletivas aos diferentes subtipos de receptores muscarínicos. O subsistema M4 muscarínico modula os processos de consolidação e evocação. Recentemente, tem se dado atenção aos processos subseqüentes à evocação e vários trabalhos demonstraram que a reconsolidação e a extinção da memória compreendem etapas importantes na formação do processo. O objetivo desse trabalho é investigar o envolvimento do subsistema M4 colinérgico muscarínico hipocampal na consolidação, evocação, reconsolidação e extinção da memória, além de investigar os receptores M4 da amígdala basolateral na consolidação e reconsolidação. Em trabalhos anteriores, foi demonstrado que os receptores M4 mudavam seu papel modulatório entre a consolidação e evocação, portanto, neste trabalho investigamos, também, em que momento do processo de consolidação ocorre essa mudança e se essa alteração é dependente de transcrição gênica. A toxina MT3, antagonista seletiva ao receptor M4, e a escopolamina, antagonista inespecífico, foram as ferramentas farmacológicas utilizadas e seus efeitos foram estudados na tarefa de condicionamento aversivo contextual (CAC) e esquiva inibitória (EI). Quando infundidos no hipocampo antes do treino CAC, ambos os fármacos foram amnésicos sobre a consolidação, entretanto, somente MT3 foi efetiva quando infundida antes do teste, sendo o efeito oposto, facilitatório. Além disso, somente a MT3 intra-hipocampal foi facilitatória sobre a reconsolidação e bloqueou a extinção da tarefa de CAC. Infundidas na amígdala basolateral os antagonistas foram amnésicos sobre a consolidação e a reconsolidação de CAC. Os experimentos com a esquiva inibitória demonstraram que a MT3 intra-hipocampal é amnésica somente quando infundida imediatamente após o treino. Porém, modifica seu efeito quando administrada 90 e 180 minutos após o treino, passando a ser facilitatória. A administração de um inibidor de transcrição gênica (DRB) imediatamente após o treino de EI reverte o efeito facilitatório da MT3 pré-teste. Os resultados sugerem uma modulação positiva do sistema colinérgico muscarínico hipocampal durante a consolidação e a extinção da memória de CAC, porém, uma ação contrária é observada durante a evocação e reconsolidação. Os resultados em conjunto sugerem que os receptores M4 hipocampais sofram alterações plásticas durante o processo de consolidação passando a controlar negativamente a atividade excitatória dos neurônios glutamatérgicos, fenômeno que parece não ocorrer na amígdala basolateral. / The cholinergic muscarinic system plays a central role in learning and memory, yet little is known about the specific roles of each receptor subtype. Muscarinic toxins (MTs) from Dendroaspis snakes venom are selective for muscarinic receptor subtypes. The hippocampus M4 subsystem, for instance, was shown to take part in the modulation of memory consolidation and retrieval. The memory phenomenon, by its turn, is being recently unveiled as a much more complex set of processes than previously thought, encompassing post-retrieval situations such as reconsolidation and extinction, each with its particular mechanisms. The scope of this study is to explore the involvement of the hippocampal cholinergic M4 muscarinic subsystem on the consolidation, retrieval, reconsolidation and extinction of memories, moreover to investigate the role of M4 subsystem of basoalteral amygdala on the consolidation and reconsolidation. Last works shown a different modulatory role of hippocampal M4 receptors about consolidation and retrieval processes, therefore This work aims to investigate the muscarinic cholinergic modulation at hippocampal circuits by M4 receptors, along different periods of memory consolidation for an inhibitory avoidance task, and verify if the change effect of pre-test MT3 are dependent of mRNA synthesis. MT3, a very selective M4 antagonist, and the less selective antagonist scopolamine were infused bilaterally into the rat CA1 area, and their effects studied in a contextual fear conditioning task (CFC) and inhibitory avoidance task (IA). When infused immediately after training, both treatments caused disruption of the memory consolidation, however, only MT3 was effective when infused before the test session, and the effect, was the opposite, i.e., memory facilitation. Moreover, only MT3 enhanced the reconsolidation of CFC following its infusion into the hippocampus or blocked its extinction. Infused into the basolateral amygdala, muscarínic antagonists shown an amnestic effect about the consolidation and reconsolidation of CFC memory. In the IA experiments, MT3 infused immediately after training was amnestic upon the consolidation process, while an “opposite effect” –memory facilitation– was observed in the 90-180min time window. The DRB was amnestic too upon the consolidation, showing that the transcriptional process is essential to the memory. Moreover, the DRB reverted the facilitatory effect of pre-test MT3. These results suggest an endogenous positive modulation of the cholinergic muscarinic system present during the consolidation or the extinction of an aversive memory, but an opposite action during memory retrieval or memory reconsolidation. Moreover, these results suggest that M4 receptors are likely expressed at different hippocampal localizations where they underlie different processes and plasticity events, may be over expressed upon glutamatergic excitatory cells.

O sistema colinérgico muscarínico desempenha uma função central na memória, mas o papel de cada subtipo de receptor é pouco compreendido separadamente. As toxinas muscarínica (MTs) extraídas da peçonha das serpentes Dendroaspis sp são ferramentas farmacológicas seletivas aos diferentes subtipos de receptores muscarínicos. O subsistema M4 muscarínico modula os processos de consolidação e evocação. Recentemente, tem se dado atenção aos processos subseqüentes à evocação e vários trabalhos demonstraram que a reconsolidação e a extinção da memória compreendem etapas importantes na formação do processo. O objetivo desse trabalho é investigar o envolvimento do subsistema M4 colinérgico muscarínico hipocampal na consolidação, evocação, reconsolidação e extinção da memória, além de investigar os receptores M4 da amígdala basolateral na consolidação e reconsolidação. Em trabalhos anteriores, foi demonstrado que os receptores M4 mudavam seu papel modulatório entre a consolidação e evocação, portanto, neste trabalho investigamos, também, em que momento do processo de consolidação ocorre essa mudança e se essa alteração é dependente de transcrição gênica. A toxina MT3, antagonista seletiva ao receptor M4, e a escopolamina, antagonista inespecífico, foram as ferramentas farmacológicas utilizadas e seus efeitos foram estudados na tarefa de condicionamento aversivo contextual (CAC) e esquiva inibitória (EI). Quando infundidos no hipocampo antes do treino CAC, ambos os fármacos foram amnésicos sobre a consolidação, entretanto, somente MT3 foi efetiva quando infundida antes do teste, sendo o efeito oposto, facilitatório. Além disso, somente a MT3 intra-hipocampal foi facilitatória sobre a reconsolidação e bloqueou a extinção da tarefa de CAC. Infundidas na amígdala basolateral os antagonistas foram amnésicos sobre a consolidação e a reconsolidação de CAC. Os experimentos com a esquiva inibitória demonstraram que a MT3 intra-hipocampal é amnésica somente quando infundida imediatamente após o treino. Porém, modifica seu efeito quando administrada 90 e 180 minutos após o treino, passando a ser facilitatória. A administração de um inibidor de transcrição gênica (DRB) imediatamente após o treino de EI reverte o efeito facilitatório da MT3 pré-teste. Os resultados sugerem uma modulação positiva do sistema colinérgico muscarínico hipocampal durante a consolidação e a extinção da memória de CAC, porém, uma ação contrária é observada durante a evocação e reconsolidação. Os resultados em conjunto sugerem que os receptores M4 hipocampais sofram alterações plásticas durante o processo de consolidação passando a controlar negativamente a atividade excitatória dos neurônios glutamatérgicos, fenômeno que parece não ocorrer na amígdala basolateral. / The cholinergic muscarinic system plays a central role in learning and memory, yet little is known about the specific roles of each receptor subtype. Muscarinic toxins (MTs) from Dendroaspis snakes venom are selective for muscarinic receptor subtypes. The hippocampus M4 subsystem, for instance, was shown to take part in the modulation of memory consolidation and retrieval. The memory phenomenon, by its turn, is being recently unveiled as a much more complex set of processes than previously thought, encompassing post-retrieval situations such as reconsolidation and extinction, each with its particular mechanisms. The scope of this study is to explore the involvement of the hippocampal cholinergic M4 muscarinic subsystem on the consolidation, retrieval, reconsolidation and extinction of memories, moreover to investigate the role of M4 subsystem of basoalteral amygdala on the consolidation and reconsolidation. Last works shown a different modulatory role of hippocampal M4 receptors about consolidation and retrieval processes, therefore This work aims to investigate the muscarinic cholinergic modulation at hippocampal circuits by M4 receptors, along different periods of memory consolidation for an inhibitory avoidance task, and verify if the change effect of pre-test MT3 are dependent of mRNA synthesis. MT3, a very selective M4 antagonist, and the less selective antagonist scopolamine were infused bilaterally into the rat CA1 area, and their effects studied in a contextual fear conditioning task (CFC) and inhibitory avoidance task (IA). When infused immediately after training, both treatments caused disruption of the memory consolidation, however, only MT3 was effective when infused before the test session, and the effect, was the opposite, i.e., memory facilitation. Moreover, only MT3 enhanced the reconsolidation of CFC following its infusion into the hippocampus or blocked its extinction. Infused into the basolateral amygdala, muscarínic antagonists shown an amnestic effect about the consolidation and reconsolidation of CFC memory. In the IA experiments, MT3 infused immediately after training was amnestic upon the consolidation process, while an “opposite effect” –memory facilitation– was observed in the 90-180min time window. The DRB was amnestic too upon the consolidation, showing that the transcriptional process is essential to the memory. Moreover, the DRB reverted the facilitatory effect of pre-test MT3. These results suggest an endogenous positive modulation of the cholinergic muscarinic system present during the consolidation or the extinction of an aversive memory, but an opposite action during memory retrieval or memory reconsolidation. Moreover, these results suggest that M4 receptors are likely expressed at different hippocampal localizations where they underlie different processes and plasticity events, may be over expressed upon glutamatergic excitatory cells.

O sistema colinérgico muscarínico desempenha uma função central na memória, mas o papel de cada subtipo de receptor é pouco compreendido separadamente. As toxinas muscarínica (MTs) extraídas da peçonha das serpentes Dendroaspis sp são ferramentas farmacológicas seletivas aos diferentes subtipos de receptores muscarínicos. O subsistema M4 muscarínico modula os processos de consolidação e evocação. Recentemente, tem se dado atenção aos processos subseqüentes à evocação e vários trabalhos demonstraram que a reconsolidação e a extinção da memória compreendem etapas importantes na formação do processo. O objetivo desse trabalho é investigar o envolvimento do subsistema M4 colinérgico muscarínico hipocampal na consolidação, evocação, reconsolidação e extinção da memória, além de investigar os receptores M4 da amígdala basolateral na consolidação e reconsolidação. Em trabalhos anteriores, foi demonstrado que os receptores M4 mudavam seu papel modulatório entre a consolidação e evocação, portanto, neste trabalho investigamos, também, em que momento do processo de consolidação ocorre essa mudança e se essa alteração é dependente de transcrição gênica. A toxina MT3, antagonista seletiva ao receptor M4, e a escopolamina, antagonista inespecífico, foram as ferramentas farmacológicas utilizadas e seus efeitos foram estudados na tarefa de condicionamento aversivo contextual (CAC) e esquiva inibitória (EI). Quando infundidos no hipocampo antes do treino CAC, ambos os fármacos foram amnésicos sobre a consolidação, entretanto, somente MT3 foi efetiva quando infundida antes do teste, sendo o efeito oposto, facilitatório. Além disso, somente a MT3 intra-hipocampal foi facilitatória sobre a reconsolidação e bloqueou a extinção da tarefa de CAC. Infundidas na amígdala basolateral os antagonistas foram amnésicos sobre a consolidação e a reconsolidação de CAC. Os experimentos com a esquiva inibitória demonstraram que a MT3 intra-hipocampal é amnésica somente quando infundida imediatamente após o treino. Porém, modifica seu efeito quando administrada 90 e 180 minutos após o treino, passando a ser facilitatória. A administração de um inibidor de transcrição gênica (DRB) imediatamente após o treino de EI reverte o efeito facilitatório da MT3 pré-teste. Os resultados sugerem uma modulação positiva do sistema colinérgico muscarínico hipocampal durante a consolidação e a extinção da memória de CAC, porém, uma ação contrária é observada durante a evocação e reconsolidação. Os resultados em conjunto sugerem que os receptores M4 hipocampais sofram alterações plásticas durante o processo de consolidação passando a controlar negativamente a atividade excitatória dos neurônios glutamatérgicos, fenômeno que parece não ocorrer na amígdala basolateral. / The cholinergic muscarinic system plays a central role in learning and memory, yet little is known about the specific roles of each receptor subtype. Muscarinic toxins (MTs) from Dendroaspis snakes venom are selective for muscarinic receptor subtypes. The hippocampus M4 subsystem, for instance, was shown to take part in the modulation of memory consolidation and retrieval. The memory phenomenon, by its turn, is being recently unveiled as a much more complex set of processes than previously thought, encompassing post-retrieval situations such as reconsolidation and extinction, each with its particular mechanisms. The scope of this study is to explore the involvement of the hippocampal cholinergic M4 muscarinic subsystem on the consolidation, retrieval, reconsolidation and extinction of memories, moreover to investigate the role of M4 subsystem of basoalteral amygdala on the consolidation and reconsolidation. Last works shown a different modulatory role of hippocampal M4 receptors about consolidation and retrieval processes, therefore This work aims to investigate the muscarinic cholinergic modulation at hippocampal circuits by M4 receptors, along different periods of memory consolidation for an inhibitory avoidance task, and verify if the change effect of pre-test MT3 are dependent of mRNA synthesis. MT3, a very selective M4 antagonist, and the less selective antagonist scopolamine were infused bilaterally into the rat CA1 area, and their effects studied in a contextual fear conditioning task (CFC) and inhibitory avoidance task (IA). When infused immediately after training, both treatments caused disruption of the memory consolidation, however, only MT3 was effective when infused before the test session, and the effect, was the opposite, i.e., memory facilitation. Moreover, only MT3 enhanced the reconsolidation of CFC following its infusion into the hippocampus or blocked its extinction. Infused into the basolateral amygdala, muscarínic antagonists shown an amnestic effect about the consolidation and reconsolidation of CFC memory. In the IA experiments, MT3 infused immediately after training was amnestic upon the consolidation process, while an “opposite effect” –memory facilitation– was observed in the 90-180min time window. The DRB was amnestic too upon the consolidation, showing that the transcriptional process is essential to the memory. Moreover, the DRB reverted the facilitatory effect of pre-test MT3. These results suggest an endogenous positive modulation of the cholinergic muscarinic system present during the consolidation or the extinction of an aversive memory, but an opposite action during memory retrieval or memory reconsolidation. Moreover, these results suggest that M4 receptors are likely expressed at different hippocampal localizations where they underlie different processes and plasticity events, may be over expressed upon glutamatergic excitatory cells.

A sinalização muscarínica exerce função modulatória sobre diferentes aspectos da cognição e emoções. Todos os cinco subtipos de receptores muscarínicos (mAChR), M1 a M5, são expressos no hipocampo de mamíferos e são ativados de forma sobreposta pela maioria dos fármacos, dificultando avanços significativos na compreensão da contribuição de cada componente desse sistema. A toxina muscarínica 3 (MT3) é um antagonista seletivo para o subtipo M4, permitindo a investigação das ações modulatórias deste receptor no aprendizado, memória e plasticidade sináptica. Os M4 são receptores acoplados à proteína G (GPCRs) que atuam via Gi/o desencadeando efeitos inibitórios sobre as células em que estão presentes. Estudos comportamentais anteriores indicam que a administração de MT3 imediatamente após o treino em uma tarefa aversiva produz efeito amnéstico, enquanto que a administração antes da evocação, causa facilitação. Uma explicação para estes resultados é que os circuitos locais envolvidos na consolidação e na evocação da memória diferem em sua natureza. Nesse contexto, sugere-se que o efeito amnéstico da MT3 sobre a consolidação seja consequência da supressão da inibição de interneurônios GABAérgicos; enquanto que na evocação, esse efeito se daria sobre as sinapses glutamatérgicas. Assim, no presente trabalho, com o objetivo de investigar como o receptor M4 modula a plasticidade sináptica de longa duração e interage com uma dessas sinalizações, no caso a GABAérgica, utilizou-se a técnica de eletrofisiologia in vivo de hipocampo de ratos anestesiados. Para tanto, foram realizados registros extracelulares do potencial excitatório pós-sináptico de campo (fEPSP) de CA1 evocados por estimulação contralateral da via Colateral de Schaffer com infusão dos fármacos 15 min antes ou depois da estimulação elétrica de alta ou baixa frequência (HFS: 10 trens 0,5 Hz, 20 pulsos 100 Hz; ou LFS: 600 pulsos 1 Hz, respectivamente). MT3 (4,0 μg/μl), bicuculina (0,06 μg/μl), baclofen (0,2 μg/μl) e veículo, isoladamente ou combinados, não alteraram a amplitude da resposta evocada basal ou a facilitação por pulso pareado (FPP) 15 min após a infusão. MT3 aparentemente atenuou, mas não de forma significativa, a potenciação de longa duração (LTP) em relação ao controle (potenciação 60 min após a HFS de 31,8% e 66,0%, respectivamente). Além disso, não houve diferença significativa entre a amplitude do fEPSP no período basal e 60 min após a HFS sob ação da MT3. Bicuculina, embora não tenha abolido a LTP e nem causado alteração na FPP, produziu uma potenciação de apenas 36,4%. Baclofen promoveu uma potenciação semelhante à dos controles. A administração de baclofen também reduziu significativamente a FPP em relação ao basal. A administração conjunta de MT3 com bicuculina ou baclofen promoveu uma potenciação semelhante ao controle. MT3 não apresentou efeito sobre a manutenção da LTP quando aplicada 15 min após a HFS. Por fim, não foi possível induzir a depressão de longa duração (LTD) com o protocolo de LFS utilizado. Embora não tenha ocorrido diferença estatisticamente significativa entre os grupos devido ao baixo número de animais utilizados, os dados sugerem a possibilidade de uma amplitude reduzida da LTP quando da injeção de bicuculina. Baclofen alterou a FPP em relação ao fEPSP basal, o mesmo não tendo sido observado no grupo controle. Com a administração concomitante de MT3, tais alterações deixam de ser identificadas. Ainda que os achados experimentais sejam inconclusivos e preliminares, este trabalho permitiu a padronização da técnica de eletrofisiologia in vivo em animal anestesiado o que abre portas para futuras investigações. / The cholinergic muscarinic system exerts modulatory function over different aspects of cognition and emotion. All five muscarinic receptors subtypes (mAChR), M1 to M5, are expressed at mammals hippocampus and at least two of them are simultaneously activated by most of the drugs, hindering significant advances on the role of each component of this system. The muscarinic toxin 3 (MT3) is a selective antagonist for the M4 subtype, allowing the investigation of the modulatory actions of this receptor over learning, memory and synaptic plasticity. The M4 are G protein coupled receptors (GPCRs) that act through Gi/o triggering inhibitory effects on which cells they are occur. Previous behavioral studies have shown that administration of MT3 soon after aversive task training exerts amnestic effects over memory, while administration prior to recall, leads to facilitation. A possible explanation to these results could be that the local circuits involved on memory consolidation and recall are different in nature. On this perspective, the amnestic effect of MT3 over memory consolidation should be consequence of GABAergic interneurons inhibition suppression; while the effect on recall, should be over glutamatergic synapses modulation. Thereby, the present work, with the objective to investigate how the M4 receptor modulates long-term synaptic plasticity and interacts with the GABAergic system, in vivo electrophysiological approach of anesthetized rats’ hippocampus was applied. Hence, field excitatory postsynaptic potentials (fEPSP) from CA1 were recorded after stimulation of contralateral Schaffer Collateral pathway with drugs infusion 15 min before or after high or low frequency electric stimulation (HFS: 10 trains 0.5 Hz, 20 pulses 100 Hz; LFS: 600 pulses 1 Hz, respectively). Neither MT3 (4.00 μg/μl), bicuculline (0.06 μg/μl), baclofen (0.20 μg/μl) nor vehicle, isolated or combined, changed the baseline evoked response amplitude 15 min after infusion nor the paired-pulse facilitation ratio (PPF). MT3 apparently attenuated, but not significantly, the long-term potentiation (LTP) compared to control (31.8% and 66.0% potentiation 60 min after HFS, respectively). In addition, there was no significant difference between baseline and 60 min after HFS fEPSP amplitude at MT3 group. Bicuculline, although did not abolish LTP neither changed PPF, it did produce a potentiation of only 36.4%. Baclofen induced a potentiation similar to control group. Baclofen administration also significantly reduced PPF compared to baseline. The simultaneous administration of MT3 and bicuculline or baclofen led to a potentiation similar to the control group. MT3 did not show any effect over LTP maintenance when applied 15 min after HFS. Lastly, it was not possible to induce long-term depression (LTD) with the used LFS protocol. Although there was no statistical significance between groups due to the low animal numbers used, data suggest that bicuculline had reduced LTP amplitude. Baclofen did alter PPF and the same was not observed on control group. When bicuculline or baclofen were injected with MT3, those alterations were not observed. These are inconclusive and preliminary results, notwithstanding this work allowed to set up the in vivo electrophysiology technique in anesthetized animals what will provide new tools for future research.

A sinalização muscarínica exerce função modulatória sobre diferentes aspectos da cognição e emoções. Todos os cinco subtipos de receptores muscarínicos (mAChR), M1 a M5, são expressos no hipocampo de mamíferos e são ativados de forma sobreposta pela maioria dos fármacos, dificultando avanços significativos na compreensão da contribuição de cada componente desse sistema. A toxina muscarínica 3 (MT3) é um antagonista seletivo para o subtipo M4, permitindo a investigação das ações modulatórias deste receptor no aprendizado, memória e plasticidade sináptica. Os M4 são receptores acoplados à proteína G (GPCRs) que atuam via Gi/o desencadeando efeitos inibitórios sobre as células em que estão presentes. Estudos comportamentais anteriores indicam que a administração de MT3 imediatamente após o treino em uma tarefa aversiva produz efeito amnéstico, enquanto que a administração antes da evocação, causa facilitação. Uma explicação para estes resultados é que os circuitos locais envolvidos na consolidação e na evocação da memória diferem em sua natureza. Nesse contexto, sugere-se que o efeito amnéstico da MT3 sobre a consolidação seja consequência da supressão da inibição de interneurônios GABAérgicos; enquanto que na evocação, esse efeito se daria sobre as sinapses glutamatérgicas. Assim, no presente trabalho, com o objetivo de investigar como o receptor M4 modula a plasticidade sináptica de longa duração e interage com uma dessas sinalizações, no caso a GABAérgica, utilizou-se a técnica de eletrofisiologia in vivo de hipocampo de ratos anestesiados. Para tanto, foram realizados registros extracelulares do potencial excitatório pós-sináptico de campo (fEPSP) de CA1 evocados por estimulação contralateral da via Colateral de Schaffer com infusão dos fármacos 15 min antes ou depois da estimulação elétrica de alta ou baixa frequência (HFS: 10 trens 0,5 Hz, 20 pulsos 100 Hz; ou LFS: 600 pulsos 1 Hz, respectivamente). MT3 (4,0 μg/μl), bicuculina (0,06 μg/μl), baclofen (0,2 μg/μl) e veículo, isoladamente ou combinados, não alteraram a amplitude da resposta evocada basal ou a facilitação por pulso pareado (FPP) 15 min após a infusão. MT3 aparentemente atenuou, mas não de forma significativa, a potenciação de longa duração (LTP) em relação ao controle (potenciação 60 min após a HFS de 31,8% e 66,0%, respectivamente). Além disso, não houve diferença significativa entre a amplitude do fEPSP no período basal e 60 min após a HFS sob ação da MT3. Bicuculina, embora não tenha abolido a LTP e nem causado alteração na FPP, produziu uma potenciação de apenas 36,4%. Baclofen promoveu uma potenciação semelhante à dos controles. A administração de baclofen também reduziu significativamente a FPP em relação ao basal. A administração conjunta de MT3 com bicuculina ou baclofen promoveu uma potenciação semelhante ao controle. MT3 não apresentou efeito sobre a manutenção da LTP quando aplicada 15 min após a HFS. Por fim, não foi possível induzir a depressão de longa duração (LTD) com o protocolo de LFS utilizado. Embora não tenha ocorrido diferença estatisticamente significativa entre os grupos devido ao baixo número de animais utilizados, os dados sugerem a possibilidade de uma amplitude reduzida da LTP quando da injeção de bicuculina. Baclofen alterou a FPP em relação ao fEPSP basal, o mesmo não tendo sido observado no grupo controle. Com a administração concomitante de MT3, tais alterações deixam de ser identificadas. Ainda que os achados experimentais sejam inconclusivos e preliminares, este trabalho permitiu a padronização da técnica de eletrofisiologia in vivo em animal anestesiado o que abre portas para futuras investigações. / The cholinergic muscarinic system exerts modulatory function over different aspects of cognition and emotion. All five muscarinic receptors subtypes (mAChR), M1 to M5, are expressed at mammals hippocampus and at least two of them are simultaneously activated by most of the drugs, hindering significant advances on the role of each component of this system. The muscarinic toxin 3 (MT3) is a selective antagonist for the M4 subtype, allowing the investigation of the modulatory actions of this receptor over learning, memory and synaptic plasticity. The M4 are G protein coupled receptors (GPCRs) that act through Gi/o triggering inhibitory effects on which cells they are occur. Previous behavioral studies have shown that administration of MT3 soon after aversive task training exerts amnestic effects over memory, while administration prior to recall, leads to facilitation. A possible explanation to these results could be that the local circuits involved on memory consolidation and recall are different in nature. On this perspective, the amnestic effect of MT3 over memory consolidation should be consequence of GABAergic interneurons inhibition suppression; while the effect on recall, should be over glutamatergic synapses modulation. Thereby, the present work, with the objective to investigate how the M4 receptor modulates long-term synaptic plasticity and interacts with the GABAergic system, in vivo electrophysiological approach of anesthetized rats’ hippocampus was applied. Hence, field excitatory postsynaptic potentials (fEPSP) from CA1 were recorded after stimulation of contralateral Schaffer Collateral pathway with drugs infusion 15 min before or after high or low frequency electric stimulation (HFS: 10 trains 0.5 Hz, 20 pulses 100 Hz; LFS: 600 pulses 1 Hz, respectively). Neither MT3 (4.00 μg/μl), bicuculline (0.06 μg/μl), baclofen (0.20 μg/μl) nor vehicle, isolated or combined, changed the baseline evoked response amplitude 15 min after infusion nor the paired-pulse facilitation ratio (PPF). MT3 apparently attenuated, but not significantly, the long-term potentiation (LTP) compared to control (31.8% and 66.0% potentiation 60 min after HFS, respectively). In addition, there was no significant difference between baseline and 60 min after HFS fEPSP amplitude at MT3 group. Bicuculline, although did not abolish LTP neither changed PPF, it did produce a potentiation of only 36.4%. Baclofen induced a potentiation similar to control group. Baclofen administration also significantly reduced PPF compared to baseline. The simultaneous administration of MT3 and bicuculline or baclofen led to a potentiation similar to the control group. MT3 did not show any effect over LTP maintenance when applied 15 min after HFS. Lastly, it was not possible to induce long-term depression (LTD) with the used LFS protocol. Although there was no statistical significance between groups due to the low animal numbers used, data suggest that bicuculline had reduced LTP amplitude. Baclofen did alter PPF and the same was not observed on control group. When bicuculline or baclofen were injected with MT3, those alterations were not observed. These are inconclusive and preliminary results, notwithstanding this work allowed to set up the in vivo electrophysiology technique in anesthetized animals what will provide new tools for future research.

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No. of bitstreams: 2 Dissertação - Carolina Nobre Ribeiro Pontes - 2018.pdf: 2152959 bytes, checksum: 9a1997dd7deceede7ede68d4550b490c (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-03-02 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / Previous studies suggested that the Angiotensin-(1-7) [(Ang-(1-7)] is able to modulate the cardiac sympathetic control and beta-adrenergic sensitivity. However, whether or not Ang-(1- 7) modulates the cholinergic activity in the heart remains unknown. The aim of this study was to evaluate the influence of Ang-(1-7) upon cholinergic sensitivity of hearts from normotensive and hypertensive rats. Wistar and Spontaneously Hypertensive Rats (SHR) were anesthetized with urethane and underwent catheterization of femoral artery and left ventricle to record the arterial and intraventricular pressure, respectively. Following, a dose-response curve of acetylcholine (ACh, 10, 20, 40 and 80 ng/Kg, i.v. into femoral vein) was performed in the absence or presence of Ang-(1-7) (7 x 10-12 mol/min), Mas receptor antagonist A-779 (7 x 10-11 mol/min) or Ang-(1-7)+A-779. Isolated hearts were perfused according to the Langendorff technique. Increasing concentrations of ACh (10-7 to 10-5 mol/L) were added to the hearts in absence or presence of Ang-(1-7), (2 x 10-11 mol/L), A-779, (2 x 10-10 mol/L), Ang-(1-7)+A-779, MrgD receptor antagonist, D-PRO (2 x 10-10 mol/L) or D-PRO+Ang-(1-7). ACh-induced vasorelaxation was assessed in absence or presence of Ang-(1-7) (2 x 10-11 mol/L or 2 x 10-10 mol/L). Ang-(1-7) attenuated the effect of ACh in decreasing the intraventricular systolic, dP/dt max and dP/dt min in anesthetized Wistar and SHR. These effects were blocked by A-779. Ang-(1-7) did not change the amplitude of the hypotensive effect evoked by ACh in Wistar or SHRs. In isolated hearts, Ang-(1-7) also attenuated the reduction of the intraventricular systolic pressure, dP/dt max and dP/dt min evoked by ACh. A-779 blocked the Ang-(1-7) effects in hearts from Wistar. A-779 or D-PRO did not modify the effects of Ang-(1-7) in hearts from SHR, but in presence of D-PRO, Ang-(1-7) effects were equipotent. Ang-(1-7) attenuated the vasorelaxation induced by ACh in aorta from SHR by only in SHR group. These data suggest that Ang-(1-7) exerts differential modulation of cardiac cholinergic sensitivity during experimental primary hypertension, which is independent on blood pressure. / Estudos prévios sugerem que a Angiotensina-(1-7) [(Ang-(1-7)] é capaz de modular o controle simpático cardíaco e sensibilidade beta-adrenérgica. Entretanto, ainda não se sabe se a Ang-(1-7) consegue modular a atividade colinérgica no coração. O objetivo deste estudo foiavaliar a influência da Ang-(1-7) na sensibilidade colinérgica cardíaca de ratos normotensos e hipertensos. Wistar e Ratos Espontaneamente Hipertensos (SHR) foram anestesiados com uretano e submetidos à canulação de artéria femoral e ventrículo esquerdo cardíaco para registro de pressão arterial e intraventricular, respectivamente. Em seguida, foi realizada uma curva dose-resposta de acetilcolina (ACh, 10, 20, 40 e 80 ng/Kg, i.v.) por infusão pela veia femoral. A infusão ocorreu na presença e ausência de Ang-(1-7) (7 x 10-12 mol/min), do antagonista do receptor Mas, A-779 (7 x 10-11 mol/min) ou de Ang-(1-7)+A-779. Os corações isolados foram perfundidos de acordo com a técnica de Langendorff e concentrações crescentes de ACh (10-7 a 10-5 mol/L) foram adicionadas aos corações na presença ou ausência de Ang-(1-7), (2 x 10-11 mol/L), A-779, (2 x 10-10 mol/L), Ang-(1-7)+A-779, antagonista do receptor MrgD, D-PRO (2 x 10-10 mol/L) ou D-PRO+Ang-(1-7). O vasorrelaxamento induzido pela ACh foi mensurado na presença ou ausência da Ang-(1-7) (2 x 10-11 mol/L ou 2 x 10-10 mol/L). Em Wistar e SHR anestesiados, a Ang-(1-7) atenuou o efeito da ACh na queda da pressão intraventricular sistólica, dP/dt máx, e dP/dt mín. Estes efeitos foram bloqueados pelo A-779. A Ang-(1-7) não alterou a resposta hipotensora da ACh em Wistar ou SHR. Nos corações isolados, a Ang-(1-7) também atenuou a redução na pressão intraventricular sistólica, dP/dt máx e dP/dt mín evocados pela ACh. O A-779 bloqueou os efeitos da Ang-(1-7) em corações de Wistar. O A-779 ou D-PRO, per se, não modificaram os efeitos da Ang-(1-7) em corações de SHR, mas na presença do D-PRO, a Ang-(1-7) apresentou efeitos similares. O vasorrelaxamento da aorta induzido pela ACh foi atenuado pela Ang-(1-7) apenas nos SHR. Estes dados sugerem que a Ang-¬(1-¬7) modula o sistema colinérgico cardíaco de forma diferente no modelo de hipertensão primária experimental e de maneira independente de ajustes na pressão arterial.

A sinalização muscarínica exerce função modulatória sobre diferentes aspectos da cognição e emoções. Todos os cinco subtipos de receptores muscarínicos (mAChR), M1 a M5, são expressos no hipocampo de mamíferos e são ativados de forma sobreposta pela maioria dos fármacos, dificultando avanços significativos na compreensão da contribuição de cada componente desse sistema. A toxina muscarínica 3 (MT3) é um antagonista seletivo para o subtipo M4, permitindo a investigação das ações modulatórias deste receptor no aprendizado, memória e plasticidade sináptica. Os M4 são receptores acoplados à proteína G (GPCRs) que atuam via Gi/o desencadeando efeitos inibitórios sobre as células em que estão presentes. Estudos comportamentais anteriores indicam que a administração de MT3 imediatamente após o treino em uma tarefa aversiva produz efeito amnéstico, enquanto que a administração antes da evocação, causa facilitação. Uma explicação para estes resultados é que os circuitos locais envolvidos na consolidação e na evocação da memória diferem em sua natureza. Nesse contexto, sugere-se que o efeito amnéstico da MT3 sobre a consolidação seja consequência da supressão da inibição de interneurônios GABAérgicos; enquanto que na evocação, esse efeito se daria sobre as sinapses glutamatérgicas. Assim, no presente trabalho, com o objetivo de investigar como o receptor M4 modula a plasticidade sináptica de longa duração e interage com uma dessas sinalizações, no caso a GABAérgica, utilizou-se a técnica de eletrofisiologia in vivo de hipocampo de ratos anestesiados. Para tanto, foram realizados registros extracelulares do potencial excitatório pós-sináptico de campo (fEPSP) de CA1 evocados por estimulação contralateral da via Colateral de Schaffer com infusão dos fármacos 15 min antes ou depois da estimulação elétrica de alta ou baixa frequência (HFS: 10 trens 0,5 Hz, 20 pulsos 100 Hz; ou LFS: 600 pulsos 1 Hz, respectivamente). MT3 (4,0 μg/μl), bicuculina (0,06 μg/μl), baclofen (0,2 μg/μl) e veículo, isoladamente ou combinados, não alteraram a amplitude da resposta evocada basal ou a facilitação por pulso pareado (FPP) 15 min após a infusão. MT3 aparentemente atenuou, mas não de forma significativa, a potenciação de longa duração (LTP) em relação ao controle (potenciação 60 min após a HFS de 31,8% e 66,0%, respectivamente). Além disso, não houve diferença significativa entre a amplitude do fEPSP no período basal e 60 min após a HFS sob ação da MT3. Bicuculina, embora não tenha abolido a LTP e nem causado alteração na FPP, produziu uma potenciação de apenas 36,4%. Baclofen promoveu uma potenciação semelhante à dos controles. A administração de baclofen também reduziu significativamente a FPP em relação ao basal. A administração conjunta de MT3 com bicuculina ou baclofen promoveu uma potenciação semelhante ao controle. MT3 não apresentou efeito sobre a manutenção da LTP quando aplicada 15 min após a HFS. Por fim, não foi possível induzir a depressão de longa duração (LTD) com o protocolo de LFS utilizado. Embora não tenha ocorrido diferença estatisticamente significativa entre os grupos devido ao baixo número de animais utilizados, os dados sugerem a possibilidade de uma amplitude reduzida da LTP quando da injeção de bicuculina. Baclofen alterou a FPP em relação ao fEPSP basal, o mesmo não tendo sido observado no grupo controle. Com a administração concomitante de MT3, tais alterações deixam de ser identificadas. Ainda que os achados experimentais sejam inconclusivos e preliminares, este trabalho permitiu a padronização da técnica de eletrofisiologia in vivo em animal anestesiado o que abre portas para futuras investigações. / The cholinergic muscarinic system exerts modulatory function over different aspects of cognition and emotion. All five muscarinic receptors subtypes (mAChR), M1 to M5, are expressed at mammals hippocampus and at least two of them are simultaneously activated by most of the drugs, hindering significant advances on the role of each component of this system. The muscarinic toxin 3 (MT3) is a selective antagonist for the M4 subtype, allowing the investigation of the modulatory actions of this receptor over learning, memory and synaptic plasticity. The M4 are G protein coupled receptors (GPCRs) that act through Gi/o triggering inhibitory effects on which cells they are occur. Previous behavioral studies have shown that administration of MT3 soon after aversive task training exerts amnestic effects over memory, while administration prior to recall, leads to facilitation. A possible explanation to these results could be that the local circuits involved on memory consolidation and recall are different in nature. On this perspective, the amnestic effect of MT3 over memory consolidation should be consequence of GABAergic interneurons inhibition suppression; while the effect on recall, should be over glutamatergic synapses modulation. Thereby, the present work, with the objective to investigate how the M4 receptor modulates long-term synaptic plasticity and interacts with the GABAergic system, in vivo electrophysiological approach of anesthetized rats’ hippocampus was applied. Hence, field excitatory postsynaptic potentials (fEPSP) from CA1 were recorded after stimulation of contralateral Schaffer Collateral pathway with drugs infusion 15 min before or after high or low frequency electric stimulation (HFS: 10 trains 0.5 Hz, 20 pulses 100 Hz; LFS: 600 pulses 1 Hz, respectively). Neither MT3 (4.00 μg/μl), bicuculline (0.06 μg/μl), baclofen (0.20 μg/μl) nor vehicle, isolated or combined, changed the baseline evoked response amplitude 15 min after infusion nor the paired-pulse facilitation ratio (PPF). MT3 apparently attenuated, but not significantly, the long-term potentiation (LTP) compared to control (31.8% and 66.0% potentiation 60 min after HFS, respectively). In addition, there was no significant difference between baseline and 60 min after HFS fEPSP amplitude at MT3 group. Bicuculline, although did not abolish LTP neither changed PPF, it did produce a potentiation of only 36.4%. Baclofen induced a potentiation similar to control group. Baclofen administration also significantly reduced PPF compared to baseline. The simultaneous administration of MT3 and bicuculline or baclofen led to a potentiation similar to the control group. MT3 did not show any effect over LTP maintenance when applied 15 min after HFS. Lastly, it was not possible to induce long-term depression (LTD) with the used LFS protocol. Although there was no statistical significance between groups due to the low animal numbers used, data suggest that bicuculline had reduced LTP amplitude. Baclofen did alter PPF and the same was not observed on control group. When bicuculline or baclofen were injected with MT3, those alterations were not observed. These are inconclusive and preliminary results, notwithstanding this work allowed to set up the in vivo electrophysiology technique in anesthetized animals what will provide new tools for future research.

Introdução: A HD está presente em aproximadamente 50% dos pacientes com OIV devido HPB e 30% dos casos não apresentarão melhora após o tratamento cirúrgico. Até o momento, nenhuma característica clínica pode predizer acuradamente quais pacientes serão beneficiados. Neste estudo nós analisamos o papel de seis marcadores moleculares na resolução da HD após a RTUP. Método: Um estudo prospectivo e controlado analisou 43 pacientes com OIV devido HPB, submetidos a RTUP de 2011 a 2012. O grupo controle foi composto por espécimes de músculo vesical de 10 pacientes com menos de 60 anos, submetidos a prostatectomia radical devido câncer de próstata, apresentando IPSS menor que 8 e volume prostático menor que 30 gramas. Todos os pacientes realizaram estudo urodinâmico no pré-operatório e com 6 meses de pós-operatório. Nós analisamos a presença, o período de início (primeira vs segunda metade do enchimento vesical) e a amplitude ( 40 cmH2O) das CVIs, assim como sua resolução após 6 meses de tratamento cirúrgico. Uma biópsia de músculo vesical foi efetuada no final da RTUP para análise do perfil de expressão gênica do NGF, NGFr, VEGF, CD-105, CHRM2 e CHRM3. Para este propósito foi utilizado a técnica de qRT-PCR. Além disso, correlacionamos variáveis clínicas pré-operatórias com a evolução da HD no pós-operatório. Resultados: A idade média dos pacientes foi 63 anos (50 a 75). A HD estava presente em 21 (48,8%) pacientes. De acordo com aferições pré-operatórias, a média de expressão gênica do NGF foi 3,3 vezes maior nos pacientes que iniciaram CVI precocemente quando comparados àqueles que iniciaram as contrações na fase final de enchimento vesical (p=0,047). A presença e a amplitude das CVIs não apresentaram correlações estatísticas com os genes estudados. Em relação a resolução da HD, a média de expressão de CHRM2 foi 2 vezes maior entre os pacientes que evoluíram com melhora da HD (p=0,072). Após 6 meses da RTUP, 77,8% dos pacientes que possuíam expressão aumentada (maior que a mediana) de CHRM2 CHRM3 evoluíram com resolução da HD (p=0,030). Além disso, pacientes com menos de 60 anos obtiveram uma probabilidade 5 vezes maior de evoluírem com melhora da HD (p=0,056) após 6 meses do tratamento cirúrgico. Conclusão: Vias neuronais parecem estar relacionadas com o período de início das CVIs durante a fase de enchimento vesical. A idade dos pacientes e a expressão de receptores muscarínicos pode ter um papel prognóstico na resolução da hiperatividade após o tratamento cirúrgico. A análise de um número maior de pacientes é necessário para confirmar estes resultados / Objective: Non-inhibited contractions (NIC) are present in about 50% of patients with bladder outlet obstruction (BOO) due to benign prostatic hyperplasia (BPH) and 30% of cases persist after surgery. To date, no clinical characteristic can predict accurately which patients are going to improve. We analyzed the role of six detrusor molecular markers in the resolution of NIC after transurethral resection of the prostate (TURP). Methods: We performed a prospective and controlled analysis of 43 patients with BOO due to BPH who underwent TURP from 2011 to 2012. The control group comprised 10 bladder specimens from patients younger than 60 years who underwent radical prostatectomy with an IPSS < 8 and prostate volume < 30 grams. All patients underwent urodynamic analysis pre and post operatively after 6 months. We analyzed the presence, time to occurrence (first vs second half of the filling phase) and grade (40 cmH2O) of NIC as well as its resolution after 6 months of surgery. A biopsy of the bladder muscle was performed at the end of TURP for analysis of nerve growth factor receptor (NGFr), nerve growth factor (NGF), vascular endothelial growth factor (VEGF), endoglin (CD105), muscarinic cholinergic receptor 2 (CHRM2) and muscarinic cholinergic receptor 3 (CHRM3) genes expression. For this purpose, we used the quantitative real time polymerase chain reaction method (qRT-PCR). Results: Mean patient age was 63 years (50 to 75). NIC were present in 21 (48.8%) patients. According to pre-operative measures, NGF gene expression was 3.3 times greater in patients who presented early NIC as compared to those who presented late contractions (p=0.047). The presence or grade of NIC failed to present statistical correlations with the genes. With regard to the outcome, CHRM2 expression was 2.0 times greater among patients who presented resolution of NIC (p=0.072). After 6 months of TURP, 77,8% of patients with DO resolution had increased expression of CHRM2 and CHRM3 genes compared with others cases (p=0,030). Additionally, patients younger than 60 years obtained a 5.0 times more likely to evolve with improved NIC (p=0,056). Conclusion: Neural pathways seem to be more important in the time to NIC occurrence during the filling phase. Muscarinic cholinergic receptors seem to have a prognostic value in the resolution of NIC after surgery. Analysis of greater number of patients is necessary to confirm these results

Introdução: A HD está presente em aproximadamente 50% dos pacientes com OIV devido HPB e 30% dos casos não apresentarão melhora após o tratamento cirúrgico. Até o momento, nenhuma característica clínica pode predizer acuradamente quais pacientes serão beneficiados. Neste estudo nós analisamos o papel de seis marcadores moleculares na resolução da HD após a RTUP. Método: Um estudo prospectivo e controlado analisou 43 pacientes com OIV devido HPB, submetidos a RTUP de 2011 a 2012. O grupo controle foi composto por espécimes de músculo vesical de 10 pacientes com menos de 60 anos, submetidos a prostatectomia radical devido câncer de próstata, apresentando IPSS menor que 8 e volume prostático menor que 30 gramas. Todos os pacientes realizaram estudo urodinâmico no pré-operatório e com 6 meses de pós-operatório. Nós analisamos a presença, o período de início (primeira vs segunda metade do enchimento vesical) e a amplitude ( 40 cmH2O) das CVIs, assim como sua resolução após 6 meses de tratamento cirúrgico. Uma biópsia de músculo vesical foi efetuada no final da RTUP para análise do perfil de expressão gênica do NGF, NGFr, VEGF, CD-105, CHRM2 e CHRM3. Para este propósito foi utilizado a técnica de qRT-PCR. Além disso, correlacionamos variáveis clínicas pré-operatórias com a evolução da HD no pós-operatório. Resultados: A idade média dos pacientes foi 63 anos (50 a 75). A HD estava presente em 21 (48,8%) pacientes. De acordo com aferições pré-operatórias, a média de expressão gênica do NGF foi 3,3 vezes maior nos pacientes que iniciaram CVI precocemente quando comparados àqueles que iniciaram as contrações na fase final de enchimento vesical (p=0,047). A presença e a amplitude das CVIs não apresentaram correlações estatísticas com os genes estudados. Em relação a resolução da HD, a média de expressão de CHRM2 foi 2 vezes maior entre os pacientes que evoluíram com melhora da HD (p=0,072). Após 6 meses da RTUP, 77,8% dos pacientes que possuíam expressão aumentada (maior que a mediana) de CHRM2 CHRM3 evoluíram com resolução da HD (p=0,030). Além disso, pacientes com menos de 60 anos obtiveram uma probabilidade 5 vezes maior de evoluírem com melhora da HD (p=0,056) após 6 meses do tratamento cirúrgico. Conclusão: Vias neuronais parecem estar relacionadas com o período de início das CVIs durante a fase de enchimento vesical. A idade dos pacientes e a expressão de receptores muscarínicos pode ter um papel prognóstico na resolução da hiperatividade após o tratamento cirúrgico. A análise de um número maior de pacientes é necessário para confirmar estes resultados / Objective: Non-inhibited contractions (NIC) are present in about 50% of patients with bladder outlet obstruction (BOO) due to benign prostatic hyperplasia (BPH) and 30% of cases persist after surgery. To date, no clinical characteristic can predict accurately which patients are going to improve. We analyzed the role of six detrusor molecular markers in the resolution of NIC after transurethral resection of the prostate (TURP). Methods: We performed a prospective and controlled analysis of 43 patients with BOO due to BPH who underwent TURP from 2011 to 2012. The control group comprised 10 bladder specimens from patients younger than 60 years who underwent radical prostatectomy with an IPSS < 8 and prostate volume < 30 grams. All patients underwent urodynamic analysis pre and post operatively after 6 months. We analyzed the presence, time to occurrence (first vs second half of the filling phase) and grade (40 cmH2O) of NIC as well as its resolution after 6 months of surgery. A biopsy of the bladder muscle was performed at the end of TURP for analysis of nerve growth factor receptor (NGFr), nerve growth factor (NGF), vascular endothelial growth factor (VEGF), endoglin (CD105), muscarinic cholinergic receptor 2 (CHRM2) and muscarinic cholinergic receptor 3 (CHRM3) genes expression. For this purpose, we used the quantitative real time polymerase chain reaction method (qRT-PCR). Results: Mean patient age was 63 years (50 to 75). NIC were present in 21 (48.8%) patients. According to pre-operative measures, NGF gene expression was 3.3 times greater in patients who presented early NIC as compared to those who presented late contractions (p=0.047). The presence or grade of NIC failed to present statistical correlations with the genes. With regard to the outcome, CHRM2 expression was 2.0 times greater among patients who presented resolution of NIC (p=0.072). After 6 months of TURP, 77,8% of patients with DO resolution had increased expression of CHRM2 and CHRM3 genes compared with others cases (p=0,030). Additionally, patients younger than 60 years obtained a 5.0 times more likely to evolve with improved NIC (p=0,056). Conclusion: Neural pathways seem to be more important in the time to NIC occurrence during the filling phase. Muscarinic cholinergic receptors seem to have a prognostic value in the resolution of NIC after surgery. Analysis of greater number of patients is necessary to confirm these results