Made available in DSpace on 2015-12-06T23:44:34Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2006 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A pilocarpina é um agonista colinérgico que, quando injetada em altas doses (i.p.) a ratos, reproduz as principais características da epilepsia do lobo temporal (ELT) humana. O animal exibe diferentes padrões de comportamentos, incluindo status epilepticus (fase aguda), normalização comportamental (fase latente) e finalmente crises espontâneas e recorrentes (fase crônica). Os objetivos desse estudo foram analisar por microdiálise e HPLC a concentração de ATP e seus metabólitos na formação hipocampal de ratos que se encontram nas fases aguda e crônica do modelo experimental de ELT induzida por pilocarpina, e avaliar através de imunoblot e imuno-histoquímica, os receptores P2X2,4,7 na formação hipocampal desses animais, incluindo o grupo latente. O procedimento de microdiálise foi aplicado para determinação da concentração de purinas liberadas durante o status epilepticus (SE) em amostras coletadas nos seguintes tempos: Basal (3 amostras antes de qualquer tratamento), após a administração de metilescopolamina (usada para minimizar os efeitos periféricos da pilocarpina) e 30 min. 1H, 2H, 3H e 4H após a aplicação da pilocarpina. Os animais crônicos foram estudados nos períodos interictal e ictal. As amostras foram analisadas por HPLC com detecção por fluorescência. Animais de três grupos experimentais (G12H; GLat; GCro) e respectivos controles, foram empregados para o estudo dos receptores P2X2,4,7, através de imunoblot e imuno-histoquímica. O imunoblot foi revelado por quimiluminescência. A imuno-histoquímica foi feita com cortes fixados e flutuantes em tampão, usando anticorpo biotinilado e kit ABC e revelação com diaminobenzidina. O estudo bioquímico revelou um aumento de ADP, AMP e adenosina durante o SE. Na fase crônica, evidenciou-se uma redução de todas as purinas no período interictal, e um aumento das mesmas no período ictal, sendo significante para o ATP e adenosina. Em relação aos receptores estudados por imuno-histoquímica e imunoblot, observou-se uma intensa redução dos P2X4 versus CT no período crônico (35%, p<0.001, ANOVA), um aumento do P2X7 nas fases aguda e crônica (G12H: 20%, p<0,05; GCRO: 18% p<0,05, ANOVA).Com base nos resultados, conclui-se que o metabolismo das purinas está alterado na fisiopatologia da ELT induzida por pilocarpina, por exemplo, na fase aguda o aumento na concentração de ADP, AMP e de adenosina, pode estar refletindo um aumento na taxa metabólica do ATP pelas ectonucleotidases, como um mecanismo compensatório inibitório. No entanto, o ATP antes de ser metabolizado pode estar ativando receptores P2X7, e exercendo um papel importante na citotoxicidade. Já na fase crônica, a redução das purinas, infere principalmente um comprometimento na atividade inibitória mediada pela adenosina, que por sua vez pode facilitar a susceptibilidade às crises epilépticas. / Pilocarpine, a muscarinic cholinergic agonist when inject at high doses (i.p.) in rats, reproduces the main characteristics of Human Temporal Lobe Epilepsy (TLE). The animal exhibits different patterns of behavior, including status epilepticus (acute phase), electrophysiological and behavioral normalization (latent phase) and spontaneous recurrent seizures (chronic phase). The objectives of this study were to analyze by means of microdyalysis and HPLC, the concentration of ATP and its metabolites ADP, AMP and adenosine in the hippocampal formation of rats during the acute and chronic phases of pilocarpine model, and evaluating by western blotting and immunohistochemistry, the receptors P2X2,4,7 in the hippocampal formation of these animals. The microdyalysis procedure used to determine the purines concentration in the acute period, was taken according to the following periods of time: Basal (three samples before treatment onset), after methylscopolamine injection (used in order to minimize the peripheral effects of pilocarpine) and 30 min. 1h, 2h, 3h and 4h after pilocarpine injection. Chronic animals were studied during the interictal and ictal period. The samples were analyzed by a fluorescence detector coupled to HPLC. Animals from three different experimental groups (Group 12h = G 12h, Latent Group = G Lat, Chronic Group = G Cro) and their respective controls were utilized to analyze the purinergic receptors P2X2,4,7, by means of western blotting and immunohistochemistry. The immunohistochemistry was achieved with fixated slices floating on buffer solution, using biotinylated antibody, ABC kit and development with diaminobenzidine. The biochemical study revealed an increase of ADP, AMP and adenosine concentrations during the SE. In contrast, a reduction of all purines was detected in the hippocampal formation during the interictal period of chronic rats. Rats studied during the ictal phase, exhibited high concentrations of ATP and adenosine. The immunohistochemistry and western blotting analysis showed a great reduction of P2X4, versus CT in the chronic period (35%, p<0.001, ANOVA), and an increase of P2X7, in the acute and chronic phases (G12H: 20%, p<0.05; GCRO: 18% p<0.05, ANOVA). According to these findings, we can conclude that the metabolism of purines is altered in the hippocampal formation of rats in pilocarpine-induced epilepsy. In the acute phase, the increase of ATP metabolites may reflect an increase in the metabolism rates of ATP by the ectonucleotidases, possibly as a compensatory inhibitory mechanism. On the other hand, before ATP is hydrolyzed, it may activate P2X7 purinoceptor, and consequently, intensify hyperexcitability and cytotoxicity cascades. A decrease in all purines analyzed in the chronic phase could suggest an energy metabolism dysfunction in the epileptic hippocampus. The decrease in the adenosine concentrations might facilitate the onset of spontaneous and recurrent seizures. / BV UNIFESP: Teses e dissertações

O Transtorno Bipolar é uma doença crônica e grave que apresenta curso episódico e alto impacto sobre a funcionalidade do paciente. Possui potencial para alto grau de severidade, recorrência e intensidade e estima-se que sua prevalência ao longo da vida seja de 2,4% da população mundial. A fisiopatologia deste transtorno ainda não é bem compreendida e ainda o fármaco de primeira escolha é o lítio, embora tampouco seja claro seu mecanismo de ação. O sistema purinérgico principalmente devido a suas ações sobre neuroproteção, inflamação e ativação microglial se destaca como uma via promissora de novos alvos terapêuticos, especialmente o receptor purinérgico P2X7 (P2X7R). Dessa maneira, o objetivo desta tese é caracterizar o envolvimento do sistema purinérgico na fisiopatologia do transtorno bipolar. De maneira geral, avaliamos metabólitos do sistema purinérgico em soro de pacientes e controles, correlacionando com dados clínicos. Avaliamos a frequência do polimorfismo do P2RX7 1513A>C em pacientes e controles. Realizamos um modelo animal farmacológico de mania e investigamos o envolvimento do P2X7R neste modelo e por último buscamos melhor compreender a ação neuroprotetora do lítio verificando a participação purinérgica. Nossos resultados primeiramente nos mostraram uma diminuição nos níveis de adenosina em pacientes em comparação a controles e uma importante correlação inversa entre os níveis de adenosina e a piora dos sintomas. Demonstramos ainda que pacientes com transtorno bipolar apresentam diminuição na frequência do alelo 1513C e o potencial aumento na frequência do genótipo 1513AA e 1513AA/AC em relação aos controles configurando um pior prognóstico de aumento da forma mais ativa do receptor. Também mostramos que o P2X7R possui um papel importante no estabelecimento do modelo de mania, modulando principalmente a via dopaminérgica que é refletida na mudança comportamental observada pelo modelo e por último, o lítio foi capaz de prevenir a resposta de insulto nas células neuronais (linhagem PC-12) e não foi capaz de prevenir a ativação mediada pelo P2X7R em células microgliais (linhagem N9), indicando uma resposta celular diferenciada. Podemos concluir que de maneira translacional conseguimos demonstrar a participação do sistema purinérgico na fisiopatologia do transtorno bipolar, sugerindo ainda um possível biomarcador tanto para diagnóstico como para progressão da doença, os níveis séricos de adenosina, e ainda um potencial biomarcador genético de predição e diagnóstico da doença, o polimorfismo do P2X7R 1513A>C, assim como contribuímos para o entendimento do mecanismo de ação do lítio e definimos um potencial novo alvo terapêutico para o transtorno, o receptor P2X7. / Bipolar Disorder is a severe and chronic psychiatric disorder that presents an episodic course and high impact on the patient's functionality. It has potential for a high degree of severity, recurrence and intensity. The prevalence throughout life of bipolar disorder is 2.4% of the world population. The pathophysiology of this disorder is still not well understood and the drug of first choice is lithium, although its mechanism of action is not clear. The purinergic system mainly due to its actions on neuroprotection, inflammation and microglial activation stands out as a promising pathway for new therapeutic targets, especially the purinergic receptor P2X7 (P2X7R). Thus, the purpose of this thesis is to characterize the involvement of the purinergic system in the pathophysiology of bipolar disorder. In general, we evaluated purinergic system metabolites in serum from bipolar disorder patients and healthy controls, correlating with clinical data. We evaluated the frequency of P2RX7 1513A>C polymorphism in bipolar disorder patients and in healthy subjects. We performed a pharmacological animal model of mania and investigated the involvement of the P2X7 purinergic receptor in this model and finally we sought to better understand the neuroprotective action of lithium by verifying the purinergic participation. Our results primarily showed a decrease in adenosine levels in patients compared to controls and a significant inverse correlation between adenosine levels and worsening of symptoms. We also demonstrated that patients with bipolar disorder present a decrease in the frequency of the 1513C allele and the potential increase in the frequency of genotype 1513AA and 1513AA/AC in relation to controls, setting a worse prognosis of the most active form of the receptor. We also showed that P2X7R plays an important role in the establishment of the mania model, modulating mainly the dopaminergic pathway that is reflected in the behavioral change observed by the model. Finally, lithium was able to prevent the insult response in neuronal cells (PC-12 lineage) and was not capable of preventing P2X7R-mediated activation in microglial cells (N9 lineage), indicating a differentiated cellular response. We can conclude that in a translational way we could demonstrate the participation of the purinergic system in the pathophysiology of bipolar disorder. We also suggested a possible biomarker for both diagnosis and progression of the disorder, the serum adenosine levels, and a potential genetic marker for prediction and diagnosis, the polymorphism of P2X7R 1513A>C. Lastly we contributed to the understanding of lithium action mechanism and defined a potential new therapeutic target for the disorder, the P2X7 receptor.

O Transtorno Bipolar é uma doença crônica e grave que apresenta curso episódico e alto impacto sobre a funcionalidade do paciente. Possui potencial para alto grau de severidade, recorrência e intensidade e estima-se que sua prevalência ao longo da vida seja de 2,4% da população mundial. A fisiopatologia deste transtorno ainda não é bem compreendida e ainda o fármaco de primeira escolha é o lítio, embora tampouco seja claro seu mecanismo de ação. O sistema purinérgico principalmente devido a suas ações sobre neuroproteção, inflamação e ativação microglial se destaca como uma via promissora de novos alvos terapêuticos, especialmente o receptor purinérgico P2X7 (P2X7R). Dessa maneira, o objetivo desta tese é caracterizar o envolvimento do sistema purinérgico na fisiopatologia do transtorno bipolar. De maneira geral, avaliamos metabólitos do sistema purinérgico em soro de pacientes e controles, correlacionando com dados clínicos. Avaliamos a frequência do polimorfismo do P2RX7 1513A>C em pacientes e controles. Realizamos um modelo animal farmacológico de mania e investigamos o envolvimento do P2X7R neste modelo e por último buscamos melhor compreender a ação neuroprotetora do lítio verificando a participação purinérgica. Nossos resultados primeiramente nos mostraram uma diminuição nos níveis de adenosina em pacientes em comparação a controles e uma importante correlação inversa entre os níveis de adenosina e a piora dos sintomas. Demonstramos ainda que pacientes com transtorno bipolar apresentam diminuição na frequência do alelo 1513C e o potencial aumento na frequência do genótipo 1513AA e 1513AA/AC em relação aos controles configurando um pior prognóstico de aumento da forma mais ativa do receptor. Também mostramos que o P2X7R possui um papel importante no estabelecimento do modelo de mania, modulando principalmente a via dopaminérgica que é refletida na mudança comportamental observada pelo modelo e por último, o lítio foi capaz de prevenir a resposta de insulto nas células neuronais (linhagem PC-12) e não foi capaz de prevenir a ativação mediada pelo P2X7R em células microgliais (linhagem N9), indicando uma resposta celular diferenciada. Podemos concluir que de maneira translacional conseguimos demonstrar a participação do sistema purinérgico na fisiopatologia do transtorno bipolar, sugerindo ainda um possível biomarcador tanto para diagnóstico como para progressão da doença, os níveis séricos de adenosina, e ainda um potencial biomarcador genético de predição e diagnóstico da doença, o polimorfismo do P2X7R 1513A>C, assim como contribuímos para o entendimento do mecanismo de ação do lítio e definimos um potencial novo alvo terapêutico para o transtorno, o receptor P2X7. / Bipolar Disorder is a severe and chronic psychiatric disorder that presents an episodic course and high impact on the patient's functionality. It has potential for a high degree of severity, recurrence and intensity. The prevalence throughout life of bipolar disorder is 2.4% of the world population. The pathophysiology of this disorder is still not well understood and the drug of first choice is lithium, although its mechanism of action is not clear. The purinergic system mainly due to its actions on neuroprotection, inflammation and microglial activation stands out as a promising pathway for new therapeutic targets, especially the purinergic receptor P2X7 (P2X7R). Thus, the purpose of this thesis is to characterize the involvement of the purinergic system in the pathophysiology of bipolar disorder. In general, we evaluated purinergic system metabolites in serum from bipolar disorder patients and healthy controls, correlating with clinical data. We evaluated the frequency of P2RX7 1513A>C polymorphism in bipolar disorder patients and in healthy subjects. We performed a pharmacological animal model of mania and investigated the involvement of the P2X7 purinergic receptor in this model and finally we sought to better understand the neuroprotective action of lithium by verifying the purinergic participation. Our results primarily showed a decrease in adenosine levels in patients compared to controls and a significant inverse correlation between adenosine levels and worsening of symptoms. We also demonstrated that patients with bipolar disorder present a decrease in the frequency of the 1513C allele and the potential increase in the frequency of genotype 1513AA and 1513AA/AC in relation to controls, setting a worse prognosis of the most active form of the receptor. We also showed that P2X7R plays an important role in the establishment of the mania model, modulating mainly the dopaminergic pathway that is reflected in the behavioral change observed by the model. Finally, lithium was able to prevent the insult response in neuronal cells (PC-12 lineage) and was not capable of preventing P2X7R-mediated activation in microglial cells (N9 lineage), indicating a differentiated cellular response. We can conclude that in a translational way we could demonstrate the participation of the purinergic system in the pathophysiology of bipolar disorder. We also suggested a possible biomarker for both diagnosis and progression of the disorder, the serum adenosine levels, and a potential genetic marker for prediction and diagnosis, the polymorphism of P2X7R 1513A>C. Lastly we contributed to the understanding of lithium action mechanism and defined a potential new therapeutic target for the disorder, the P2X7 receptor.

O Transtorno Bipolar é uma doença crônica e grave que apresenta curso episódico e alto impacto sobre a funcionalidade do paciente. Possui potencial para alto grau de severidade, recorrência e intensidade e estima-se que sua prevalência ao longo da vida seja de 2,4% da população mundial. A fisiopatologia deste transtorno ainda não é bem compreendida e ainda o fármaco de primeira escolha é o lítio, embora tampouco seja claro seu mecanismo de ação. O sistema purinérgico principalmente devido a suas ações sobre neuroproteção, inflamação e ativação microglial se destaca como uma via promissora de novos alvos terapêuticos, especialmente o receptor purinérgico P2X7 (P2X7R). Dessa maneira, o objetivo desta tese é caracterizar o envolvimento do sistema purinérgico na fisiopatologia do transtorno bipolar. De maneira geral, avaliamos metabólitos do sistema purinérgico em soro de pacientes e controles, correlacionando com dados clínicos. Avaliamos a frequência do polimorfismo do P2RX7 1513A>C em pacientes e controles. Realizamos um modelo animal farmacológico de mania e investigamos o envolvimento do P2X7R neste modelo e por último buscamos melhor compreender a ação neuroprotetora do lítio verificando a participação purinérgica. Nossos resultados primeiramente nos mostraram uma diminuição nos níveis de adenosina em pacientes em comparação a controles e uma importante correlação inversa entre os níveis de adenosina e a piora dos sintomas. Demonstramos ainda que pacientes com transtorno bipolar apresentam diminuição na frequência do alelo 1513C e o potencial aumento na frequência do genótipo 1513AA e 1513AA/AC em relação aos controles configurando um pior prognóstico de aumento da forma mais ativa do receptor. Também mostramos que o P2X7R possui um papel importante no estabelecimento do modelo de mania, modulando principalmente a via dopaminérgica que é refletida na mudança comportamental observada pelo modelo e por último, o lítio foi capaz de prevenir a resposta de insulto nas células neuronais (linhagem PC-12) e não foi capaz de prevenir a ativação mediada pelo P2X7R em células microgliais (linhagem N9), indicando uma resposta celular diferenciada. Podemos concluir que de maneira translacional conseguimos demonstrar a participação do sistema purinérgico na fisiopatologia do transtorno bipolar, sugerindo ainda um possível biomarcador tanto para diagnóstico como para progressão da doença, os níveis séricos de adenosina, e ainda um potencial biomarcador genético de predição e diagnóstico da doença, o polimorfismo do P2X7R 1513A>C, assim como contribuímos para o entendimento do mecanismo de ação do lítio e definimos um potencial novo alvo terapêutico para o transtorno, o receptor P2X7. / Bipolar Disorder is a severe and chronic psychiatric disorder that presents an episodic course and high impact on the patient's functionality. It has potential for a high degree of severity, recurrence and intensity. The prevalence throughout life of bipolar disorder is 2.4% of the world population. The pathophysiology of this disorder is still not well understood and the drug of first choice is lithium, although its mechanism of action is not clear. The purinergic system mainly due to its actions on neuroprotection, inflammation and microglial activation stands out as a promising pathway for new therapeutic targets, especially the purinergic receptor P2X7 (P2X7R). Thus, the purpose of this thesis is to characterize the involvement of the purinergic system in the pathophysiology of bipolar disorder. In general, we evaluated purinergic system metabolites in serum from bipolar disorder patients and healthy controls, correlating with clinical data. We evaluated the frequency of P2RX7 1513A>C polymorphism in bipolar disorder patients and in healthy subjects. We performed a pharmacological animal model of mania and investigated the involvement of the P2X7 purinergic receptor in this model and finally we sought to better understand the neuroprotective action of lithium by verifying the purinergic participation. Our results primarily showed a decrease in adenosine levels in patients compared to controls and a significant inverse correlation between adenosine levels and worsening of symptoms. We also demonstrated that patients with bipolar disorder present a decrease in the frequency of the 1513C allele and the potential increase in the frequency of genotype 1513AA and 1513AA/AC in relation to controls, setting a worse prognosis of the most active form of the receptor. We also showed that P2X7R plays an important role in the establishment of the mania model, modulating mainly the dopaminergic pathway that is reflected in the behavioral change observed by the model. Finally, lithium was able to prevent the insult response in neuronal cells (PC-12 lineage) and was not capable of preventing P2X7R-mediated activation in microglial cells (N9 lineage), indicating a differentiated cellular response. We can conclude that in a translational way we could demonstrate the participation of the purinergic system in the pathophysiology of bipolar disorder. We also suggested a possible biomarker for both diagnosis and progression of the disorder, the serum adenosine levels, and a potential genetic marker for prediction and diagnosis, the polymorphism of P2X7R 1513A>C. Lastly we contributed to the understanding of lithium action mechanism and defined a potential new therapeutic target for the disorder, the P2X7 receptor.

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.

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.