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Type: Dissertação de Mestrado
Title: Papel dos receptores glutamatérgicos ionotrópicos do hipotálamo dorsomedial na regulação das respostas cardiovasculares e comportamental do quimiorreflexo
Authors: Nathalia Teodoro da Silva
First Advisor: Andrea Siqueira Haibara
Abstract: Estudos do nosso laboratório (Queiroz e cols., 2011) mostraram que a microinjeção bilateral de lidocaína no HDM reduz a resposta pressora do quimiorreflexo. Esses estudos também mostraram que o bloqueio bilateral dos receptores glutamaté rgicos ionotrópicos do HDM com ácido kinurênico reduz a resposta pressora e abole a resposta comportamental do quimiorreflexo. O aminoácido excitatório L-glutamato pode atuar em três subtipos distintos de receptores ionotrópicos: NMDA (N-Metil-D-Aspartato), AMPA (-amino-3-hidroxi-5-metil-4 isoxazolproprionato) e kainato, sendo esses dois últimos também classificados como receptores não-NMDA. Estudos anteriores mostram que diferentes estímulos podem ativar apenas um subtipo de receptor glutamatérgico ionotrópico no HDM para evocar uma resposta fisiológica específica. Além disso, embora o ácido kinurênico seja conhecido como antagonista não seletivo dos receptores glutamatérgicos ionotrópicos, alguns estudos mostram que este antagonista também pode atuar em receptores nicotínicos (Hilmas e cols., 2001; Stone, 2007). Baseado nessas evidências, e considerando que os neurônios do HDM possuem receptores nicotínicos (Block e Billiar, 1981), o objetivo desse estudo foi reavaliar o papel dos receptores glutamatérgicos ionotrópicos do HDM e avaliar a contribuição relativa dos receptores NMDA e não-NMDA deste núcleo na integração das respostas cardiovasculares e comportamentais do quimiorreflexo. O quimiorreflexo foi estimulado com injeção intravenosa de cianeto de potássio (KCN 40 µg/0,1 ml) antes e após a microinjeção bilateral dos antagonistas de receptores: a) NMDA (AP-5 100 ou 200 pmol/100nl), b) não-NMDA (CNQX 100 ou 200 pmol/100nl) ou c) da combinação dos dois antagonistas (AP-5 + CNQX 200 pmol/100 nl) no HDM. Além disso, foram realizados protocolos adicionais para se avaliar a eficácia dos antagonistas AP-5 e CNQX nas doses utilizadas (100 e 200 pmol/100 nl) em bloquear as respostas induzidas pelos agonistas específicos dos receptores NMDA e não-NMDA, os agonistas NMDA (10 pmol/100 nl) e AMPA (3 pmol/100 nl) respectivamente. A microinjeção de AP-5, na dose de 100 pmol/100 nl, não produziu alterações sobre as respostas cardiovasculares (+47 ± 2 vs +43 ± 4 mmHg; -236 ± 26 vs -245 ± 30 bpm) e comportamental (+37 ± 5 vs +27 ± 5 cm) do quimiorreflexo, todavia foi capaz de reduzir de forma significativa a magnitude das respostas cardiovasculares (+21 ± 2 vs +10 ± 3 mmHg; +138 ± 14 vs +74 ± 25 bpm) e comportamental (348 ± 106 vs 48 ± 27 cm) induzidas pelo agonista NMDA. A microinjeção de AP-5, na dose de 200 pmol/100 nl, também não produziu alterações sobre as 12 respostas cardiovasculares (+37 ± 1 vs +39 ± 3 mmHg; -260 ± 38 vs -253 ± 44 bpm) e comportamental (49 ± 14 vs 31 ± 9 cm) do quimiorreflexo, no entanto aboliu as respostas cardiovasculares (+22 ± 2 vs +2 ± 1 mmHg; +114 ± 7 vs +8 ± 5 bpm ) e comportamental (425 ± 67 vs 0 ± 0 cm) induzidas pelo agonista NMDA. De forma semelhante, a microinjeção de CNQX, na dose de 100 pmol/100 nl, não promoveu alterações sobre as respostas cardiovasculares (+39 ± 6 vs +35 ± 7 mmHg; -237 ± 38 vs -260 ± 22 bpm) e comportamental (33 ± 13 vs 27 ± 8 cm) do quimiorreflexo, porém foi capaz de reduzir a magnitude das respostas cardiovasculares (+20 ± 2 vs +5 ± 2 mmHg; +112 ± 5 vs +39 ± 17 bpm ) e comportamental (424 ± 70 vs 11 ± 6 cm) do agonista AMPA. A microinjeção de CNQX, na dose de 200 pmol/100 nl, também não promoveu alterações sobre as respostas cardiovasculares (+43 ± 3 vs +37 ± 3 mmHg; -202 ± 40 vs -167 ± 37 bpm) e comportamental (+ 40 ± 12 vs 30 ± 13 cm) do quimiorreflexo, mas aboliu as respostas cardiovasculares (+28 ± 4 vs +1 ± 1 mmHg; +90 ± 9 vs +1 ± 1 bpm ) e comportamental (327 ± 87 vs 0 ± 0 cm) induzidas pelo agonista AMPA. Por outro lado, a microinjeção da combinada dos antagonistas AP-5 + CNQX (200 pmol/50 nl) reduziu de forma significativa a magnitude da resposta pressora (+38 ± 4 vs +21 ± 5 mmHg) e comportamental (40 ± 14 vs 8 ± 5 cm) do quimiorreflexo. Esses resultados mostram que o bloqueio seletivo dos receptores NMDA ou não -NMDA do HDM isoladamente não é capaz de produzir alterações sobre as respostas pressora e comportamental do quimiorreflexo. Todavia, uma vez que o bloqueio combinado dos receptores NMDA e não-NMDA do HDM reduziu a resposta pressora e aboliu a resposta comportamental do quimiorreflexo, pode-se sugerir que esses receptores atuem de forma conjunta na integração do quimiorreflexo, de forma que o bloqueio de apenas um subtipo de receptor não altera essa resposta. Esses dados reforçam ainda o papel do aminoácido excitatório L-glutamato na neurotransmissão do quimiorreflexo no HDM.
Abstract: Studies from our laboratory (Queiroz et al., 2011) showed that bilateral microinjection of lidocaine into the DMH reduces the pressor response to chemoreflex. These studies also showed that the bilateral blockade of glutamate receptors in the DMH with kynu renic acid reduces the pressor response and abolishes the behavioral response of chemoreflex. The excitatory amino acid L-glutamate may act through three distinct subtypes of ionotropic receptors: NMDA (N-methyl-D-aspartate), AMPA (-amino-3-hydroxy-5-methyl-4 isoxazolproprionate) and kainate receptors. AMPA and kainate receptors are also classified as non-NMDA receptors. Previous studies have shown that different stimuli may activate only one subtype of ionotropic glutamate receptor in DMH to evoke a specific physiological response. Furthermore, although kynurenic acid is known as a non-selective antagonist at ionotropic glutamate receptors, some studies show that this antagonist is also able to act at nicotinic receptors (Hilmas et al., 2001, Stone, 2007). Based on this evidence, and considering that DMH neurons express nicotinic receptors (Block and Billiar, 1981), the aim of this study was to re-evaluate the role of ionotropic glutamate receptors in DMH and evaluate the relative contribution of NMDA and non-NMDA receptors in the integration of cardiovascular and behavioral responses of the chemoreflex. Wistar rats (270-330 g), were underwent stereotaxic surgery to implant bilateral guide cannulas into the DMH, five days before the experiments, and cannulation of the femoral artery and vein, one day before the experiments to measurement of cardiovascular parameters and systemic administration of drugs, respectively. The experiments were filmed and the behavioral response of the chemoreflex was assessed by the distance traveled by the animal, measured using the MATLAB software. The chemoreflex was stimulated with intravenous injection of KCN (40 µg /0.1 ml) before and after bilateral microinjection of: a) NMDA receptor antagonist (AP-5 100 or 200 pmol/100 nl), b) non-NMDA receptor antagonist (CNQX 100 or 200 pmol/100 nl) or c) the combination of these two antagonists (AP -5 + CNQX 200 pmol/50 nl) into DMH. Furthermore, additional protocols were performed to evaluate the effectiveness of the AP-5 and CNQX antagonists to block NMDA and non -NMDA receptors, respectively. The NMDA agonist (10 pmol/100 nl) was microinjected into the DMH before and after ipsilateral microinjection of AP -5 (100 or 200 pmol/100 nl) and AMPA agonist (3 pmol/100 nl) was microinjected into DMH before and after the microinjection of CNQX (100 or 200 pmol/100 nl). The microinjection of AP-5 at a dose of 100 pmol/100 nl, did not change the cardiovascular (+47 ± 2 vs 15+43 ± 4 mmHg; -236 ± 26 vs -245 ± 30 bpm) and behavioral (+37 ± 5 vs +27 ± 5 cm) and behavioral responses (+ 39 ± 7 vs. +31 ± 6 cm) of the chemoreflex, but was able to significantly reduce the magnitude of cardiovascular (+21 ± 2 vs +10 ± 3 mmHg vs. +138 ± 14 +74 ± 25 bpm) and behavioral (348 ± 106 vs 48 ± 27 cm) responses induced by NMDA agonist. The microinjection of AP-5 at a dose of 200 pmol/100 nl also produced no changes on cardiovascular (+37 ± 1 vs. +39 ± 3 mmHg vs -260 ± 38 -253 ± 44 bpm) and behavioral (49 ± 14 vs. 31 ± 9 cm) responses of the chemoreflex, but abolished the ca rdiovascular (+22 ± 2 vs +2 ± 1 mmHg; +114 ± 7 vs. +8 ± 5 bpm) and behavioral (425 ± 67 vs 0 ± 0 cm) responses induced by NMDA agonist. Similarly, the microinjection of CNQX at a dose of 100 pmol/100 nl, did not change on the cardiovascular (+39 ± 6 vs. +35 ± 7 mmHg, -237 ± 38 vs -260 ± 22 bpm) and behavioral (33 ± 13 vs 27 ± 8 cm) responses of the chemoreflex, but was able to reduce the magnitude of cardiovascular (+20 ± 2 vs +5 ± 2 mmHg vs. +112 ± 5 vs +39 ± 17 bpm) and behavioral (424 ± 70 vs 11 ± 6 cm) responses of the AMPA agonist. The microinjection of CNQX at a dose of 200 pmol/100 nl also did not change the cardiovascular (+43 ± 3 vs +37 ± 3 mmHg, -202 ± 40 vs -167 ± 37 bpm) and behavioral (40 + ± 12 vs 30 ± 13 cm) responses of the chemoreflex, but abolished the cardiovascular (+28 ± 4 vs. +1 ± 1 mmHg, +90 ± 9 vs. +1 ± 1 bpm) and behavioral (327 ± 87 vs 0 ± 0 cm) responses induced by AMPA agonist. However, microinjection of combined antagonists CNQX + AP-5 (200 pmol/50 ml) significantly reduced the magnitude of the pressor (+38 ± 4 vs +21 ± 5 mmHg) and behavioral (40 ± 14 vs 8 ± 5 cm) responses of the chemoreflex. These results show that the isolated blockade of NMDA or non-NMDA receptors of the DMH is not able of producing changes on pressor and behavioral responses of the chemoreflex. However, since the combined blockade of NMDA and non-NMDA of DMH reduced the pressor response and abolished the behavioral response of chemoreflex, it may suggest that these receptors act jointly on the integration of chemoreflex. These data further reinforce the role of excitatory amino acid L -glutamate in neurotransmission of the chemoreflex in DMH.
Subject: Quimiorreflexo
Receptores glutamatérgicos
Receptores de N-metil-D-aspartato
Fisiologia
Núcleo hipotalâmico dorsomedial
language: Português
Publisher: Universidade Federal de Minas Gerais
Publisher Initials: UFMG
Rights: Acesso Aberto
URI: http://hdl.handle.net/1843/BUOS-97NKCE
Issue Date: 10-Jul-2012
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