O papel dos receptores 5-HT1A nas respostas ingestivas e hipnogênica provocadas pela injeção intracerebroventricular de serotonina em pombos (Columba livia)

Autor: Santos, Tiago Souza dos
Jazyk: portugalština
Rok vydání: 2014
Předmět:
Zdroj: Repositório Institucional da UFSCUniversidade Federal de Santa CatarinaUFSC.
Druh dokumentu: Doctoral Thesis
Popis: Tese (doutorado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Biológicas, Programa de Pós-Graduação em Neurociências, Florianópolis, 2014.
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Introdução: diversos estudos demonstram que os circuitos serotonérgicos inibem a ingestão de alimentos e o sono em aves e mamíferos. A injeção intracerebroventricular (ICV) de 5-HT em pombos, entretanto, provoca efeitos diferentes: aumento na ingestão de água e na duração do sono. Nós associamos estas respostas à atuação de receptores 5-HT1A, pois a ativação destes receptores produz respostas similares. No entanto, os receptores 5-HT1A podem estar localizados no neurônio serotonérgico (autorreceptores) ou em outros neurônios (heterorreceptores). Dependendo da sua localização, a ativação destes receptores produz efeitos diferentes. Portanto, o nosso objetivo foi avaliar a participação dos receptores 5-HT1A nas respostas dipsogênica e hipnogênica provocadas pela 5-HT, na tentativa de especificar as respostas desencadeadas pela 5-HT à atuação de auto ou heterorreceptores. Métodos: os animais (pombos adultos, Columba lívia, de ambos os sexos, pesando entre 400-550 g) foram divididos em 5 grupos/experimentos diferentes. Experimento 1: 16 pombos foram divididos em dois grupos de acordo com o pré-tratamento e receberam: MM77 (antagonista de heterorreceptores 5-HT1A; 0, 23 ou 69 nmol), ou WAY100635 (WAY, antagonista de auto e heterorreceptores 5-HT1A; 0, 0,1, 0,3 ou 1 nmol) e 20 min. após foram tratados com 5-HT (50 e 150 nmol) ou 8-OH-DPAT (30 nmol; agonista de receptores 5-HT1A/7). Logo após o tratamento, o registro comportamental começou e a ingestão de alimentos foi verificada 60 min. após a última injeção. Experimento 2: 12 pombos foram divididos em 2 grupos e submetidos à cirurgia para injeção ICV (bilateral) da neurotoxina de neurônios serotonérgicos 5,7-dihidroxitriptamina (5,7-DHT, 200µg/injeção) ou de seu veículo. Após 12 dias, os animais começaram a ser testados com 5-HT (150 nmol), 8-OH-DPAT (30 nmol) ou veículo (ácido ascórbico 1% em NaCl 0,9%) com intervalo de 7 dias entre as injeções. Estes animais foram mortos 28 dias após a cirurgia e o conteúdo encefálico de 5-HT foi analisado para verificar os efeitos da lesão. Adicionalmente, nós utilizamos outros 18 animais divididos em três grupos, a) 6 animais naïve que foram mortos para servir como controle para os níveis basais de 5-HT e outros dois grupos (N: 6/grupo) que foram submetidos à cirurgia (injeção de 5,7-DHT ou do veículo) e perfundidos 12 dias após a cirurgia para verificar os efeitos da toxina sobre a densidade de neurônios serotonérgicos. Experimento 3: Secções do tronco e do hipotálamo de 6 animais não submetidos a qualquer manipulação experimental foram processados pela técnica de autorradiografia para detectar a distribuição dos sítios de ligação ao agonista tritiado [3H] 8-OH-DPAT. Experimento 4: 15 pombos com cânulas guia direcionadas ao ventrículo lateral direito foram divididos em 3 grupos e tratados com: 8-OH-DPAT (30 nmol) e tiveram livre acesso (N:5) ou foram privados de água após a injeção (N:5) e veículo (N:5). 90 min. após a injeção os animais foram perfundidos e as secções do tronco encefálico processadas para detecção da proteína Fos em neurônios serotonérgicos e não serotonérgicos, e secções do hipotálamo processadas para detectar somente a expressão da proteína Fos. Experimento 5: 10 pombos com cânulas guia direcionadas ao ventrículo lateral direito foram divididos em 3 grupos e tratados com: 5-HT (150 nmol) e tiveram livre acesso (N:5) ou foram privados de água após a injeção (N:5). 90 min. após, os animais foram perfundidos e secções contendo o hipotálamo foram processadas para a detecção da proteína Fos. Resultados: tanto a 5-HT como o 8-OH-DPAT provocaram intensa ingestão de água e aumento na duração do sono. O 8-OH-DPAT ainda aumentou a ingestão de alimento. Os efeitos ingestivos e hipnogênico dos tratamentos foram parcial ou totalmente afetados pelos antagonistas evidenciando a participação dos receptores 5-HT1A nas alterações comportamentais provocadas pela 5-HT. Entretanto, os dados farmacológicos não nos permitiram especificar entre a ação de auto ou heterorreceptores, mas indicam que a interação entre os dois receptores parece ser um importante aspecto do controle exercido pelos circuitos serotonérgicos sobre os comportamentos ingestivos. Apesar de diminuir drasticamente a densidade de neurônios serotonérgicos, a lesão não afetou as alterações provocadas pelos tratamentos o que sugere que em animais com a função serotonérgica prejudicada, receptores 5-HT1A localizados em neurônios não serotonérgicos parecem ser os responsáveis pelos efeitos dos tratamentos. Além disso, os antagonistas e a lesão dos neurônios serotonérgicos também aumentaram o sono dos animais indicando um efeito inibitório tônico dos neurônios serotonérgicos sobre o sono. Os tratamentos também aumentaram a atividade Fos em regiões hipotalâmicas ricas em receptores 5-HT1A e que parecem estar envolvidas com o controle da ingestão de alimento, dos fluídos corporais e do sono. Conclusão: As respostas dipsogênica e hipnogênica desencadeadas pela injeção de 5-HT parecem ser mediadas parcialmente tanto por auto como por heterorreceptores 5-HT1A. Aparentemente, estas respostas são mediadas por receptores 5-HT1A localizados em estruturas encefálicas (no tronco e no hipotálamo) envolvidas com o controle dos comportamentos ingestivos e de sono em aves. Nossos resultados revelaram sutis diferenças na atividade celular produzidas pela 5-HT e pelo 8-OH-DPAT que sugerem que outros receptores serotonérgicos também participam das respostas comportamentais organizadas pela 5-HT. Além disso, os resultados obtidos com a lesão sugerem que os receptores 5-HT1A parecem apresentar diferenças funcionais espécie-específicas, o que pode ser reflexo de diferentes pressões seletivas experimentadas por aves e mamíferos ao longo da evolução dos vertebrados.
Introduction: several studies have demonstrated the inhibitory role of serotonergic circuits on ingestive and sleep behaviors both in mammals and birds. Intracerebroventricular (ICV) injections of serotonin (5-HT), however, evoked oposite effects: increased water intake and sleep. We associated these responses to 5-HT1A receptors, because the activation of these receptors caused similar responses. However, the 5-HT1A receptor is located on serotonergic neurons (as autoreceptor) as well as on different neurons (as heteroreceptor), and produces different effects based on its location. Therefore, we decided to investigate the participation of 5-HT1A receptor on dipsogenic and hypnogenic 5-HT-mediated responses to try discriminate the role of auto and heteroreceptors. Methods: the animals (adult pigeons, Columba lívia, both sex, 400-550g of body weight) were divided in 5 groups. Each group represented one different experiment. Experiment 1: 16 pigeons were divided in two groups according on the antagonist used as pretreatment and were injected with: MM77 (0, 23 or 69 nmol, heteroreceptor antagonist), or WAY100635 (WAY, 0, 0.1, 0.3 or 1 nmol, 5-HT1A auto and heterorreceptor antagonist) and 20 min. afterwards injected with 5-HT (0, 50 or 150 nmol) or 8-OH-DPAT (30 nmol). The animals behaviors were registered during the first hour after the last injection and the food and water intake was evaluated at the end of this period. Experiment 2: 12 pigeons were divided in 2 groups and were stereotaxically implanted with an ICV cannula guide (bilateral) to receive the serotonergic neurotoxin 5,7-Dihydroxytryptamine (5,7-DHT, 200µg/injection) or its vehicle. Past 12 days the tests with 5-HT (150 nmol), 8-OH-DPAT (30 nmol) or vehicle (1% ascorbic acid in 0.9 NaCl) started, with seven days apart each other. These animals were killed 28 days after the surgery and the encephalic levels of 5-HT were analised to verify possible degenerative effects of 5,7-DHT. Moreover, we used other 18 animals divided in three groups, a) six naïve pigeons that were killed to be used as reference of the basal levels of 5-HT and another 2 groups that were inject with 5.7-DHT (N: 6) or its vehicle (N:6) and were perfused 12 days later to verify the 5,7-DHT effects on serotonergic neurons. Experiment 3: six naïve pigeons were killed and had their brains dissecated and brainstem and hypothalamic sections reacted by autoradiographic approach to demonstrate the distribution of 5-HT1A binding sites with the selective radioligand [3H] 8-OH-DPAT. Experiment 4: 15 pigeons with ICV cannula guide implanted were divided in three groups and treated with: 8-OH-DPAT (30 nmol) withfree (N:5) or without acess to water after the injection (N:5), and vehicle (N:5). 90 min. later the animals were perfused and brainstem sections reacted to detect Fos protein expression in serotonergic and in non-serotonergic neurons, and hypothalamic sections processed to detect Fos activation. Experiment 5: 10 pigeons with ICV cannula guide implanted were divided in three groups and treated with: 5-HT (150 nmol) with free (N:5) or without acess to water after the injection (N:5). 90 min. later the animals were perfused and hypothalamic sections processed to detect the Fos activation. Results: both 5-HT and 8-OH-DPAT evoked huge increase in water intake and sleep duration. The 8-OH-DPAT injection also produce hyperphagic responses. The ingestive and hypnogenic effects of the treatments were partially or totally inhibited by the antagonists, sugesting the participation of 5-HT1A receptors on behavioral changes produced by 5-HT. However, the pharmacologic data did not permit specify between the action of 5-HT1A auto or heteroreceptors, but indicate the interaction between these two receptors as an important aspect of serotonergic control upon ingestive behavior. Besides its impressive effects on serotonergic neurons density, the 5,7-DHT lesion did not affect the behavioral changes caused by the treatments, suggesting that in animals with anormal serotonergic function, 5-HT1A receptors located in non-serotonergic neurons seem to be related to the treatments effects. Additionally, the antagonists and the 5,7-DHT lesion increased the sleep, indicating one tonic inhibitory effect of serotonergic circuits on sleep. The treatments also increased the Fos protein activation in hypothalamic regions with high 5-HT1A binding sites density that seem to be involved with food, body fluid and sleep regulation. Conclusion: the dipsogenic and hypnogenic responses evoked by 5-HT seem to be mediated partially by both 5-HT1A auto and heteroreceptors. Apparently, these responses are regulated by 5-HT1A receptors located on encephalic (hypothalamic and brainstem) regions directly or indirectly involved with ingestive and sleep/wake cycle regulation in birds. Our results also indicate small differences in the neuronal activity evoked by 5-HT and by 8-OH-DPAT suggesting that other serotonergic receptor also participate in behavioral responses organized by 5-HT. Moreover, the results produced by 5,7-DHT lesion indicate that 5-HT1A receptors seem present specie-specific functional differences that could represent different seletive pressions experimented by birds and mammal during vertebrate evolution.
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