Effect of Pre- and Postnatal Manganese Exposure on Brain Histamine Content in a Rodent Model of Parkinson\u27s Disease

Rats lesioned shortly after birth with 6-hydroxydopamine (6-OHDA; 134 μg icv) represent a near-ideal model of severe Parkinson\u27s disease because of the near-total destruction of nigrostriatal dopaminergic fibers. There are scarce data that in Parkinson\u27s disease, activity of the central histaminergic system is increased. The element manganese, an essential cofactor for many enzymatic reactions, itself in toxic amount, replicates some clinical features similar to those of Parkinson\u27s disease. The aim of this study was to examine the effect of neonatal manganese exposure on 6-OHDA modeling of Parkinson\u27s disease in rats, and to determine effects on histamine content in the brain of these rats in adulthood. Manganese (MnCl 2•4H 2O; 10,000 ppm) was included in the drinking water of pregnant Wistar rats from the time of conception until the 21st day after delivery, the age when neonatal rats were weaned. Control rats consumed tap water. Other groups of neonatal rat pups, on the 3rd day after birth, were pretreated with desipramine (20 mg/kg ip 1 h) prior to bilateral icv administration of 6-OHDA (60 or 134 μg) or its vehicle saline-ascorbic (0.1%) (control). At 2 months after birth, in rats lesioned with 60 or 134 μg 6-OHDA, endogenous striatal dopamine (DA) content was reduced, respectively, by 92 and 98% (HPLC/ED), while co-exposure of these groups to perinatal manganese did not magnify the DA depletion. However, there was prominent enhancement of histamine content in frontal cortex, hippocampus, hypothalamus, and medulla oblongata of adult rat brain after 6-OHDA (60 and 134 μg) injection on the day 3rd postnatal day. These findings indicate that histamine and the central histaminergic system are altered in the brain of rats lesioned to model Parkinson\u27s disease, and that manganese enhances effects of 6-OHDA on histamine in brain

Zaburzenia percepcji bólu u dorosłych szczurów z lezją ośrodkowego układu noradrenergicznego wykonaną we wczesnym okresie życia pozapłodowego

BACKGROUND This study was designed to investigate the antinociceptive eff ect of morphine, paracetamol and nefopam in rats lesioned with DSP-4 as neonates. MATERIAL AND METHODS Intact male rats were contrasted with rats in which noradrenergic nerve terminals were largely destroyed shortly after birth with the neurotoxin DSP-4 [(N-(-2-chloroethyl)-N-ethyl-2-bromobenzylamine; 50 mg/kg sc x2], on the 1st and 3rd days of postnatal life. When rats attained 10 weeks of age, painful reactions were assessed by means of tail immersion test and paw pressure test. Also monoamine levels in some part of the brain were estimated using HPLC/ED method. RESULTS AND CONCLUSION In the tail immersion test we showed that there are no diff erences between antinociceptive eff ect evoked by morphine (5.0 mg/kg sc) and paracetamol (100 mg/kg ip) between control and DSP-4 rats. Nefopam (20 mg/kg ip) elicited only slight analgesia in control rats (~ 17 %), this eff ect was no longer observed in the DSP-4 treated group. In the paw pressure test we demonstrated that morphine and paracetamol produced lower analgesia in DSP-4 rats in comparison to control. Nefopam evoked slight analgesia in both tested groups. In biochemical study we showed that in DSP-4 treated rats there was a marked decrease in NA level in the prefrontal cortex (to 10.4 %, p<0.01), thalamus with hypothalamus (to 54.4 %, p<0.05) and spinal cord (to 12.3 %, p<0.01) in comparison to the control group. Conversely, in the cerebellum and brain stem of DSP-4 lesioned rats there was a signifi cant increase in the NA content versus control (respectively to 171.2 % and 123.5 % of NA in controls, p<0.05). In the striatum we did not observe any changes in NA level between examined groups. Also the levels of 5-HT and its metabolite 5-HIAA were not altered by DSP-4 treatment in all tested structures with the exception of the spinal cord (approx. 40% decrease) and the level of DOPAC (also 40% reduction). In conclusion, the obtained results showed that neonatal DSP-4 treatment alters the antinociceptive eff ects of examined drugs (each of them with diff erent mechanism of action). These data lead to the proposal that perhaps there is a need to adjust the doses of analgetics applied to patients with noradrenergic system dysfunction (e.g. depression and/or anxiety disorders).W niniejszym eksperymencie oceniono wpływ lezji ośrodkowego układu noradrenergicznego wykonanej u noworodków szczurzych na przeciwbólowe efekty morfi ny, paracetamolu i nefopamu u dorosłych szczurów. MATERIAŁ I METODY 1-go i 3-go dnia życia noworodkom szczurzym podano neurotoksynę DSP-4 (50 mg/kg sc). Zwierzęta kontrolne otrzymały 0.9% roztwór NaCl (1.0 ml/kg sc). Po osiągnięciu wieku 10-ciu tygodni wykonano test imersji ogona oraz test wycofania łapy. Ponadto posługując się metodą HPLC/ED oznaczono zawartość amin biogennych i ich metabolitów w wybranych częściach mózgu badanych zwierząt. WYNIKI I WNIOSKI Nie stwierdzono różnicy w przeciwbólowym działaniu morfi ny (5.0 mg/kg sc) i paracetamolu (100 mg/kg ip) w teście imersji ogona pomiędzy grupą kontrolną i DSP-4, natomiast nefopam 20 mg/kg ip wywoływał słabszą analgezję u zwierząt DSP-4 w porównaniu do kontroli. Działanie przeciwbólowe morfi ny i paracetamolu w teście wycofania łapy było silniej wyrażone u szczurów kontrolnych w porównaniu do grupy DSP-4. Nie stwierdzono natomiast różnic w przeciwbólowych efektach nefopamu pomiędzy grupą kontrolną a DSP-4. DSP-4 stosowany 1 i 3-go dnia życia pozapłodowego spowodował istotny spadek zawartości NA w korze przedczołowej (do 10.4 %, p<0.005), wzgórzu z podwzgórzem (do 54.4 %, p<0.005) oraz w rdzeniu kręgowym (12.3 %, p<0.005) w porównaniu do kontroli. W móżdżku oraz w pniu mózgu u szczurów DSP- 4 obserwowano istotny wzrost zawartości NA (odpowiednio do 171.2 % i 123.5 % wartości NA u szczurów kontrolnych, p<0.005; p<0.05). W prążkowiu nie stwierdzono zmian zawartości NA. Podanie DSP-4 nie miało istotnego wpływu na zawartość 5-HT i jej metabolitu 5-HIAA oraz DA i jej metabolitów DOPAC oraz HVA we wszystkich badanych strukturach mózgu poza rdzeniem kręgowym. Na podstawie przeprowadzonych badań wyciągnięto wnioski, iż zniszczenie ośrodkowego układu noradrenergicznego zmienia przeciwbólowe efekty badanych analgetyków. Powyższe może pośrednio wskazywać na konieczność odpowiedniego dostosowania dawek tych leków u pacjentów z dysfunkcją ośrodkowego układu noradrenergicznego (np. u chorych z depresją lub zaburzeniami lękowymi)

Odczucie bólu zapalnego i trzewnego u szczurów z noworodkową lezją ośrodkowego układu noradrenergicznego wywołaną podaniem DSP-4

BACKGROUND: The aim of this study was to examine the impact of the central noradrenergic lesion on the inflammatory and visceral pain perception after morphine, paracetamol and nefopam administration. MATERIAL AND METHODS: Intact male rats were contrasted with rats in which noradrenergic system was destroyed with DSP-4; 50 mg/kg sc on the 1st and 3rd days of postnatal life. After 10 weeks, painful reactions were assessed by means of formalin and writhing test. Furthermore accumulation of L-dihydroxyphenlalanine (L-DOPA) and 5-hydroxytryptamine (5-HTP) in some parts of the brain were examined using HPLC/ED method. RESULT S : 30 min after morphine (5.0 mg/kg sc) challenge rats were injected into the right hind paw plantar surface with 50 μl 5% formalin solution. Both groups showed the typical biphasic nocifensive response curve lasting 60 min but DSP-4 lesioned rats scored more points in the fi rst and second phase as well as the interphase period than control group. After paracetamol (100 mg/kg ip) administration also typical biphasic nocifensive response curve were observed however no differences between control and DSP-4 treated rats were noticed. Similar results were obtained after nefopam (20 mg/kg ip) challenge. Injections of morphine evoked similar antinociception in visceral pain model in both tested groups (control and DSP-4). Paracetamol elicited lower analgesia in control than in DSP-4 rats while nefopam was without eff ect. In biochemical assay, applied analgesics modified serotonin and dopamine synthesis rate but the effect (increase or decrease) depended on examined structure (the prefrontal cortex, thalamus with hypothalamus and brain stem). CONCLUSIONS: Obtained results demonstrated that DSP-4 treatment in rats modified the antinociceptive effects of the analgetics with distinct pharmacological prosperities and mechanism of action. It is likely that similar nociception abnormalities may occur in patients with noradrenergic system dysfunction, so it points to the requirement of analgetics dosage adjustment.WSTĘP: Celem pracy było zbadanie wpływu lezji ośrodkowego układu noradrenergicznego na analgetyczne działanie morfiny, paracetamolu i nefopamu u szczurów. MATERIAŁ I METODY: Noworodki szczurze 1-go i 3-go dnia życia otrzymały neurotoksynę DSP-4 (50 mg/kg sc) natomiast kontrola 0.9% roztwór NaCl (1.0 ml/kg sc). Po osiągnięciu wieku 10-ciu tygodni wykonano test formalinowy oraz wicia, oznaczono ponadto szybkość syntezy serotoniny i dopaminy w korze przedczołowej, wzgórzu z podwzgórzem oraz pniu mózgu metodą HPLC/ED. WYNIKI: W teście formalinowym stwierdzono, że obie grupy badawcze wykazywały typową dwufazową reakcję bólową trwającą 60 minut, nie mniej u zwierząt z lezją reakcja ta była znamiennie silniej wyrażona niż u kontroli. Takiej zależności nie stwierdzono po podaniu paracetamolu (100 mg/kg ip) lub nefopamu (20 mg/kg ip). W teście wicia wykazano, że efekty przeciwbólowego działania morfiny nie różnią się pomiędzy badanymi grupami zwierząt. Paracetamol działał natomiast słabiej przeciwbólowo u kontroli niż w grupie DSP-4. Nefopam nie wykazywał efektu przeciwbólowego w teście wicia. W badaniach biochemicznych stwierdzono, że stosowane leki przeciwbólowe modyfikują szybkość syntezy serotoniny i dopaminy ocenianą zawartością 5-hydroksytryptaminy (5-HTP) i L-dwuhydroksyfenyloalaniny (L-DOPA). Uzyskane efekty, tj. wzrost lub zmniejszenie syntezy uzależnione były od badanej struktury mózgu (kora przedczołowa, wzgórze z podwzgórzem, pień mózgu). WNIOSKI: Wyniki niniejszych badań wskazują, że uszkodzenie ośrodkowego układu noradrenergicznego wywołane podaniem DSP-4 we wczesnym okresie rozwoju osobniczego u szczurów w różny sposób modyfikuje przeciwbólowe działanie analgetyków o odmiennym mechanizmie działania. Wydaje się, że podobne efekty mogą wystąpić u chorych z dysfunkcją układu noradrenergicznego, co może wskazywać na konieczność modyfikacji dawek stosowanych leków przeciwbólowych

Effect of prenatal copper exposure on the central dopaminergic system in adult rats

BACKGROUND The effect of prenatal exposition of rats with copper on its level in the newborns’ organs and central dopaminergic system activity in adult rats was examined. MATERIAL AND METHODS Pregnant rats during entire time of pregnancy drank water with cupprum sulfuricum (CuSO4) where concentration of metal was 100 ppm. Control rats drank the water only without cuprum. After delivery water with metal was substituted with water only, and newborns stayed with their mothers till 21st day of life, then separated. In newborn copper content was estimated in the brain, liver and kidney. In adult rats the level of biogenic amines was measured in the brain and some behavioral studies were performed such as oral activity, stereotyped and yawning behavior, using central dopamine receptor agonists (SKF 38393, apomorphine, 7-OH-DPAT). RESULTS AND CONCLUSION Exposition of rats during intrauteral development (prenatal) with copper caused significant increase concentration examined metal in the brain, liver and kidney of newborn rats. In adult rats significant decrease of dopamine in the striatum was noticed in the rats pretreated with copper. Beside increase reactivity of the central dopamine D1 receptor reactivity was observed, and manifested by increased oral activity after SKF 38393 and stereotyped behavior after apomorphine apply. Additionally decreased reactivity of the central dopamine D3 receptor was manifested by decreased yawning behavior after 7-OH-DPAT injection. From above we concluded that copper can be one of the environmental agent which can affected of the central dopaminergic system in mammalians.WSTĘP Celem pracy było zbadanie wpływu ekspozycji miedzią szczurzyc w trakcie ciąży na zawartość metalu w tkankach noworodków a także na funkcję ośrodkowego układu dopaminergicznego u dorosłego potomstwa. MATERIAŁ I METODY Ciężarne samice przez cały okres ciąży piły wodę z dodatkiem siarczanu miedzi (CuSO4) w stężeniu metalu 100 ppm. Kontrolne szczurzyce piły wodę bez metalu. Z chwilą urodzenia roztwór miedzi zamieniano na wodę. Noworodki pozostawały z matkami do 21 dnia życia. U noworodków oznaczono zawartość miedzi w mózgu, wątrobie i nerkach. U dorosłych potomnych szczurów płci męskiej wykonano oznaczenia zawartości amin biogennych w mózgu oraz oceniono zachowanie jak aktywność ruchową pyska, stereotypię apomorfinową i liczbę ziewnięć, spontaniczną jak też po podaniu agonistów ośrodkowych receptorów dopaminowych (SKF 38393, apomorfi na, 7-OH-DPAT). WYNIKI I WNIOSKI Prenatalna ekspozycja szczurów miedzią spowodowała znaczny wzrost zawartości metalu w mózgu, wątrobie i nerkach w porównaniu z kontrolą. U dorosłych szczurów narażonych w okresie rozwoju śródmacicznego na miedź wykazano obniżenie zawartości dopaminy w prążkowiu oraz wzrost reaktywności receptorów dopaminowych D1 manifestujący się nasileniem aktywności ruchowej pyska po podaniu SKF 38393 i nasileniem zachowania stereotypowego po podaniu apomorfiny oraz obniżenie reaktywności receptorów dopaminowych D3 manifestujące się zmniejszeniem liczby ziewnięć po podaniu 7-OH-DPAT. Z powyższego wynika, że narażenia (ekspozycja) miedzią w okresie rozwoju śródmacicznego prowadzi do kumulacji metalu w tkankach noworodków a także trwałego zaburzenia funkcji ośrodkowego układu dopaminergicznego u ssaków

The Influence of Adalimumab and Cyclosporine A on the Expression Profile of the Genes Related to TGFβ Signaling Pathways in Keratinocyte Cells Treated with Lipopolysaccharide A

Background. In the treatment of moderate to severe psoriasis, cyclosporine A (CsA) conventional therapy is used and biological, anti-cytokine treatment using, for example, anti-TNF drug—adalimumab. Aim. This study aimed at investigating the effect of CsA and adalimumab on the profile of mRNAs and protein expression associated with transforming growth factor β (TGFβ) pathways in human keratinocyte (HaCaT) culture previously exposed to lipopolysaccharide (LPS). Materials and Methods. HaCaT culture was exposed to 1 ng/ml LPS for 8 hours+8 μg/ml adalimumab for 2, 8, and 24 hours or 1 ng/ml LPS for 8 hours+100 ng/ml CsA for 2, 8, and 24 hours and compared to the control culture. Sulphorodamine B cytotoxicity assay was performed. The expression profile of mRNA related to TGFβ paths was indicated by microarray and RTqPCR analyses. The ELISA test was used to analyze changes on the proteome level. Statistical analysis consisted of ANOVA analysis and the post hoc Tukey test (p4.00) was determined for TGFβ1-3, TGFβRI-III, SKIL, SMURF2, SMAD3, BMP2, BMP6, JAK2, UBE2D1, SKP2, EDN1, and PRKAR2B (p<0.05). In addition, on the protein level, the direct changes observed at mRNA were the same. Conclusion. Analysis of the microarray expression profile of genes associated with TGFβ signaling pathways has demonstrated the potential of cyclosporin A and adalimumab to induce changes in their transcriptional activity. The anti-TNF drug seems to affect TGFβ cascades to a greater extent than cyclosporin A. The obtained results suggest that the regularity of taking the drug is important for the efficacy of psoriasis therapy

Ontogenetic Exposure of Rats to Pre- and Post-Natal Manganese Enhances Behavioral Impairments Produced by Perinatal 6-Hydroxydopamine

Rats lesioned shortly after birth with 6-hydroxydopamine (6-OHDA; 134 μg icv) represent a near-ideal model of severe Parkinson\u27s disease because of the near-total destruction of nigrostriatal dopaminergic fibers. The element manganese, an essential cofactor for many enzymatic reactions, itself in toxic amount, replicates some clinical features similar to those of Parkinson\u27s disease. The aim of this study was to examine the effect of neonatal manganese exposure on 6-OHDA modeling of Parkinson\u27s disease in rats. Manganese (MnCl 2·4H 2O) 10,000 ppm was included in the drinking water of pregnant Wistar rats from the time of conception until the 21st day after delivery, the age when neonatal rats were weaned. Control rats consumed tap water. Other groups of neonatal rat pups, on the 3rd day after birth, were pretreated with desipramine (20 mg/kg ip 1 h) prior to bilateral icv administration of 6-OHDA (30, 60, or 137 μg) or its vehicle saline-ascorbic (0.1%) (control). At 2 months after birth, in rats lesioned with 30, 60, or 134 μg 6-OHDA, endogenous striatal dopamine (DA) content was reduced, respectively, by 66, 92, and 98% (HPLC/ED), while co-exposure of these groups to perinatal manganese did not magnify the DA depletion. However, there was prominent enhancement of DA D 1 agonist (i.e., SKF 38393)-induced oral activity in the group of rats exposed perinatally to manganese and also treated neonatally with the 30 mg/kg dose of 6-OHDA. The 30 mg/kg 6-OHDA group, demonstrating cataleptogenic responses to SCH 23390 (0.5 mg/kg) and haloperidol (0.5 mg/kg ip), developed resistance if co-exposed to perinatal manganese. In the group exposed to manganese and lesioned with the 60 mg/kg dose of 6-OHDA, there was a reduction in D2 agonist (i.e., quinpirole, 0.1 mg/kg)-induced yawning. The series of findings demonstrate that ontogenetic exposure to manganese results in an enhancement of behavioral toxicity to a moderate dose of 6-OHDA, despite the fact that there is no enhanced depletion of striatal DA depletion by the manganese treatment