Effects of lithium on inflammatory and neurotrophic factors after an immune challenge in a lisdexamfetamine animal model of mania

Objective: To evaluate whether an animal model of mania induced by lisdexamfetamine dimesylate (LDX) has an inflammatory profile and whether immune activation by lipopolysaccharides (LPS) has a cumulative effect on subsequent stimuli in this model. We also evaluated the action of lithium (Li) on inflammatory and neurotrophic factors. Methods: Adult male Wistar rats were subjected to an animal model of mania. After the open-field test, they were given LPS to induce systemic immune activation. Subsequently, the animals’ blood was collected, and their serum levels of brain-derived neurotrophic factor and inflammatory markers (tumor necrosis factor [TNF]-a, interleukin [IL]-6, IL-1b, IL-10, and inducible nitric oxide synthase [iNOS]) were measured. Results: LDX induced hyperactivity in the animals, but no inflammatory marker levels increased except brain-derived neurotrophic factor (BDNF). Li had no effect on serum BDNF levels but prevented iNOS levels from increasing in animals subjected to immune activation. Conclusion: Although Li prevented an LPS-induced increase in serum iNOS levels, its potential antiinflammatory effects in this animal model of mania were conflicting

Attenuated inflammatory response of monocyte-derived macrophage from patients with BD : a preliminary report

Background: Innate immune system dysfunction has been recognized as an important element in the pathophysiology of bipolar disorder (BD). We aimed to investigate whether there are differences in the response of macrophages derived from patients in the early stages and late stages of BD and healthy subjects. Methods: Human monocytes purified from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) of patients with BD type I (n = 18)—further classified into early- and late stage BD patients according to their functioning- and from healthy individuals (n = 10) were differentiated into macrophages in vitro. Monocyte-derived macrophages (M) were exposed to IFNγ plus LPS-M(IFNγ + LPS)- or IL-4-M(IL-4)—to induce their polarization into the classical (also called M1) or alternative (also called M2) activation phenotypes, respectively; or either Mψ were not exposed to any stimuli characterizing the resting state (denominated M0). In vitro secretion of cytokines, such as IL-1β, IL-6, IL-10, and TNF-α, was used as an index of macrophage activity. Results: M(IFNγ + LPS) from late-stage BD patients produced less amount of IL-1β, IL-6, and IL-10 when compared to early-stage BD patients and healthy controls. Following alternative activation, M(IL-4) derived from late-stage patients secreted less IL-6 compared to the other groups. TNFα was less secreted by all macrophage phenotypes derived from late-stage patients when compared to healthy controls only (p < 0.005). Mψ from late-stage patients exhibited lower production of IL-1β and IL-10 compared to macrophages from healthy subjects and early-stage patients respectively. Interestingly, cytokines secretion from M(IFNγ + LPS), M(IL-4) and Mψ were similar between early-stage patients and healthy controls. Conclusion: Our results suggest a progressive dysfunction in the response of peripheral innate immune cells of BD patients in the late stages of the illness. This failure in the regulation of the immune system function may be implicated in the multisystemic progression of BD

O papel da polarização de macrófagos no transtorno bipolar

A disfunção do sistema imune inato e a neuroinflamação tem sido cada vez mais reconhecidas como elementos importantes na fisiopatologia do transtorno bipolar (TB). Como componentes essenciais da imunidade inata, os macrófagos tem múltiplas funções tanto na inibição como na promoção da proliferação celular e na reparação tecidual, sendo a diversidade e a plasticidade características marcantes deste tipo celular. A polarização M1 clássica e a polarização alternativa M2 de macrófagos representam dois extremos de um estado dinâmico na mudança da ativação dos mesmos. Os macrófagos do tipo M1 sintetizam citocinas próinflamatórias que inibem a proliferação de células circundantes e danificam tecidos, enquanto os macrófagos do fenótipo M2 liberam citocinas antiinflamatórias que podem promover reparo tecidual. Um desequilíbrio da polarização M1-M2 dos macrófagos é frequentemente associado a várias doenças ou condições inflamatórias. O objetivo desta tese foi, além de revisar a importância da inflamação sistêmica na modulação da resposta inflamatória da microglia/macrófagos e consequentemente seu potencial envolvimento na fisiopatologia do TB, avaliar o perfil de polarização M1/M2 em cultura de macrófagos de sujeitos com TB comparados a indivíduos saudáveis. Monócitos foram isolados a partir de sangue periférico de dez sujeitos com TB e dez indivíduos saudáveis e diferenciados em macrófagos através da adição de fator estimulante de colônia de macrófagos (MCSF) ao meio de cultura. Para induzir a polarização M1 ou M2, as culturas foram incubadas com IFN-y e LPS ou IL-4 respectivamente. Após a incubação, recolheram-se os sobrenadantes e mediram-se as citocinas (IL-1β, IL-6, IL-10 e TNF-α) por ensaio multiplex. A secreção das citocinas IL-1β, TNF-α e IL-6 características do protótipo M1 e citocinas IL-10 do protótipo M2 foram semelhantes entre os pacientes e os controles. Utilizou-se a razão TNF-α / IL-10 do fenótipo M1 para refletir o estado inflamatório dos participantes. Não foi observada diferença entre os grupos (p=0,627). Duas hipóteses diferentes poderiam explicar esses resultados: todos os pacientes incluídos neste estudo representam um estágio inicial da doença como evidenciado pela pontuação FAST total inferior a 11. De acordo com o modelo de estadiamento em TB, as alterações biológicas (incluindo a inflamação) parecem estar relacionadas com os episódios de humor e progressão da doença. Juntamente com estudos anteriores, os nossos dados sugerem que os pacientes nos estágios iniciais ainda preservam a função do sistema imunológico sem apresentar um desequilíbrio a favor do perfil de macrófagos M1 como tem sido observado em pacientes no estágio tardio, destacando a relevância da intervenção precoce no TB. Ainda, estes pacientes estavam em tratamento com estabilizadores de humor e é plausível especular que esses fármacos exerçam efeitos sobre a polarização de macrófagos. Estudos futuros em pacientes drug-free são essenciais para avaliar esta questão. Em conclusão, nossos achados sugerem que os pacientes TB não apresentam desequilíbrio na polarização dos macrófagos em favor do fenótipo pró-inflamatório M1. O fato de todos estes pacientes estarem em estágios iniciais da doença reforça os efeitos protetores da intervenção precoce no TB na prevenção de alterações do sistema imune e, consequentemente, na progressão da doença.Innate immune system dysfunction and neuroinflammation have been recognized as important elements in the pathophysiology of bipolar disorder (BD). As essential players of innate immunity, macrophages have multiple roles in inhibition and promotion of cell proliferation and tissue repair. The classical M1 polarization and the M2 alternative polarization of macrophages represent two extremes of a dynamic state in their change of activation. M1 macrophages synthesize proinflammatory cytokines that inhibit the proliferation of surrounding cells and damage tissues, whereas macrophages of the M2 phenotype release antiinflammatory cytokines that may promote tissue repair. An imbalance of the M1-M2 polarization of macrophages is often associated with various diseases or inflammatory conditions. The aim of this thesis was to review the importance of systemic inflammation in modulating the inflammatory response of microglia/ macrophages and consequently their potential involvement in the pathophysiology of BD, and also evaluate the M1/M2 polarization profile in macrophages of patients with BD compared to healthy individuals. Blood monocytes were obtained from ten BD patients and ten healthy controls. These cells were activated/polarized into the M1 (IFNγ + LPS) or M2(IL-4) phenotype. Supernatants were collected and the cytokines (IL-1β, IL-6, IL-10 and TNF-α) were measured by multiplex assay. Secretion of the IL- 1β, TNF-α, IL-6 and IL-10 were similar between patients and controls. The TNF-α/IL- 10 ratio of the M1 phenotype was used to reflect the inflammatory state of the participants. There was no difference between groups (p = 0.627). Two hypotheses could explain these results: all patients included in this study represent an early stage of disease as evidenced by the FAST score below 11. According to the BD staging model, biological changes (including inflammation) appear to be related to mood episodes and disease progression. Together with previous studies, our data suggest that patients in early stages of BD still preserve immune system function without presenting an imbalance in favor of M1 macrophages as has been observed in latestage patients, highlighting the relevance of early intervention. Moreover, these patients were under treatment with mood stabilizers and it is plausible to speculate that these drugs have effects on macrophage polarization. Future studies in drug-free patients are essential to assess this issue. In conclusion, our findings suggest that BD patients do not present imbalance in macrophage polarization in favor of the M1 proinflammatory phenotype. The fact that all these patients are in the early stages of the disease reinforces the protective effects of early intervention in BD to prevent changes in the immune system and, consequently, prevent the progression of the disease

Associação entre o uso de inibidores da bomba de prótons e deficiência de magnésio : um corte transversal

Introdução: Os inibidores de bomba de prótons (IBP) são medicamentos muito usados e estão indicados no tratamento de doenças pépticas. São drogas consideradas seguras, com pouca incidência de efeitos adversos. Entretanto há relatos recentes de séries de caso associando uso de IBP e deficiência de magnésio. O magnésio é um cátion de grande importância em diversos processos bioquímicos e a sua homeostase é regulada pela absorção intestinal, metabolismo ósseo e excreção renal. Objetivos: Devido ao pouco conhecimento atual em relação à associação entre hipomagnesemia e o uso crônico de IBP, o objetivo deste trabalho foi determinar a prevalência deste distúrbio eletrolítico e seus fatores associados em pacientes internados em duas equipes de Medicina Interna do Hospital de Clínicas de Porto Alegre (HCPA). Métodos: O estudo consistiu em um corte-transversal. Amostras de sangue e urina foram coletadas no período da manhã, após pelo menos 4 horas de jejum. Dados, tais como, idade, sexo, uso de IBP, hora e indicação de uso de IBP, o uso de outras medicações, e co-morbidades foram obtidos dos prontuários médicos. Pacientes com diarréia ou vômito, uso crônico de álcool, diabetes mellitus descompensado foram excluídos. Pacientes com uso crônico de laxantes, diuréticos e outras drogas relacionadas com a deficiência de magnésio, tais como a anfotericina B, aminoglicosídeos, e ciclosporina, também foram excluídos.Resultados: De setembro de 2010 a Junho de 2011 cerca de 800 pacientes foram admitidos na ala de emergência da medicina interna. Destes, 635 pacientes tinham critérios de exclusão, 14 pacientes se recusaram a participar, então 151 pacientes foram incluídos no estudo. Todos os pacientes tinham níveis normais de magnésio no soro. Não houve diferença entre a média dos níveis séricos de magnésio homens e mulheres. Não houve correlação entre a idade, níveis séricos de fósforo e potássio, com níveis séricos de magnésio. Albumina, creatinina, e cálcio foram positivamente correlacionados com níveis séricos de magnésio. Após a regressão linear múltipla, apenas os níveis séricos de albumina e creatinina foram independentemente associados com níveis séricos de magnésio. Quando a fração excrecional de Mg (FEMg) foi calculada após a exclusão dos pacientes que tinham níveis de creatinina sérica maiores que 1.3mg/dl, a média FEMg foi maior em usuários do PPI quando comparado com os outros pacientes apesar de magnésio no soro significa níveis foram semelhantes entre os grupos. Conclusão: A prevalência de hipomagnesemia foi menor do que a observada anteriormente. Isto pode ser devido aos critérios de exclusão deste estudo, que retirou pacientes com comorbidades, ou uso de drogas, comumente associados a hipomagnesemia. Os dados deste estudo mostraram que a associação entre uso IBP e hipomagnesemia é incomum, podendo ser devido a defeitos congênitos no metabolismo de magnésio, que em situações normais podem ser superados pelo organismo, mas na presença do IBP se torna evidente. Os mecanismos através dos quais esse efeito ocorre permanecem obscuros. As limitações deste estudo incluem a falta de um instrumento para medir a adesão ao uso do IBP e o tamanho da amostra. Nenhum paciente apresentou níveis baixos de magnésio, sugerindo que, para permitir o cálculo da prevalência desse efeito adverso, faz-se necessária uma amostra maior.Background: Proton pump inhibitors (PPIs) are widely used and are indicated in the treatment of peptic diseases. They are considered safe, with low incidence of adverse effects. However there are recent reports of case series involving the use of PPI and magnesium deficiency. Magnesium is a cation of great importance in many biochemical processes and its homeostasis is regulated by intestinal absorption, bone metabolism and renal excretion. Objectives: Due to the limited knowledge regarding the association between hypomagnesemia and chronic use of PPIs, the objective of this study was to determine the prevalence of electrolyte disturbances and associated factors among hospitalized patients in two teams of Internal Medicine, Hospital de Clinicas de Porto Alegre (HCPA). Methods: A cross-sectional study was designed. Blood and urine samples were collected in the morning, after at least 4 hours of fasting. Data such as age, sex, use of PPIs, time and indication for use of PPIs, the use of other medications, and comorbidities were obtained from medical records. Patients with diarrhea or vomiting, chronic alcohol use, uncompensated diabetes mellitus were excluded. Patients with chronic use of laxatives, diuretics and other drugs related to magnesium deficiency, such as amphotericin B, aminoglycosides, and cyclosporine, were also excluded.Resultados: From September 2010 to June 2011 about 800 patients were admitted to the emergency ward of internal medicine. Of these, 635 patients had exclusion criteria, 14 patients refused to participate, so 151 patients were included in the study. All patients had normal levels of serum magnesium. There was no difference between the mean serum magnesium levels of men and women. There was no correlation between age, serum phosphorus and potassium levels with serum magnesium levels. Albumin, creatinine, and calcium were positively correlated with serum magnesium. After multiple linear regression analysis, only serum albumin and creatinine were independently associated with serum magnesium. When the fractional excretion of Mg (FEMg) was calculated after exclusion of patients who had serum creatinine greater than 1.3mg/dl, mean FEMg was higher in the PPI users compared with the non-users, although mean serum magnesium levels were similar between groups. Conclusion: The prevalence of hypomagnesemia was lower than that observed previously. This may be due to the exclusion criteria of this study that withdrew patients with comorbidities, or use of drugs, often associated with hypomagnesemia. Data from this study showed that the association between PPI use and hypomagnesemia is uncommon and may be due to defects in the metabolism of magnesium, which in normal situations can be overcome by the body but in the presence of IBP becomes evident. The mechanisms by which this effect occurs remain unclear. Limitations of this study include the lack of an instrument to measure adherence to the use of PPI and the sample size. No patient had low levels of magnesium, suggesting that, to allow the calculation of the prevalence of this adverse effect, it is necessary a larger sample

O papel da polarização de macrófagos no transtorno bipolar

A disfunção do sistema imune inato e a neuroinflamação tem sido cada vez mais reconhecidas como elementos importantes na fisiopatologia do transtorno bipolar (TB). Como componentes essenciais da imunidade inata, os macrófagos tem múltiplas funções tanto na inibição como na promoção da proliferação celular e na reparação tecidual, sendo a diversidade e a plasticidade características marcantes deste tipo celular. A polarização M1 clássica e a polarização alternativa M2 de macrófagos representam dois extremos de um estado dinâmico na mudança da ativação dos mesmos. Os macrófagos do tipo M1 sintetizam citocinas próinflamatórias que inibem a proliferação de células circundantes e danificam tecidos, enquanto os macrófagos do fenótipo M2 liberam citocinas antiinflamatórias que podem promover reparo tecidual. Um desequilíbrio da polarização M1-M2 dos macrófagos é frequentemente associado a várias doenças ou condições inflamatórias. O objetivo desta tese foi, além de revisar a importância da inflamação sistêmica na modulação da resposta inflamatória da microglia/macrófagos e consequentemente seu potencial envolvimento na fisiopatologia do TB, avaliar o perfil de polarização M1/M2 em cultura de macrófagos de sujeitos com TB comparados a indivíduos saudáveis. Monócitos foram isolados a partir de sangue periférico de dez sujeitos com TB e dez indivíduos saudáveis e diferenciados em macrófagos através da adição de fator estimulante de colônia de macrófagos (MCSF) ao meio de cultura. Para induzir a polarização M1 ou M2, as culturas foram incubadas com IFN-y e LPS ou IL-4 respectivamente. Após a incubação, recolheram-se os sobrenadantes e mediram-se as citocinas (IL-1β, IL-6, IL-10 e TNF-α) por ensaio multiplex. A secreção das citocinas IL-1β, TNF-α e IL-6 características do protótipo M1 e citocinas IL-10 do protótipo M2 foram semelhantes entre os pacientes e os controles. Utilizou-se a razão TNF-α / IL-10 do fenótipo M1 para refletir o estado inflamatório dos participantes. Não foi observada diferença entre os grupos (p=0,627). Duas hipóteses diferentes poderiam explicar esses resultados: todos os pacientes incluídos neste estudo representam um estágio inicial da doença como evidenciado pela pontuação FAST total inferior a 11. De acordo com o modelo de estadiamento em TB, as alterações biológicas (incluindo a inflamação) parecem estar relacionadas com os episódios de humor e progressão da doença. Juntamente com estudos anteriores, os nossos dados sugerem que os pacientes nos estágios iniciais ainda preservam a função do sistema imunológico sem apresentar um desequilíbrio a favor do perfil de macrófagos M1 como tem sido observado em pacientes no estágio tardio, destacando a relevância da intervenção precoce no TB. Ainda, estes pacientes estavam em tratamento com estabilizadores de humor e é plausível especular que esses fármacos exerçam efeitos sobre a polarização de macrófagos. Estudos futuros em pacientes drug-free são essenciais para avaliar esta questão. Em conclusão, nossos achados sugerem que os pacientes TB não apresentam desequilíbrio na polarização dos macrófagos em favor do fenótipo pró-inflamatório M1. O fato de todos estes pacientes estarem em estágios iniciais da doença reforça os efeitos protetores da intervenção precoce no TB na prevenção de alterações do sistema imune e, consequentemente, na progressão da doença.Innate immune system dysfunction and neuroinflammation have been recognized as important elements in the pathophysiology of bipolar disorder (BD). As essential players of innate immunity, macrophages have multiple roles in inhibition and promotion of cell proliferation and tissue repair. The classical M1 polarization and the M2 alternative polarization of macrophages represent two extremes of a dynamic state in their change of activation. M1 macrophages synthesize proinflammatory cytokines that inhibit the proliferation of surrounding cells and damage tissues, whereas macrophages of the M2 phenotype release antiinflammatory cytokines that may promote tissue repair. An imbalance of the M1-M2 polarization of macrophages is often associated with various diseases or inflammatory conditions. The aim of this thesis was to review the importance of systemic inflammation in modulating the inflammatory response of microglia/ macrophages and consequently their potential involvement in the pathophysiology of BD, and also evaluate the M1/M2 polarization profile in macrophages of patients with BD compared to healthy individuals. Blood monocytes were obtained from ten BD patients and ten healthy controls. These cells were activated/polarized into the M1 (IFNγ + LPS) or M2(IL-4) phenotype. Supernatants were collected and the cytokines (IL-1β, IL-6, IL-10 and TNF-α) were measured by multiplex assay. Secretion of the IL- 1β, TNF-α, IL-6 and IL-10 were similar between patients and controls. The TNF-α/IL- 10 ratio of the M1 phenotype was used to reflect the inflammatory state of the participants. There was no difference between groups (p = 0.627). Two hypotheses could explain these results: all patients included in this study represent an early stage of disease as evidenced by the FAST score below 11. According to the BD staging model, biological changes (including inflammation) appear to be related to mood episodes and disease progression. Together with previous studies, our data suggest that patients in early stages of BD still preserve immune system function without presenting an imbalance in favor of M1 macrophages as has been observed in latestage patients, highlighting the relevance of early intervention. Moreover, these patients were under treatment with mood stabilizers and it is plausible to speculate that these drugs have effects on macrophage polarization. Future studies in drug-free patients are essential to assess this issue. In conclusion, our findings suggest that BD patients do not present imbalance in macrophage polarization in favor of the M1 proinflammatory phenotype. The fact that all these patients are in the early stages of the disease reinforces the protective effects of early intervention in BD to prevent changes in the immune system and, consequently, prevent the progression of the disease