Extracellular adenosine 5'-triphosphate concentrations changes in rat spinal cord associated with the activation of urinary bladder afferents. A microdialysis study. / Variação da concentração extracelular de 5'-trifosfato de adenosina na medula espinal de rata associadas a fibras aferentes vesicais. Um estudo com microdiálise

ABSTRACT Objective To determine adenosine 5’-triphosphate levels in the interstice of spinal cord L6-S1 segment, under basal conditions or during mechanical and chemical activation of urinary bladder afferents. Methods A microdialysis probe was transversally implanted in the dorsal half of spinal cord L6-S1 segment in female rats. Microdialysate was collected at 15 minutes intervals during 135 minutes, in anesthetized animals. Adenosine 5’-triphosphate concentrations were determined with a bioluminescent assay. In one group of animals (n=7) microdialysate samples were obtained with an empty bladder during a 10-minutes bladder distension to 20 or 40cmH2O with either saline, saline with acetic acid or saline with capsaicin. In another group of animals (n=6) bladder distention was performed and the microdialysis solution contained the ectonucleotidase inhibitor ARL 67156. Results Basal extracellular adenosine triphosphate levels were 110.9±35.34fmol/15 minutes, (mean±SEM, n=13), and bladder distention was associated with a significant increase in adenosine 5’-triphosphate levels which was not observed after bladder distention with saline solution containing capsaicin (10µM). Microdialysis with solution containing ARL 67156 (1mM) was associated with significantly higher extracellular adenosine 5’-triphosphate levels and no further increase in adenosine 5’-triphosphate was observed during bladder distension. Conclusion Adenosine 5’-triphosphate was present in the interstice of L6-S1 spinal cord segments, was degraded by ectonucleotidase, and its concentration increased following the activation of bladder mechanosensitive but not of the chemosensitive afferents fibers. Adenosine 5’-triphosphate may originate either from the central endings of bladder mechanosensitive primary afferent neurons, or most likely from intrinsic spinal neurons, or glial cells and its release appears to be modulated by capsaicin activated bladder primary afferent or by adenosine 5’-triphosphate itself.

RESUMO Objetivo Determinar as concentrações extracelulares do 5’-trifosfato de adenosina no interstício dos segmentos medulares L6-S1, em condições basais ou durante a ativação mecânica e química das fibras aferentes vesicais. Métodos Um cateter de microdiálise foi implantado no sentido transversal na parte dorsal da medula espinal, entre os segmentos L6-S1 de ratas. O microdialisado foi coletado em intervalos de 15 minutos, durante 135 minutos, com os animais anestesiados. A concentração de 5’-trifosfato de adenosina nas amostras foi determinada mediante ensaio de bioluminescência. Em um grupo de animais (n=7), as amostras de microdialisado foram obtidas com a bexiga vazia, com distensão da bexiga para volume de 20 ou 40cmH2O, com solução salina, solução salina com ácido acético, ou solução salina com capsaicina. Em outro grupo (n=6), foi realizada com a bexiga distendida, e a solução para microdiálise continha o inibidor de ectonucleotidase ARL 67156. Resultados Os níveis extracelulares de trifosfato de adenosina no início do estudo foram 110,9±35,36fmol/15 minutos (média±EPM, n=13), e a distensão da bexiga causou um aumento nos níveis de 5’-trifosfato de adenosina, o que não foi observado após a distensão da bexiga com solução salina contendo capsaicina (10µM). A microdiálise com solução contendo ARL 67156 (1mM) foi associada com significante aumento dos níveis de trifosfato de adenosina extracelular, e nenhum aumento do trifosfato de adenosina foi observado durante a distensão da bexiga. Conclusão O 5’-trifosfato de adenosina está presente no interstício do segmento L6-S1 da medula espinal, é degradado por ectonucleotidases, e sua concentração aumentou com a ativação das fibras aferentes mecanossensíveis da bexiga, mas não das quimiossensíveis. O 5’-trifosfato de adenosina pode ter sido liberado das terminações centrais dos neurônios aferentes primários mecanossensíveis ou, mais provavelmente, de neurônios espinais intrínsecos, ou ainda de células gliais. Sua liberação parece ser modulada por fibras aferentes primárias da bexiga ativadas pela capsaicina ou pelo próprio 5’-trifosfato de adenosina.

Metabólitos de óxido nítrico no interstício da medula espinhal lombossacral e no líquido cefalorraquidiano em ratas com cistite aguda induzida por ciclofosfamida: um estudo in vivo com microdiálise / Nitric oxide metabolites in the lumbosacral spinal cord interstice and cerebrospinal fluid in female rats with acute cyclophosphamide-induced cystitis: an in vivo microdialysis study

OBJETIVO: Determinar a concentração de nitrato/nitrito no líquido cefalorraquidiano e no interstício do corno dorsal entre L6-S1 da medula espinhal em ratas com ou sem cistite induzida por ciclofosfamida. MÉTODOS: Todos os experimentos foram conduzidos usando ratas Wistar. Um probe de microdiálise foi implantado no espaço subaracnoide ou no tecido da medula espinhal nos segmentos L6-S1 (confirmado histologicamente). Dois dias depois, o probe de microdiálise foi perfundido com líquido cefalorraquidiano artificial, contendo ou não NG-monometil-L-arginina. As amostras foram coletadas a cada 15 minutos e mantidas a -20ºC. As concentrações de nitrito/ nitrato foram determinadas por quimiluminescência. RESULTADOS: Nos animais normais, os valores médios das concentrações de nitrito/nitrato, na primeira amostra de microdialisado de líquido cefalorraquidiano e do interstício da medula espinhal, foram semelhantes (482,5±90,2pmol/75µL, n=20, e 505,7±11,5pmol/75µL, n=6, respectivamente), enquanto nas amostras de ratas com cistite, esses valores foram significativamente maiores (955,5±66,3pmol/75µL, n=8, e 926,5±131,7pmol/75µL, n=11, respectivamente). Em ambos os grupos, a NG-monometil-L- arginina causou uma significativa redução na concentração de nitrito/nitrato. Curiosamente, a redução máxima de concentração de nitrito/nitrato causada pela NG-monometil-L- arginina não foi maior que 30% dos valores iniciais. CONCLUSÕES: Esses resultados constituem a primeira demonstração de que as concentrações de nitrito/nitrato no líquido cefalorraquidiano e no interstício da medula espinhal estão elevadas entre 20 e 22 horas após a cistite induzida por ciclofosfamida, e indicando que a cistite está associada a alterações na produção de óxido nítrico, nos segmentos da medula espinhal, nos quais termina a maioria dos aferentes primários da bexiga.

OBJECTIVE: To determine the concentration of nitrate/nitrite in the cerebrospinal fluid and in the dorsal horn interstice of the L6-S1 spinal cord boundary in rats with or without cystitis induced by cyclophosphamide. METHODS: All experiments were conducted using Wistar female rats. A microdialysis probe was implanted in the subarachnoid space or in the spinal cord tissue at the L6-S1 segments (confirmed histologically). Two days later, the microdialysis probe was perfused with artificial cerebrospinal fluid, containing or not NG-monomethyl-L-arginine. Samples were collected every 15 minutes and kept at -20ºC. Nitrite/nitrate concentrations were determined by chemiluminescence. RESULTS: In normal animals, the mean values of nitrite/nitrate concentrations in the first microdialysate sample of the cerebrospinal fluid and of the spinal cord interstice were similar (482.5±90.2pmol/75µL, n=20, and 505.7±11.5pmol/75µL, n=6, respectively), whereas, in the samples from rats with cystitis, these values were significantly greater (955.5±66.3pmol/75µL, n=8, and 926.5±131.7pmol/75µL, n=11, respectively). In both groups, NG-monomethyl-L- arginine caused a significant reduction in the nitrite/nitrate concentration. Interestingly, the maximal reduction of nitrite/nitrate concentration caused by NG-monomethyl-L- arginine was no greater than 30% of the initial values. CONCLUSIONS: These results constitute the first demonstration that nitrite/nitrate concentrations in the cerebrospinal fluid and spinal cord interstice are elevated between 20- and 22 hours after cyclophosphamide-induced cystitis, and indicate that cystitis is associated with changes in the production of nitric oxide in the spinal cord segments, where most primary bladder afferents end.

Basic considerations in the dermatokinetics of topical formulations

Assessing the bioavailability of drug molecules at the site of action provides better insight into the efficiency of a dosage form. However, determining drug concentration in the skin layers following topical application of dermatological formulations is a great challenge. The protocols followed in oral formulations could not be applied for topical dosage forms. The regulatory agencies are considering several possible approaches such as tape stripping, microdialysis etc. On the other hand, the skin bioavailability assessment of xenobiotics is equally important for topical formulations in order to evaluate the toxicity. It is always possible that drug molecules applied on the skin surface may transport thorough the skin and reaches systemic circulation. Thus the real time measurement of molecules in the skin layer has become obligatory. In the last two decades, quite a few investigations have been carried out to assess the skin bioavailability and toxicity of topical/dermatological products. This review provides current understanding on the basics of dermatokinetics, drug depot formation, skin metabolism and clearance of drug molecules from the skin layers following application of topical formulations.

A avaliação da biodisponibilidade de moléculas de fármacos no sítio de ação oferece melhor compreensão sobre a eficiência da forma de dosagem. Entretanto, a determinação da concentração de fármaco nas camadas da pele em seguida à aplicação tópica de formulações dermatológicas é um grande desafio. Os protocolos seguidos para as formulações orais não podem ser aplicados para as formulações tópicas. As agências regulatórias consideram várias abordagens possíveis, tape stripping, microdiálise etc. Por outro lado, a avaliação da biodisponibilidade de xenobióticos na pele é igualmente importante para as formulações tópicas para se avaliar a toxicidade. É sempre possível que as moléculas de fármaco aplicadas na superfície da pele sejam transportadas através da pele e alcancem a circulação sistêmica. Assim, a medida em tempo real de moléculas na camada da pele tem se tornado obrigatória. Nas últimas duas décadas, realizaram-se poucas pesquisas para avaliar a biodisponibilidade da pele e a toxicidade de produtos tópicos/dermatológicos. Esta revisão fornece a compreensão atual com base na dermatocinética, formação de fármaco de depósito, metabolismo da pele e o clearance das moléculas de fármaco das camadas da pele em seguida à aplicação de formulações tópicas.

Studying the central control of food intake and obesity in rats

The central nervous system regulates energy intake and expenditure through a complex network of neurotransmitters and neuromodulators. It is of great interest to understand the relevance of these systems to the physiological control of energy balance and to the disturbances of obesity. The present paper discusses some of the methods to address this field used at the laboratory of Endocrine Physiology of Universidade Federal de São Paulo. Initially, different experimental models of rat obesity are presented, namely the hypothalamic induced monosodium glutamate model, the Zucker genetic model, and the dietary model. The principles of brain microdialysis are also presented, the technique applied to obtain representative samples of the extracellular fluid of brain sites involved in feeding control. The microdialysate levels of serotonin, an important anorexigenic neurotransmitter, are determined by HPLC with electrochemical detection. The immunoblot technique (Western blot) is used to determine hypothalamic levels of proteins relevant to the anorexigenic effect of serotonin and to analyze the acute activation of the insulin signaling cascade in the hypothalamus. The final section addresses the potential applications of proteomics in the study of the central control of feeding.

O sistema nervoso central controla a ingestão e o gasto de energia por meio de um complexo circuito de neurotransmissores e neuromoduladores. É de grande interesse entender a relevância fisiológica destes sistemas e o papel que desempenham nos distúrbios da obesidade. No presente artigo, discutem-se alguns dos métodos que têm sido utilizados no laboratório de Fisiologia Endócrina da Universidade Federal de São Paulo, em estudos neste campo. Inicialmente, são apresentados alguns modelos de obesidade experimental em ratos, como a obesidade hipotalâmica induzida por glutamato monossódico, o modelo genético Zucker e também obesidades induzidas por dieta. Comenta-se, em seguida, sobre os princípios da microdiálise cerebral. Esta técnica é utilizada para obter amostras representativas do líquido extracelular de regiões cerebrais envolvidas no controle da ingestão alimentar. Os níveis de serotonina, um importante neurotransmissor anorexígeno, são medidos no dialisato por cromatografia líquida de alta pressão com detecção eletroquímica. Utiliza-se a técnica de immunoblot (Western blot) para determinar os níveis hipotalâmicos de proteínas importantes na ação anorexigênica da serotonina e também para analisar a ativação aguda da cascata de sinalização da insulina no hipotálamo. A seção final aborda o grande potencial da análise proteômica no estudo do controle central da ingestão.