Age related interaction of dopamine and serotonin synthesis in striatal synaptosomes

Tyrosine hydroxylase and tryptophan hydroxylase are key rate limiting enzymes in the biosynthesis of dopamine and serotonin, respectively. Since both enzymes are active in striatum, and affected by age, this study was undertaken to investigate interaction between dopamine and serotonin synthesis in brain striatal synaptosomes of aging rat. Male Wistar rats (3 and 30 month old) were killed by decapitation and brain striatal synaptosomes were prepared by discontinuous Ficoll/sucrose gradient technique. Synaptosomes were incubated in the presence of added pargiline (monoamineoxidase inhibitor), dopamine or serotonin synthesized during 25 min was measured by HPLC, employing electrochemical detection. Dopamine synthesis in synaptosomes prepared from young animals was markedly inhibited by addition of 5 microM serotonin concentrations (30%) and increasing serotonin concentrations up to 50 microM caused only a smaller additional inhibition. Dopamine synthesis in synaptosomes obtained from old rats was significantly lower than that of youg animals and addition of serotonin concentrations up to 50 microM had little effect on these preparations. In case of serotonin synthesis, exogenously added 5 microM dopamine inhibited serotonin synthesis in the synaptosomes of both ages by about 40%, whereas with higher concentration of dopamine (10-50 microM) the rate of inhibition was highly pronounced in old rats as compared to that of young animals. It is concluded that dopamine and serotonin interaction may be significant, and that these should be considered in long-term treatments of Parkinson's disease with L-DOPA.

Vardenafil Increases Cell Proliferation in the Dentate Gyrus through Enhancement of Serotonin Expression in the Rat Dorsal Raphe

This study was conducted to evaluate the effects of vardenafil (Levitra), a phosphodiesterase-5 (PDE-5) inhibitor, on cell proliferation in the hippocampal dentate gyrus and on 5-hyroxytryptamine (5-HT, serotonin) synthesis and tryptophan hydroxylase (TPH) expression in the rat dorsal raphe nucleus. Male Sprague-Dawley rats were divided into 6 groups (n=5 in each group): a control group, a 0.5 mg/kg-1 day vardenafil-treated group, a 1 mg/kg-1 day vardenafil-treated group, a 2 mg/kg-1 day vardenafil-treated group, a 1 mg/kg-3 day vardenafil-treated group, and a 1 mg/kg-7 day vardenafil-treated group. 5-bromo-2'-deoxyuridine (BrdU) immunohistochemistry was then performed to evaluate cell proliferation in the dentate gyrus. In addition, 5-HT and TPH immunohistochemistry was conducted to evaluate serotonin expression in the dorsal raphe. The results revealed that treatment with vardenafil increased cell proliferation in the dentate gyrus and enhanced 5-HT synthesis and TPH expression in the dorsal raphe in a dose- and duration-dependent manner. The findings demonstrate that the increasing effect of vardenafil on cell proliferation is closely associated with the enhancing effect of vardenafil on serotonin expression under normal conditions.

Elevación crónica de la síntesis de serotonina cerebral en rata adulta desnutrida in utero y resuperada nutricionalmente durante el amamantamiento / Chronic elevated brain serotonin synthesis in adult rats undernourished in utero and nutritionally recovered with breast-feeding

Introducción. Las ratas desnutridas in utero tienen la síntesis de 5-hidroxitriptamina (5-HT) cerebral acelerada y su concentración elevada, secundaria a un aumento del L-triptófano (L-Trp) y de la actividad de la triptófano-5-hidroxilasa (TrpOH). Además de un cambio cinético de la TrpOH, que consiste en un aumento de la afinidad por el L-Trp y mayor actividad por mecanismos de fosforilación. Por otra parte, cuando estos desnutridos fueron sometidos a un esquema de recuperación nutricia neonatal, mostraron completa recuperación física y retorno a lo normal del L-Trp durante el amamantamiento; pero a pesar de este hecho, la actividad de la TrpOH permaneció elevada y persistió un aumento de la 5-HT cerebral. El objetivo del presente estudio fue investigar si los cambios en la actividad de la TrpOH y en la síntesis de 5-HT cerebral, persisten o regresan a lo normal en el animal adulto nutricionalmente recuperado. Material y métodos. Se utilizaron ratas Wistar; adaptadas durante 2 semanas a condiciones ambientales estándar. Al término del período se formaron 2 grupos: uno con desnutrición (D) y el otro control (C). Después de 2 semanas, las hembras fueron pareadas con machos normales. Al nacimiento las crías fueron redistribuidas a madres del mismo grupo D y C. Además, se realizó un cruzamiento de las crías desnutridas a madres controles, lo que formó el grupo desnutrido recuperado (DR). Al día 21 de edad todas las crías fueron destetadas y se les continuó con el mismo esquema de alimentación. En los días 21, 60, 90 y 120, se obtuvo el tallo y la corteza cerebral en donde se determinó la TrpOH y las concentraciones de L-Trp y 5-HT. Además se les tomó sangre en donde se cuantificó el L-Trp y albúmina. También se les midió la ingesta de comida cada 24 horas y se les determinó el peso corpora, cerebral y de la longitud céfalo-sacra. Resultados...

Elevación de la fracción libre de L-triptófano plasmático en lactantes desnutridos in utero hasta el tercer mes de edad postnatal / Increased levels of free plasma L-trypthophan in nursing infants with malnutrition in utero up to the third month of extra-uterine life

Introducción. Se ha demostrado en la rata que la desnutrición adquirida durante la gestación y en la lactancia produce elevación del L-Triptófano (L-Trp) tisular y de la actividad de la triptófano-5-hidroxilasa (TrpOH), que da como resultado una aceleración de la síntesis de 5-hidroxitriptamina (5-HT, serotonina). Este cambio metabólico parece también cumplirse en los recién nacidos humanos desnutridos in utero, en cuyo plasma aumenta la fracción libre del L-Trp y disminuye el unido a albúmina, lo que sugiere que hay más L-Trp disponible para pasar al cerebro humano y aumentar la síntesis del neurotransmisor. El objetivo del presente estudio fue demostrar que la fracción libre de L-Trp plasmático, está aumentada hasta el tercer mes de edad en los lactantes desnutridos in utero. Material y métodos. Se realizó un estudio prospectivo longitudinal y comparativo, con el seguimiento de 2 grupos de recién nacidos pretérmino de 33 a 36 semanas de edad gestacional; un grupo de 11 niños desnutridos y el otro de 14 niños sanos; durante los primeros 3 meses de vida en los que se determinó la fracción libre y la unida a albúmina de L-Trp, así como la 5-HT y la albúmina en el plasma. Los resultados fueron comparados con la prueba de anova de dos vías para mediciones repetidas y el coeficiente de Pearson; con un nivel de significancia de P menor de 0.05. Resultados. En los lactantes desnutridos, al nacimiento, al primero, segundo y tercer mes de edad se observó: a) elevación de la fracción libre del L-Trp; b) la fracción unida o albúmina del aminoácido y la albúmina en el plasma fueron significativamente menores en comparación a sus controles de la misma edad y c) la concentración de 5-HT plásmatica mostró disminución significativa en los desnutridos a partir del segundo mes de edad. Conclusiones. Los resultados de este estudio confirman que la fracción libre del L-Trp está significativamente elevada en los lactantes desnutridos in utero durante los primeros tres meses de vida. El aumento de L-Trp en el plasma sugiere que el transporte del aminoácido al cerebro está aumentado y que hay activación en la síntesis de serotonina cerebral. Por lo anterior se ha propuesto en la síntesis de serotonina cerebral. Por lo anterior se ha propuesto en este estudio a la fracción libre de L-Trp plasmático como un indicador indirecto de la alteración en la síntesis de serotonina cerebral en este tipo de pacientes

Chronobiology of indoleamines in the dinoflagellate Gonyaulax polyedra: metabolism and effects related to circadian rhythmicity and photoperiodism

The marine bioluminescent dinoflagellate Gonyaulax polyedra is capable of producing various indoleamines. The first enzyme in their formation, tryptophan hydroxylase, exhibits a high-amplitude circadian rhythm with a maximum during photophase. Hydroxyindole-O-methyltransferase shows a biphasic pattern with a major maximum during scotophase. 5-Methoxylated indoleamines, such as melatonin and 5-methoxytryptamine, peak at the beginning and in the second half of scotophase, respectively. A drop in temperature from 20 to 15 degrees Celsius leads to dramatic increases of melatonin, up to more than 50 ng/mg protein. This effect may explain why a lower temperature sensitizes this organism to photo-periodic, indoleamine-mediated induction of asexual cysts. Melatonin can be catabolized either enzymatically or non-enzymatically. The non-enzymatic pathway involves free radicals, e.g., photooxidant cation radicals, and leads to the formation of N1-acetyl-N2-formyl-5-methoxykynuramine. Enzymatic catabolism comprises deacetylation to 5-methoxytryptamine and formation of 5-methoxytryptophol. 5-Methoxytryptamine represents a key substance acting as a stimulator of bioluminescence and a mediator of the encystment response. It opens proton channels in the membrane of an intracellular acidic vacuole system which is loaded by the action of a V-type ATPase, as shown by experiments using bafilomycin A1.