Cambio en la biosíntesis de serotonina cerebral en ratas con diabetes mellitus inducida por estreptozotocina: efecto del tratamiento con insulina / Changes of brain serotonin synthesis in rats with diabetes mellitus insulin-dependent submitted to treatment with insulin

Objetivo. Investigar si los cambios en la actividad de la triptófano-5-hidroxilasa y la síntesis de serotonina cerebral provocados por diabetes mellitus, persisten o regresan a lo normal en el animal diabético tratado con insulina. Metodología. Se usaron ratas diabéticas por la administración de estreptozotocina y ratas diabéticas tratadas con insulina. A los días 7, 14 y 21 de evolución, se pesaron y se les determinó en el cerebro: la actividad de la triptófano-5-hidroxilasa y las concentraciones de L-triptófano y serotonina. En el plasma se les midió glucosa, albúmina y L-triptófano. Resultados. Los diabéticos mostraron un déficit significativo de peso corporal. El mismo patrón se observó en la albúmina y en el L-triptófano plasmático. En la corteza cerebral se observó que el L-triptófano, la 5-hidroxitriptamina y la actividad de la enzima fueron significativamente menores. Además, la actividad de la enzima en el tallo cerebral fue mayor, acompañada de una elevación de la 5-hidroxitriptamina. Los animales diabéticos tratados con insulina tuvieron una recuperación física y un retorno a lo normal del L-triptófano en el cerebro y en la sangre. Sin embargo, la actividad de la triptófano-5-hidroxilasa permaneció elevada a pesar del tratamiento con insulina y persistió un aumento de la síntesis del neurotransmisor tanto en el tallo como en la corteza cerebral. Conclusión. Los resultados confirman que la diabetes mellitus produce desnutrición crónica y una disminución en la síntesis de serotonina en el cerebro. Además, apoyan que el tratamiento con insulina en los diabéticos produce una recuperación física y un regreso a lo normal del precursor de la serotonina el L-triptófano plasmático y cerebral, pero interesantemente, a pesar de este hecho, la actividad de la triptófano-5-hidroxilasa permaneció elevada acompañada de un aumento del neurotransmisor. Estos hallazgos en conjunto, sugieren que el mecanismo de activación de la biosíntesis de la serotonina cerebral puede ser debido a un cambio relacionado a la cinética de la triptófano-5-hidroxilasa, más que a los cambios de la concentración plasmática y cerebral del L-triptófano inducidos por la diabetes mellitus. Esta alteración en el metabolismo de un neurotransmisor puede participar en los mecanismos fisiopatológicos de las alteraciones neuropsicológicas en los enfermos diabéticos.

Differential regulation of distinct phenotypic features of serotonergic neurons by bone morphogenetic proteins.

Bone morphogenetic proteins (BMPs), growth and differentiation factor 5 (GDF5) and glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF) are members of the transforming growth factor-beta superfamily that have been implicated in tissue growth and differentiation. Several BMPs are expressed in embryonic and adult brain. We show now that BMP-2, -6 and -7 and GDF5 are expressed in the embryonic rat hindbrain raphe. To start to define roles for BMPs in the regulation of serotonergic (5-HT) neuron development, we have generated serum-free cultures of 5-HT neurons isolated from the embryonic (E14) rat raphe. Addition of saturating concentrations (10 ng/mL) of BMP-6 and GDF5 augmented numbers of tryptophan hydroxylase (TpOH) -immunoreactive neurons and cells specifically taking up 5, 7-dihydroxytryptamine (5,7-DHT) by about two-fold. Alterations in 5-HT neuron numbers were due to the induction of serotonergic markers rather than increased survival, as shown by the efficacy of short-term treatments. Importantly, BMP-7 selectively induced 5, 7-DHT uptake without affecting TpOH immunoreactivity. BMP-6 and -7 also promoted DNA synthesis and increased numbers of cells immunoreactive for vimentin and glial fibrillary acidic protein (GFAP). Pharmacological suppression of cell proliferation or glial development abolished the induction of serotonergic markers by BMP-6 and -7, suggesting that BMPs act indirectly by stimulating synthesis or release of glial-derived serotonergic differentiation factors. Receptor bodies for the neurotrophin receptor trkB, but not trkC, abolished the BMP-mediated effects on serotonergic development, suggesting that the glia-derived factor is probably brain-derived neurotrophic factor (BDNF) or neurotrophin-4. In support of this notion, we detected increased levels of BDNF mRNA in BMP-treated cultures. Together, these data suggest both distinct and overlapping roles of several BMPs in regulating 5-HT neuron development.