| Summary: | === Studies in anesthetized animals have shown that the excitatory amino acid L-glutamate participates in the neurotransmission of the chemoreflex into the nucleus tractus solitarius (NTS). However, in conscious animals, the chemoreflex neurotransmission into the NTS is
dependent not only the glutamatergic receptors but also purinergic receptors. The origin of the ATP released into the NTS is not yet known, but studies suggest that stimulation of the hypothalamic defense area (HDA) releases ATP into the NTS. This ATP released into NTS
facilitates the chemoreflex cardiorespiratory responses. Previous studies from our laboratory, performed in conscious animals, showed that the dorsomedial hypothalamus (DMH), an integral part of HAD, is involved in the integration of the chemoreflex, since the glutamatergic
blockade of the DMH reduced the pressor response and abolished the behavioral response of this reflex. The aim of the present study was evaluate if the activation of the DMH modulates the NTS neurons activity, facilitating the chemoreflex response. This study evaluated the role
of purinergic receptors of the NTS in the neurotransmission of the cardiovascular and behavioral responses induced by microinjections of the NMDA or non-NMDA agonists into the DMH. This study also evaluated, in conscious rats, the effect of glutamatergic blockade of
DMH and NTS on cardiovascular chemoreflex responses. Male Wistar rats were used, weighting 270-320g. The animals were submitted to stereotaxic surgery to bilateral implant of guide cannulas in direction to DMH and NTS, and also submitted to cannulation of femoral artery and vein, for measurement of cardiovascular parameters and systemic drug injections, respectively. The experiments were recorded by a webcam and the behavioral response was evaluated by the locomotor activity of the animal. The cardiovascular responses induced by the NMDA agonist (10 pmol/100 nl) or the non-NMDA AMPA agonist (3 pmol/100 nl)
microinjections into the DHM were evaluated before and 10, 20 and 30 min after the bilateral blockade of purinergic receptors of the NTS with the antagonist Suramin (4 nmol/100 nl). Microinjection of NMDA into the DMH produced increase in arterial pressure (+15 ± 2 mmHg),
tachycardia (+80 ± 9 bpm) and behavioral response (187 ± 46 cm). The blockade of the purinergic receptors was able to significantly reduced the pressor response on 20 and 30 min (+2 ± 2 and 6 ± 3 mmHg, respectively), the tachycardic response in all the period studied (+27
± 13; 21 ±22 and 28 ± 11 bpm, respectively) and the locomotor activity (8 ± 3; 25 ± 9 and cm) induced by the NMDA agonist microinjected into the DMH. The stimulation of the DMH with the AMPA agonist also produced increase in arterial pressure (+16 ± 1 mmHg), tachycardia (+104 ±12 bpm) and behavioral response (276 ± 55 cm). The blockade of purinergic receptors of the NTS was able to reduce only the pressor response induced by the non-NMDA agonist microinjected into the DHM on 10 min (+6 ± 2 mmHg). The locomotor activity induced by
AMPA also was reduced at 10 and 20 min (67 ± 26 and 39 ±15 cm, respectively) after Suramin into the NTS. The chemoreflex was stimulated by potassium cyanide (KCN, 40-80 µg/0,1 ml, i.v.) and the reflex responses evaluated before, 5 min after the bilateral microinjection of kynurenic (2,7 nmol/100 nl) into the DMH and 5, 10 and 20 min after the bilateral microinjection of kynurenic (10 nmol/100nl) into the NTS. The chemoreflex stimulation produced increase of arterial pressure (+38 ± 5 mmHg) and bradycardia (-174 ± 28 bpm). As expected, the glutamatergic blockade of the DMH reduced the pressor response (+23 ± 4 mmHg) and
produced no changes on bradycardic response (-178 ± 43 bpm) of the chemoreflex. The sequencial blockade of glutamatergic receptors of the NTS produced no additional reduction in the pressor response (5 min: +17 ± 6; 10 min: +20 ± 6 and 20 min: +25 ± 7 mmHg), but reduced the bradycardia 5 and 10 min (-28 ± 17 and -4 ± 15 bpm, respectively) after kynurenic microinjection into the NTS. These data suggest that the cardiovascular and behavioral responses induced by stimulation of glutamatergic receptors into the DMH, particularly the NMDA receptors, seem to be dependent of purinergic receptors of the NTS. However, the
release of ATP into the NTS during chemoreflex stimulation seems not directly dependent on stimulation of glutamatergic receptors of the DMH. === Estudos em animais anestesiados mostraram que o aminoácido excitatório L-glutamato participa da neurotransmissão do quimiorreflexo no núcleo do trato solitário (NTS). Entretanto, em animais não anestesiados a neurotransmissão do quimiorreflexo no NTS depende não apenas dos receptores glutamatérgicos, mas também de receptores purinérgicos. A origem do ATP liberado no NTS ainda não é conhecida, mas estudos sugerem que a estimulação da área hipotalâmica de defesa (AHD) libera ATP no NTS e este facilita as respostas cardiorrespiratórias do quimiorreflexo. Em estudos de nosso laboratório em animais não anestesiados observou-se que o hipotálamo dorsomedial (HDM), região integrante das AHD, está envolvido na integração do quimiorreflexo uma vez que o bloqueio glutamatérgico do HDM reduziu a resposta pressora e aboliu a resposta comportamental deste reflexo. Este estudo teve como objetivo avaliar se a ativação do HDM de fato modula, direta ou indiretamente, a atividade dos neurônios do NTS, facilitando a resposta quimiorreflexa. Objetivando a elucidação da interação HDM-NTS, este estudo avaliou em animais não anestesiados, o papel dos receptores purinérgicos do NTS na neurotransmissão das respostas cardiovasculares e comportamentais induzidas pela microinjeção de agonistas NMDA e não-NMDA do HDM. Também avaliamos o efeito do bloqueio conjunto dos receptores glutamatérgicos do HDM e do NTS sobre as respostas cardiovasculares do quimiorreflexo. Para isso foram utilizados ratos Wistar com peso entre 270-320g. Os animais foram submetidos à cirurgia estereotáxica para implante bilateral de cânulas-guia em direção ao HDM e ao NTS, e canulação da artéria e veia femoral, para mensuração dos parâmetros cardiovasculares e administração de drogas, respectivamente. Os experimentos foram filmados e a resposta comportamental foi avaliada pela atividade locomotora do animal. As respostas cardiovasculares induzidas pela microinjeção unilateral do agonista NMDA (10 pmol/100 nl) ou do agonista não-NMDA AMPA (3 pmol/100 nl) no HDM foram avaliadas antes e 10, 20 e 30 minutos após o bloqueio bilateral dos receptores purinérgicos do NTS com o antagonista Suramin (4 nmol/100 nl). A estimulação do HDM com agonista NMDA promoveu aumento da pressão arterial (+15 ± 2 mmHg), taquicardia (+80 ± 9 bpm) e resposta comportamental de locomoção (187 ± 46 cm). O bloqueio dos receptores purinérgicos do NTS reduziu significativamente a resposta pressora aos 20 e 30 min (+2 ± 2 e 6 ± 3 mmHg, respectivamente) e a resposta taquicárdica aos 10, 20 e 30 min (+27 ± 13; 21 ±22 e 28 ± 11 bpm, respectivamente), bem como a resposta comportamental (8 ± 3; 25 ±9 e 26 ± 15 cm) induzidas pelo agonista NMDA microinjetado no HDM. A estimulação do HDM com agonista AMPA também promoveu aumento da pressão arterial (+16 ± 1 mmHg), taquicardia (+104 ±12 bpm) e aumento da atividade locomotora (276 ± 55 cm). O bloqueio dos receptores purinérgicos do NTS reduziu a resposta pressora induzida pelo agonista não-NMDA microinjetado no HDM apenas aos 10 min (+6 ± 2 mmHg). A resposta comportamental do AMPA também foi reduzida aos 10 e 20 min (67 ± 26 e 39 ±15 cm, respectivamente) após o Suramin no NTS. O quimiorreflexo foi estimulado cianeto de potássio (KCN, 40-80 µg/0,1 ml, i.v.) e as respostas avaliadas antes, 5 min após a microinjeção bilateral de Kinurênico no HDM (2,7 nmol/100 nl) e nos tempos 5, 10 e 20 min após a microinjeção bilateral de Kinurênico no NTS (10 nmol/100nl). A estimulação do quimiorreflexo promoveu aumento da pressão arterial (+38 ± 5 mmHg) e bradicardia (-174 ± 28 bpm). Como esperado, o bloqueio glutamatérgico do HDM reduziu a resposta pressora (+23 ± 4 mmHg) e não alterou a resposta bradicárdica (-178 ± 43 bpm) do quimiorreflexo. O bloqueio sequencial dos receptores glutamatérgicos do NTS não promoveu redução adicional da resposta pressora (5 min: +17 ± 6; 10 min: +20 ± 6 e 20 min: +25 ± 7 mmHg) ao passo que a bradicardia foi reduzida aos 5 e 10 min (-28 ± 17 e -4 ± 15 bpm, respectivamente) como esperado após o bloqueio glutamatérgico do NTS. Estes resultados sugerem que as respostas cardiovasculares e comportamentais induzidas pela estimulação dos receptores glutamatérgicos do HDM, particularmente dos receptores NMDA, podem depender de receptores purinérgicos do NTS. Ao passo que a liberação de ATP no NTS durante a estimulação do quimiorreflexo parece não depender diretamente da estimulação dos receptores glutamatérgicos do HDM.
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