NEUROFIZIOLOGIE. Lucian Hrițcu. Editura Universităţii Alexandru Ioan Cuza, 2011 ISBN

Transcription

1 NEUROFIZIOLOGIE Lucian Hrițcu Editura Universităţii Alexandru Ioan Cuza, 2011 ISBN

2 Cuprins Prefaţă 7 Introducere 11 Cap. 1. Stadiul actual al cercetărilor de neuroimunomodulare Inervaţia vegetativă a organelor limfoide Inervaţia organelor limfoide primare Inervaţia organelor limfoide secundare Receptorii pentru hormoni şi neuropeptide 25 Cap. 2. Corelaţii între sistemul nervos contral, neurotransmiţători şi sistemul imunitar Acetilcolina Noradrenalina Dopamina 48 Cap. 3. Aspecte genetice ale degradării sistemului neurotransmiţătorilor Factorii ereditari implicaţi în boala Parkinson Factorii ereditari implicaţi în boala Alzheimer Factorii ereditari implicaţi în schizofrenie 59 Cap. 4. Materiale şi metode Metode neurochirurgicale Tehnica stereotaxică Evaluarea performanţelor cognitive Testul labirintului Y Testul comportamentului de evitare pasivă Testul labirintului cu braţe radiale Determinarea unor indici imunitari Determinarea numărului total de leucocite din sângele periferic Determinarea formulei leucocitare Determinarea titrului anticorpilor Determinarea titrului anticorpilor antihematii de oaie prin metoda Vandijk şi Bloksma Determinarea anticorpilor antihematii de oaie utilizând tehnica electroforezei proteinelor solubile în condiţii denaturante în gel de poliacrilamidă (SDS PAGE) Dozarea proteinelor prin metoda Weichselbaum metoda 72

3 biuret pentru proteine şi tehnica pentru albumine Dozarea proteinelor totale prin metoda Lowry Modelul experimental de stres acut şi cronic: stresul prin şoc electric; stresul de izolare în tub Stabilirea modelului experimental de stres acut şi cronic Aplicarea şocului acut şi cronic Stabilirea modelului experimental al stresului de izolare în tub Prelucrarea statistică a datelor 78 Cap. 5. Căi de modulare a proceselor de învăţare şi memorie prin intermediul receptorilor colinergici şi dopaminergici 5.1. Rolul receptorilor colinergici nicotinici în procesele de învăţare şi memorie Efectele administrării nicotinei în doză unică asupra performanţelor cognitive la şobolani Efectele administrării cronice ale nicotinei asupra performanţelor cognitive la şobolani Efectele administrării chlorisondaminei asupra performanţelor cognitive la şobolani Efectele administrării acute şi cronice ale nicotinei în doze diferite la şobolanii normali şi la şobolanii cu receptorii colinergici nicotinici blocaţi 5.2. Influenţa blocării receptorilor D 2 dopaminici în învăţare şi memorie Efectele administrării sulpiridei şi ale nicotinei în doză unică asupra performanţelor cognitive la şobolani 5.3. Rolul sistemului dopaminic mezotelencefalic în procesele cognitive Implicarea substanţei negre pars reticulata în procesele cognitive Verificări histologice Efectele leziunii substanţei negre pars reticulata în procesele de învăţare şi memorie 112 Discuţii preliminare 115 Concluzii preliminare 119 Cap. 6. Căi de modulare a funcţiei imunitare sub influenţa zonelor nervoase şi a neurotransmiţătorilor în condiţii de stres 6.1. Evidenţierea efectelor stresului acut şi cronic asupra răspunsului imunitar primar după tratamentul cu chlorisondamină (CHL) Discuţii preliminare 134

4 Concluzii preliminare Evidenţierea efectelor stresului acut şi cronic asupra răspunsului imunitar primar după tratamentul cu propranolol (PP) 138 Discuţii preliminare 156 Concluzii preliminare Evidenţierea efectelor stresului prin izolare individuală în tub asupra răspunsului imunitar primar după tratamentul cu sulpiridă (Sulp) 161 Discuţii preliminare 172 Concluzii preliminare Evidenţierea efectelor leziunii substanţei negre pars reticulata asupra răspunsului imunitar primar după tratamentul cu 6 hidroxidopamină (6 OHDA) 176 Discuţii preliminare 188 Concluzii preliminare 190 Concluzii generale 205 Bibliografie 207

5 PREFAŢĂ Lucrarea monografică Neurofiziologie: Rolul unor neurotransmiţători şi zone nervoase în modularea proceselor cognitive şi imunitare se ancorează într-un context ştiinţific delimitat de intersectarea domeniilor de neurofiziologie, neuroanatomie, neuroendocrinologie, activitate nervoasă superioară şi neuroimunomodulare. În contextul scopului final al cercetărilor, ce urmăreşte îmbunătăţirea performanţelor imunitare şi cognitive ale organismului animal şi, în perspectivă, a celui uman, prin manipularea unor neurotransmiţători şi, implicit prin modularea fiziologică a unor zone nervoase ale sistemului nervos central, se vizează, pentru un viitor probabil nu prea îndepărtat cadrul aplicativ biomedical, în timp ce prin prisma obiectivelor subsidiare, complementare şi convergente nu de mai mică importanţă se abordează domeniile ştiinţifice mai sus menţionate, pentru explicarea mecanismelor neuroumorale de modulare a proceselor învăţării şi memoriei şi respectiv a funcţiei imunitare. Din cele precizate anterior se conturează cu claritate o primă remarcă referitoare la semnificaţia deosebită, la actualitatea, la caracterul multi- şi interdisciplinar al subiectului abordat în prezenta lucrare, la dificultatea şi gradul complex al investigărilor, autorul abordând cercetări de neurofiziologie, imunologie cu deosebită cutezanţă şi impetuozitate, ca urmare a abilităţilor şi capabilităţilor de care dă dovadă în aceste arii extrem de dinamice, în care orice indicaţie nouă este un aport important. Prezenta lucrare este structurată în două secţiuni bine conturate şi totodată interconectate. Într-o primă parte, cu o extensie de trei capitole, autorul face o retrospectivă condensată, analitică, dar foarte bine documentată, a cunoştinţelor din bogata literatură de specialitate consultată şi interpretată personal referitoare la: stadiul actual al cercetărilor de neuroimunomodulare, ce este susţinut de informaţiile recente privind inervaţia vegetativă şi conţinutul neuropeptidic ale organelor limfoide primare (măduva osoasă, timusul, bursa lui Fabricius) şi secundare (splina, ganglionii limfatici, ţesutul limfoid asociat intestinului, amigdala), rolul neuroimunoreglator al acestora şi receptorii pentru hormoni şi neuropeptide, care subliniază interacţiunea intimă, bidirecţională, între sistemul neuroendocrin (hipotalamus, hipofiză şi glandele ţintă) şi sistemul imunitar, asigurată de legături care permit comunicaţiile reciproce, prin intermediul hormonilor (ACTH, STH, TSH, PRL, CRF, GhRH, substanţa P sau VIP etc.), prin intermediul citokinelor (interleukine, interferoni, TNF etc.) produse de imunocitele sistemului imunitar şi, respectiv, prin locaţia corespunzătoare a receptorilor periferici, din organele limfoide ale sistemului imunitar (receptori pentru neuropeptide) şi din organele neuroendocrine (receptori pentru citokine); corelaţiile între sistemul nervos central, neurotransmiţători şi sistemul imunitar, condiţionate de existenţa şi funcţionalitatea acetilcolinei, noradrenalinei şi dopaminei şi a receptorilor acestora (receptori nicotinici, muscarinici, noradrenergici şi dopaminergici) la nivelul efectorilor neuroendocrino-imunitari; aspectele genetice ale degradării sistemelor neurotransmiţătorilor, responsabilă de instalarea şi exprimarea unor maladii neurodegenerative grave (Parkinson, Alzheimer, schizofrenia etc.), cu determinism genetic, prin apariţia unor mutaţii la nivelul unor gene specifice. Consultarea activă a surselor bibliografice a imprimat autorului o cunoaştere amplă, profundă, critică şi interpretativă, care îşi va pune amprenta de originalitate atât în selectarea adecvată a metodelor şi tehnicilor de lucru, cât şi în interpretarea pertinentă a propriilor rezultate în vederea formulării de concluzii şi de noi ipoteze de lucru. Din totalul lucrărilor proprii citate, o parte au fost publicate în reviste de specialitate de prestigiu, din ţară şi străinătate, reprezentând contribuţia proprie a cercetătorului la îmbogăţirea patrimoniului ştiinţific al domeniilor de investigare abordate.

6 După crearea unui cadru informaţional adecvat, urmează pe parcursul altor trei capitole, partea a doua a prezentei lucrări, destinată cercetărilor şi contribuţiilor personale la concepţiile actuale privind controlul şi căile de modulare ale proceselor învăţării şi memoriei prin intermediul receptorilor colinergici şi dopaminergici şi, respectiv, ale funcţiei imunitare, sub influenţa unor zone nervoase şi a unor neurotransmiţători în condiţii de stres. Pe fundalul teoretic creionat, autorul abordează capitolul Materiale şi metode de studiu, în încercarea lui de a rezolva cu brio dezideratele propuse. Materialul biologic, metodologia, tehnicile de lucru şi metodele experimentale concepute adecvat sunt numeroase, foarte variate, moderne, de mare fineţe şi corespund normelor actuale ale cercetărilor naţionale şi internaţionale de profil neurofiziologic şi neuroimunomodulator. Platforma teoretică şi metodologică de lansare a cercetărilor foarte largă şi generoasă a permis autorului conceperea, elaborarea, respectarea cu rigurozitate a normelor ştiinţifice de cercetare şi desfăşurarea logică a protocolului experimental, acestea fiind indispensabile pentru obţinerea unor date experimentale certe, care au stat la baza interpretărilor originale ale autorului. Să argumentăm această apreciere prin menţionarea tehnicii stereotaxice la care s-a apelat, metodele de evaluare a performanţelor cognitive (testul labirintului Y, testul comportamentului de evitare pasivă prin antrenamente multiple, testul labirintului cu braţe radiale), tehnicile de determinare a unor indici imunitari (numărul total de leucocite şi formula leucocitară prin citometrie, titru anticorpilor antihematii de oaie prin metode spectofotometrice şi prin tehnica electroforetică pe geluri de poliacrilamidă a proteinelor solubile, în condiţii denaturante, conţinutul proteinelor totale plasmatice şi a albuminelor, raportul albumine/globuline, prin evaluări biochimice), modelele experimentale de stres acut şi cronic, prin şoc electric şi izolare în tub, multitudinea loturilor experimentale create şi modalităţile de analiză statistică. Ansamblul preparativelor teoretice, metodologice, experimentale au permis autorului să abordeze, cu multă convingere, abnegaţie, tenacitate, meticulozitate, asiduitate, cu mult curaj, aplomb, într-un cuvânt cu mult profesionalism, şi să ducă la bun sfârşit cercetarea sa definitorie asupra căilor de modulare a proceselor învăţării şi memoriei prin intermediul receptorilor colinergici şi dopaminergici, abordând investigări privind: intervenţia receptorilor colinergici nicotinici în procesele învăţării şi memoriei, după blocarea cu chlorisondamină sau stimularea acută şi cronică cu nicotină a acestora; influenţa blocării receptorilor D2 dopaminici în învăţare şi memorie (apelând la drogurile sulpiridă şi nicotină); implicarea sistemului dopaminic mezotelencefalic în procesele cognitive (afectând integritatea anatomică a substanţei negre prin injectarea stereotaxică a unei soluţii de 6-OHDA, care a generat leziunea electrolitică), ilustrate de memoria de scurtă şi lungă durată, precum şi asupra căilor de modulare a funcţiei imunitare sub influenţa zonelor nervoase şi a neurotransmiţătorilor, în condiţii de stres, rolul acestora din urmă fiind relevat prin evidenţierea efectelor stresului acut şi cronic asupra răspunsului imunitar primar, după tratamentul cu chlorisondamină şi propranolol, prin urmărirea impactului stresului prin izolare individuală în tub asupra răspunsului imunitar primar, după tratamentul cu sulpiridă, şi prin decelarea efectelor leziunii substanţei negre asupra răspunsului imunitar primar, după tratamentul cu 6-OHDA. Actualitatea şi semnificaţia deosebită a subiectului abordat în cadrul larg al neuroştiinţelor, gradul de dificultate majoră a cercetărilor de neurofiziologie şi neuroimunomodulare, caracterul adecvat, complet, planificat al protocolului de lucru, însuşirea, utilizarea şi adaptarea cu succes a unor metode şi tehnici moderne de mare fineţe, care reclamă abilitate, precizie, acurateţe din partea experimentatorului, temeinicele cunoştinţe de specialitate ale autorului, volumul mare de lucru, şi capacitatea de efort susţinut a autorului, bogăţia şi diversitatea rezultatelor experimentale, prezentarea lor logică din

7 aproape în aproape, verificarea lor continuă, documentarea foarte bună şi profunda înţelegere a informaţiilor bibliografice aparţinând diverselor domenii ştiinţifice, interpretarea şi discutarea pertinentă a acestora prin prisma informaţiilor ştiinţifice de ultimă oră, capacitatea de analiză şi sinteză, stilul cursiv şi clar de redactare, limbajul elevat, terminologia ştiinţifică, caracterul unitar al lucrării, semnificaţia ştiinţifică şi aplicativă a concluziilor, care confirmă, infirmă sau completează datele din literatura de specialitate, pasiunea, dăruirea şi probitatea ştiinţifică sunt elemente relevante în aprecierea calităţii de cercetător pe deplin format a autorului, confirmând prezentei lucrări un înalt nivel ştiinţific, o pregnantă originalitate şi o deosebită valoare ştiinţifică. Prin conţinut şi formă lucrarea îndeplineşte din plin condiţiile editării şi difuzării de către una dintre editurile prestigioase ale Iaşului universitar. CS I Dr. P. Rotinberg I.N.C-D.S.B. Bucureşti Institutul de Cercetări Biologice Iaşi Şef Departament Biologie Celulară References 1. Ader, R. şi Cohen, N. (1982), Behaviorally conditioned immunosupression and murine systemic lupus erythematosus, Science (Wash DC) 215, Ader, R., Cohen, N., Felten, D., (1995), Psychoneuroimmunology: interactions between the nervous system and the immune system, Lancet 345, Alaniz, R.C., Thomas, S.A., Perez-Melgosa, M., Mueller, K., Farr, A.G.,Palmiter, R.D., Wilson, C.B. (1999), Dopamine beta-hydroxylase deficiency impairs cellular immunity, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 96, Ali, S., Pellegrini, I., şi Kelly, P.A. (1991), A prolactin-dependent immune cell line (Nb2) expresses a mutant form of prolactin receptor, J. Biol. Chem. 226, Aloisi, F., Penna, G., Cerase, J., Iglesias, B. M., Adorini, L., (1997), IL-12 production by central nervous system microglia is inhibited by astrocytes, J immunol. 159, Alonso, R., Chandieu, I., Diorio, J., Krishnamurthy, A., Quinrion, R., Boksa, P. (1993), Interleukin-2 modulates evoked release of 3 H dopamine in rat cultured mesencephalic cells, J. Neurochem. 61,