PMC (Română)

Discuții

Ne-am propus ca induse de alcool degenerare a cortexului entorinal neuronii piramidali și crestat celule de granule la șobolanii adulți, care apare ca urmare repetate crize de expunere și de retragere este legată într-o măsură semnificativă la nonsynaptic celulare (mai ales gliale) umflarea fenomene., Această propunere sa bazat pe suprimarea atât a edemului cerebral, cât și a neurodegenerării in vivo și in vitro a fost realizată cu furosemidul diuretic, un inhibitor puternic de co-transport K+− Cl (Collins et al., 1998; Corso și colab., 1998); studiul de față vizează în principal ATZ și, într-o măsură mai mică, torasemida și BUM., Printre rezultatele cheie aici sunt că AQP4 canale de apă pare a fi stimulată de către neurotoxice chef de alcool expunerea in vitro, și că ATZ, un diuretic lipsit antioxidant potenta—spre deosebire de furosemid—și, de asemenea, un inhibitor puternic al AQP4 activitate, suprimă chef dependente de alcool edem cerebral și neurodegenerarea în vitro și în vivo.,

Pentru a verifica furosemid e potențial antioxidant și pentru a determina dacă este sau nu ATZ și torasemidă posedat capacități similare, am utilizat testul ORAC, acceptate la scară largă instrument standard pentru activitatea antioxidantă măsurători în industria farmaceutică și alimentară (Huang et al., 2002). Ca toate estimările antioxidante, testul ORAC are deficiențele sale, dar utilizarea radicalilor peroxil (sau hidroxil) ca pro-oxidanți îl face diferit de testele care implică oxidanți care nu sunt neapărat pro-oxidanți (Prior et al., 2005). Cu toate acestea, după cum sa subliniat în altă parte (Hamelink et al.,, 2005), dintr-o varietate de motive, un singur parametru in vitro al activității antioxidante nu prezice neapărat activitatea biologică in vivo.pentru evaluările in vitro ale neurotoxicității alcoolului de alcool, cultura organotipică HEC tinde să reproducă modelul Regional de degenerare a creierului observat in vivo, cu unele diferențe, cum ar fi deteriorarea uneori evidentă a CA1 și, eventual, implicarea NMDAR. Bănuim că aceste diferențe sunt legate de vârsta adolescentă a feliilor HEC în cultură (∼4 săptămâni în general) în raport cu creierul adult, dar acest lucru necesită studii suplimentare., Cu toate acestea, în reținerea mult de un neuron-glia relații și neuronale de conectivitate de intact maturare a creierului, creierul felie culturi au avantaje distincte pentru neurotoxicitate experimente de-a lungul dispersate (de obicei fetale) hippocampal corticale sau culturi (Diekmann et al., 1994; Holopainen, 2005). Neurodegenerarea indusă de alcool în culturile de felii de creier a necesitat, în general, expunerea subcronică la concentrații care se apropie de ∼100 mM, combinată cu retrageri (Collins et al., 1998; Prendergast și colab., 2004)., Cu toate acestea, astfel de concentrații nu sunt neobișnuite la alcoolicii cronici binging (Lindblad și Olsson, 1976; Urso și colab., 1981; Minion și colab., 1989). Determinarea neurodegenerării în culturile slice utilizate PI, o pată vitală care etichetează neuronii muribunzi (vornov et al., 1991) și eliberarea LDH, o măsură generală a neurotoxicității în culturile de felii de creier care se corelează bine cu etichetarea PI (Bruce et al., 1996; Noraberg și colab., 1999)., În ceea ce privește condițiile media din experimentele noastre de felie a creierului, recunoaștem că acestea sunt susceptibile de a fi hiperosmolare în grade diferite în timpul expunerii la alcool (în concordanță cu plasma alcoolicilor în timpul intoxicației (Snyder et al., 1992; Purssell și colab., 2001)), dar iso-osmolar în perioadele de așteptare.revenind la metodologia in vivo în acest raport, studiile noastre anterioare de neurodegenerare a creierului induse de alcool (Corso et al ., 1990; Collins și colab.,, 1996) utilizate de abordare originală a induce retragere de alcool convulsii (Majchrowicz, 1975), care a fost în primul rând faptul de a promova degenerarea neuronii piramidali din limbic (în special entorinal) regiuni corticale și celule de granule de girusul crestat (Switzer et al., 1982). Aceasta a determinat intubări ale alcoolului de trei până la patru ori pe zi (9-12 g/kg/zi) pentru o durată de 4 zile pentru a genera valori medii BAC episodic ridicate (360-450 mg/dl), dar cu o rată a mortalității care se apropie uneori de 40%. Am modificat modelul la un tratament mai puțin sever (Collins et al.,, 1998) a unei singure intubări zilnice de alcool (∼5 g / kg) timp de 7-10 zile, obținându-se valori medii 2—h BAC de ∼250 mg/dl-încă considerate intoxicație severă clinic (Lowenstein și colab., 1990) – și rate de mortalitate mai mici (∼20%); această modificare a fost utilizată aici cu ATZ. Faptul că în acest studiu valorile zilnice și agregate 2-h BAC nu diferă între șobolanii tratați cu alcool și alcool + ATZ (Fig. 6A) elimină posibilitatea ca concentrațiile mai mici de alcool din creier să explice acțiunile anti-edemice și neuroprotectoare ale diureticului.,

mai puțin severe zilnică unică subcronică chef generează regionale distribuții de degenerează (argyrophilic) neuroni, care sunt imposibil de distins de—dar mai puțin intense decât cele în original Majchrowicz (1975) procedura. Nu se realizează nicio neuroprotecție semnificativă prin inhibarea NMDAR în niciunul dintre protocoalele de intoxicare. Gradul de edem cerebral indus este similar în ambele modele de binge; în acest sens, creșterea apei creierului în figura 6B, deși un procent aparent scăzut (∼0,6%), reprezintă aproape 2,5% umflarea creierului (Elliott și Jasper, 1949)., Pe scurt, nu există niciun indiciu că procedura inițială de intoxicare Majchrowicz și modificarea sa o dată pe zi diferă în mecanismele celulare responsabile de edemul cerebral indus de alcool și de neurodegenerare.

Concomitentă cu inhibarea neurodamage, furosemid suprimat edem cerebral la șobolanii adulți, datorită repetitive o dată pe zi intoxicație/sevraj—un efect concordanță cu diuretic blocada de Ca2+-independent astroglial umflarea în epileptogene hippocampal felii (Hochman et al., 1995)., Lack of neuroprotection in the binge intoxication models by MK-801, 6,7-dinitroquinoxaline-2,3-dione (non-NMDAR glutamate receptor antagonist), nimodipine, or nitric oxide synthase inhibitors provides no support for a central role for glutamate receptor-dependent excitotoxicity, extracellular Ca2+ uptake, or nitric oxide generation (Zou et al., 1996; Collins et al., 1998; Corso et al., 1998). Also, the facts that binge alcohol–induced neurodegeneration in rats was not reduced by the noncompetitive NMDAR antagonist, memantine (Hamelink et al.,, 2005), nici nu a fost însoțită de creșterea NMDAR a creierului, așa cum s-a constatat cu legarea MK-801 (Rudolph et al., 1997), argumentează în continuare împotriva unui mecanism excitotoxic proeminent. Este încă posibil, așa cum sugerează studiile receptorilor glutamatului ionotropic la alcoolici (Preuss et al., 2006) și revizuite de alții (Tsai și Coyle, 1998), că transmisia glutamatergică excesivă ar putea fi implicată în convulsiile de retragere a alcoolului și în activarea autonomă perturbată., Cu toate acestea, la șobolanii adulți intoxicați cu alcool, densitatea neurodegenerării atinge un maxim considerabil mai devreme decât momentul celei mai mari activități de convulsii (Majchrowicz, 1975) și nu crește pe parcursul unei perioade de retragere de 36 de ore (Collins et al., 1996) – sugerând că înclinația convulsivă și neurodamajul nu sunt direct legate.Tabelul 1 rezumă efectele celor trei diuretice asupra efectelor alcoolului în exces in vitro și/sau in vivo și contrastează aceste constatări cu potențialul lor antioxidant., Rezultatele culturii HEC slice, precum și studiile in vivo raportate cu BUM și L-644, 711 sunt incluse. Acesta include, de asemenea, rezultatele raportate cu mai mulți antioxidanți deja menționați, care vor fi discutate mai jos. Testele ORAC au verificat că furosemidul este un antioxidant eficient, fiind cel puțin echipotent cu Trolox–ul legat de vitamina E. Pe baza activității furosemidului, precum și a rezultatelor pozitive cu câțiva antioxidanți consacrați și a rezultatelor negative cu L-644, 711 și BUM, Hamelink et al., (2005) a sugerat că protecția furosemidului ar putea fi mai strâns asociată cu proprietățile sale antioxidante decât cu reducerea edemelor. Cu toate acestea, subliniem că nu s-au făcut evaluări de confirmare a edemului cerebral în studiul menționat mai sus. De exemplu, dacă s–a constatat că edemul cerebral indus de alcool nu a fost afectat in vivo de L-644, 711 sau BUM pentru bariera hemato-encefalică, metabolică sau din alte motive, Hamelink et al. (2005) Concluziile ar necesita, în opinia noastră, o revizuire. Și la acel moment, BUM nu a reușit să prevină edemul în felii HEC chef-expuse la alcool (Fig. 5c)., În plus, dacă un alt mecanism decât edem descurajare (cum ar fi fixarea radicalilor liberi) a fost principalul neuroprotector un angajat de furosemid, diuretice ar fi fost de așteptat pentru a reduce semnificativ chef induse de alcool neurodamage în toate regiunile afectate, dar nu a reușit să facă acest lucru în bulbul olfactiv glomeruli (Collins et al., 1998), o regiune care nu a fost examinată de Hamelink și colab. (2005).,Tabelul 1 rezumă, de asemenea, că, în ciuda lipsei capacității antioxidante, diureticul ATZ, accentul principal al acestor experimente curente, a împiedicat acumularea de apă tisulară indusă de alcool și neurodegenerarea atât în culturile de felie HEC, cât și in vivo. Un inhibitor al anhidrazei carbonice și stimulul dilatator cerebrovascular (Settakis et al., 2003), s-a raportat că ATZ reduce edemul cerebral ischemic la șobolani (Czernicki et al., 1994), dar se pare că nu există informații suplimentare care să lege diureticul de posibila neuroprotecție., În plus, și în special relevante pentru alcool experimente, ATZ și mai multe arylsulfonamide izomeri s-a demonstrat puternic inhiba AQP4 apa canal (Huber et al., 2007); importanța posibilă a acestui efect este discutată mai jos.torasemida, un compus pe bază de sulfoniluree care este considerat un diuretic cu buclă mai puternic decât furosemidul, dar, conform rezultatelor ORAC, nu are capacitate antioxidantă, a avut un succes ca agent neuroprotector în modelele de accident vascular cerebral/edem (Plangger, 1992; Staub et al., 1994)., De asemenea, inhibă selectiv umflarea glială legată de transportul Cl, atenuând creșterea volumului celular dependent de acidoză, dar nu extracelular, evocat de glutamat (Staub et al., 1993). În culturile noastre de felii HEC, torasemida a blocat în mare măsură eliberarea LDH evocată de expunerea / retragerea alcoolului. Deși torasemida ar putea proteja prin alte mecanisme moleculare, cum ar fi blocarea căilor angiotensinei/receptorilor angiotensinei (Fortuno et al., 1999; Muniz și colab.,, 2001), rezultatul este în concordanță cu opinia că suprahidratarea țesutului cerebral și efectele sale în aval sunt factori potențial importanți în mecanismul neurotoxic al alcoolului.eșecul L-644, 711 de a proteja împotriva neurotoxicității induse de alcool în culturile de felii HEC (Fig . 6) și in vivo (Hamelink și colab., 2005) indică faptul că compusul, care inhibă în primul rând schimbul de Cl−/HCO3, nu poate contracara în mod eficient creșterea apei cerebrale induse de alcool., Deși lipsește o probă suficientă pentru studiile in vivo de alcool/edem, observăm că într-un model de accident vascular cerebral la șobolani, L-644, 711 a fost ineficient în reducerea edemului cerebral (Cole et al., 1991). În ceea ce privește BUM, în armonie cu rezultatele in vivo ale lui Hamelink și colab. (2005), acest diuretic nu a protejat împotriva neurodamajului alcoolic în modelul culturii HEC slice. Am arătat în continuare că, spre deosebire de ATZ și furosemid, edemul de felie HEC indus de alcoolul de chef nu a fost împiedicat de acest diuretic, explicând eventual lipsa de neuroprotecție., Unele considerații care ar putea stau la baza acesteia sunt VAGABOND care este considerabil mai puternic decât furosemid în termeni de inhibare a Cl− -extrudare KCC2 transporter, dar este de 500 de ori mai puternic inhibitor al electroneutral Na+-K+-2ci− (NKCC1) co-transportor (Payne et al., 2003). Această diferență în potențele este gândit să stau de VAGABOND, raportat absența anti-epileptice adverse în comparație cu furosemid i inhibarea K+indusă de epileptiforme în hipocamp felii (Mărgineanu și Klitgaard, 2006)., Prin urmare, este posibil ca această divergență între BUM și furosemid să fie importantă și în contextul inhibării/prevenirii edemului cerebral indus de alcool și a neurodegenerării.revizuind problema furosemidului și eficacitatea acestuia, efectul neuroprotector al diureticului împotriva daunelor induse de alcool poate apărea dintr–o combinație de acțiuni care nu sunt disponibile pentru BUM sau L-644, 711. Prevenirea edemului cerebral indus de alcool (Collins et al .,, 1998) ar putea deriva mai întâi din inhibarea puternică a diureticului a co-transportorului kcc2 specific creierului, așa cum s-a menționat, cu restabilirea rezistenței și volumului ionic celular. De interes este faptul că evenimentele apoptotice induse de etopozidă în fibroblaste—translocarea proteinei BAX citosolice în mitocondrii și eliberarea consecutivă a citocromului C mitocondrial-au fost suprimate de furosemid (Karpinich și colab., 2002)., Explicația a fost că translocarea BAX este rezultatul unei modificări conformaționale a BAX care rezultă din modificările ionice și ale pH− ului în mediul citosolic, modificări pe care furosemidul le-ar putea contracara prin inhibarea extrudării Cl. În paranteză fie spus, dacă în mod clasic apoptotice evenimente, cum ar fi eliberarea citocromului c contribuie în mod semnificativ la alcool induse de neurodegenerare este incert, ca un studiu în chef de alcool în stare de ebrietate șobolani folosind un terminal indicator de apoptoza, TUNEL de colorare, a fost în mare parte negative (Obernier et al., 2002)., Cu toate acestea, translocarea BAX și eliberarea citocromului c trebuie examinate în modelele de alcool cu chef, deoarece aceste evenimente pot apărea independent de mecanismele clasice de apoptoză.cu toate acestea, nu punem la îndoială faptul că modul suplimentar de acțiune furosemid care ar putea contribui la neuroprotecție (și, eventual, la reducerea edemului cerebral) ar putea fi antioxidant., Stresul oxidativ a fost postulat de noi și de mulți alții ca fundamentale pentru alcool e neurotoxice mecanism; într-adevăr, așa cum se arată în Tabelul 1, administrarea selectate de anti-oxidanti (în special cannabidiol, vitamina E, și butilat de hidroxitoluen), cu condiția semnificative neuroprotecție în chef de alcool în stare de ebrietate șobolani (Hamelink et al., 2005; Crews și colab., 2006), dar sursele speciilor reactive de oxigen (ROS) sunt înțelese imprecis. Alte acțiuni potențiale ale furosemidului par a fi mai puțin relevante pentru modelele de alcool etilic., Diuretic este raportat a fi un GABA-a receptorilor antagonist la concentrații similare cu cele utilizate în HEC felie de culturi, dar antagonismul se manifestă în primul rând în cerebel și nu în hipocamp și cortexul (Korpi și Luddens, 1997).

O cheie asociate punct este că ne constatare preliminară a crescut AQP4 în timpul chef induse de alcool edem și neurodegenerarea în HEC felii putea fi emergente semnificație în termeni de alcool edem pe bază de mecanism. Familia canalelor de apă aquaporin constă din mai multe produse genetice, cu AQP4 forma primară în creier (Gunnarson et al.,, 2004). În timp ce exprimate în principal în astroglia (Amiry-Moghaddam et al., 2003), se exprimă și prin microglia activată de stimuli inflamatori (Tomas-Camardiel et al., 2004). Creșterea dovezilor indică faptul că activitatea AQP4 joacă un rol instigator în edemul glial celular (citotoxic) la modelele animale de traume, accident vascular cerebral și ischemie (Taniguchi et al., 2000; Badaut și colab., 2007; Neal și colab., 2007). Deși natura exactă (adică.,, citotoxic versus vasogenic) al edemului dependent de alcool este încă incert, bănuim că edemul glial este o componentă importantă, iar AQP4 ar putea avea astfel un rol neuropatologic timpuriu. Cu toate acestea, este încă posibil ca creșterea AQP4 să fie un răspuns de supraviețuire celulară la edem și răspunsurile neuroinflamatorii asociate, mai degrabă decât (sau în plus față de) o etapă cauzală. De exemplu, upregulation de un număr de celule de deces/supraviețuire gene, inclusiv AQP4, a fost asociat cu ischemic neuroprotecție din cauza inflamatorii (endotoxină) creier de precondiționare (Mallard și Hagberg, 2007)., Sunt necesare studii cu modele knockdown sau knockout pentru a răspunde la această întrebare.

actualul Nostru de vedere este că, prin orice moleculară procesul este inițiat, edem cerebral (în parte citotoxice) și celulare asociate stresului deformare din cauza repetitive ridicat de alcool de expunere și de retragere promovează pro-procese inflamatorii care cuprinde activarea PLA2 și excesivă mobilizarea AA, cu creșterea stresului oxidativ ca unul din aval rezultatul (Lehtonen și Trombly, 1995; Basavappa et al., 1998). Activitatea Crews și colab. (2004) sugerează că creșterea citokinelor pro-inflamatorii (de exemplu.,, TNFa), pot fi, de asemenea, implicate. În timp ce intracelulare ROS creșteri datorită alcool/retragere de alcool stres și edem celular poate duce la o serie de rute în plus față de PLA2 (de exemplu, enzimele citocromului P450, xantin-oxidaza, ribonucleotid reductaza, NADPH-oxidazei și mitocondriale scurgere), AA este uneori contribuție majoră într-un neurodegenerative ROS proces (Bobba et al., 2008). AA ar putea produce stres oxidativ enzimatic și nonenzimatic (Chan, 2001; Farooqui et al., 2004), precum și indirect prin inducția NADPH oxidazei (Dana et al.,, 1998); de asemenea, ar putea agrava edemul (Chan et al., 1983; Winkler și colab., 2000). În plus, ROS ar putea fi semnale de feedback pozitiv, activând în continuare izoformele PLA2 (Martinez și Moreno, 2001). Posibil distinct de generația ROS, AA ar putea alimenta procesele de moarte a celulelor prin stimularea tranziției permeabilității mitocondriale (Scorrano et al., 2001). Glutamat, eliberat de umflarea astrocitică, precum și de AA (Freeman et al .,, 1990; Kimelberg și Mongin, 1998), pot exacerba stresul oxidativ printr-o non-excitotoxice cale care implică inhibarea biosinteza glutationului (oxidativ glutamat de toxicitate (Tan et al., 2001). De remarcat, studiile noastre actuale de inhibitori cu culturi HEC slice indică faptul că blocarea activității PLA2 este neuroprotectoare împotriva tratamentului cu alcool (Brown et al., 2008)., Cu toate acestea, o continuare mecaniciste posibilitate este potențialul rol integrativ în dependentă de alcool neurodamage pentru a factorului nuclear kappa B (NF-kB), un neuro-inflamator, asociat factor de transcriere care este raportat a fi stimulată de acizi grași polinesaturați, cum ar fi AA (Maziere et al., 1999), precum și prin alcool în culturi și intoxicație cu alcool in vivo (Zima și Kalousova, 2005; Crews et al., 2006; Zou și Crews, 2006).,pe scurt, deoarece două diuretice care nu au potență antioxidantă, ATZ și torasemidă, împiedică atât edemul cerebral, cât și neurodegenerarea indusă de alcool, susținem că edemul cerebral este probabil să fie un factor critic care să conducă la neurodegenerare, cu suprimarea sa de către aceste diuretice, precum și de furosemid (dar nu de BUM sau posibil l–644, 711) oferind neuroprotecție semnificativă. Cu toate acestea, ar putea exista mecanisme de protecție suplimentare pentru fiecare dintre agenții eficienți., De asemenea, canalele de apă AQP4, crescute în mod evident prin alcool, ar putea fi importante în generarea sau menținerea edemului observat. Sunt necesare studii suplimentare pentru a înțelege mecanismele prin care intoxicația și retragerea repetată a alcoolului promovează edemul cerebral și modul în care AQP4 este implicat Central.