Effect of the B-amyloid peptide on microglia activation: ATP release / Efecto del péptido B-amiloide en la activación de la microglía: liberación de ATP

Estudios previos han mostrado un papel clave de las células microgliales en los procesos neuroinflamatorios asociados con algunas enfermedades neurodegenerativas, como la enfermedad de Alzheimer (EA). La microglía detecta varios tipos de moléculas difusibles que regulan el múltiple repertorio de funciones microgliales. Entre ellos, los nucleótidos extracelulares, actuando sobre los receptores P2 microgliales, llevan a cabo un papel central. En este sentido, el receptor P2X7 ionotrópico ha sido reconocido como un regulador clave de las respuestas inflamatorias mediadas por la microglia. Se sabe que la microglía libera ATP y otros nucleótidos al medio extracelular. Aunque se han propuesto varios mecanismos, tales como la liberación a través de conexinas o panexinas, no se puede descartar un origen vesicular para estos nucleótidos liberados, basándose en la actividad del transportador vesicular de nucleótidos (VNUT).En este trabajo hemos analizado si la expresión de VNUT y el receptor P2X7, así como la liberación de ATP, podrían modificarse en la microglía reactiva. Para lograr la activación de la microglía estimulamos las células con el lipopolisacárido (LPS). Además, analizamos el efecto del péptido β1-amiloide, β1-42, que puede activar también las células microgliales, sobre la expresión de VNUT y la liberación de ATP en la microglía. (AU)

Previous studies have shown a key role of microglial cells in the neuroinflammatory processes associated with some neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s disease (AD). Microglia sense several types of diffusible molecules that regulate the multiple repertoire of microglial functions. Among them, extracellular nucleotides, acting on microglial P2 receptors, have central roles. In this sense, the ionotropic P2X7 receptor has gained recognition as a key regulator of microglial-mediated inflammatory responses. It is known that microglia releases ATP and other nucleotides to the extracellular medium. Although several mechanisms, such as release trough conexins or panexins, has been proposed, a vesicular origin for this released nucleotides, relying on the activity of the vesicular nucleotide transporter (VNUT), cannot be ruled out.In this work we evaluated whether the expression of VNUT and the P2X7 receptor, as well as the ATP release, could be modified in the reactive microglia. To achieve microglia activation we stimulated the cells with the lipopolysaccharide (LPS). Moreover, we analyzed the effect of the β-amyloid peptide β1-42, which is also able to activate the microglial cells, on the expression of VNUT and the ATP release in the microglia. (AU)

Functional characterization of P2Y1 and P2X4 receptors in human neuroblastoma SK-N-MC cells / Caracterización funcional de receptores P2Y1 y P2X4 en células SK-N-MC de neuroblastoma humano

Nucleotides are important signalling molecules in both the peripheral and central nervous system. However, the in vitro study of their receptors can be hampered by the heterogeneity of primary neuronal cultures. The use of clonal neuroblastoma cell lines allows to circumvent this difficulty, so these lines are often used as a model to analyze the properties, regulation and physiological role of nucleotide receptors in neural tissues. Expression studies indicated the presence of P2Y1, P2Y6, P2Y11, P2Y13, P2X1, P2X4, P2X5, P2X6 and P2X7 proteins in SK-N-MC cells. Functional analyses showed transient [Ca2+]i increases upon application of ADP, 2-MeSADP or ADPβS. Responses to these agonists seem to be mediated by a P2Y1 receptor, as demonstrated by the almost complete blockade exerted by the P2Y1-selective antagonist MRS2179. ATP was also able to induce [Ca2+]i increases in SK-N-MC cells. Responses to ATP were partially blocked by MRS2179 and the P2X antagonist TNP-ATP, thus suggesting that ATP can interact with two different P2 receptors: a P2Y1 receptor, inhibited by MRS2179, and a TNP-ATP sensitive P2X receptor. To characterize the P2X receptor responsible for the MRS2179-resistant component of the ATP response, we analyze the effect of several P2X agonists on [Ca2+]i. Cells did not show responses to either α,β-meATP or BzATP, although [Ca2+]i increases could be observed when cells were challenged with CTP. Both the response to CTP and the MRS2179-resistant component of ATP response were potentiated by ivermectin. Such pharmacological profile is consistent with the presence of a functional P2X4 receptor in SK-N-MC cell line

Los nucleótidos son importantes moléculas señalizadoras en el sistema nervioso. El estudio in vitro de sus receptores puede verse obstaculizado por la heterogeneidad de los cultivos neuronales. El uso de líneas celulares de neuroblastoma permite eludir esta dificultad y dichas líneas se utilizan frecuentemente como un modelo con el que analizar las propiedades, regulación y función de los receptores de nucleótidos en tejidos neurales. Estudios de expresión indicaron la presencia de proteínas P2Y1, P2Y6, P2Y11, P2Y13, P2X1, P2X4, P2X5, P2X6 y P2X7 en las células SK-N-MC. Análisis funcionales mostraron incrementos transitorios de [Ca2+]i tras la aplicación de ADP, 2- MeSADP o ADPβS, respuestas que parecen estar mediadas a través un receptor P2Y1, como se pone de manifiesto por el bloqueo casi total ejercido por el antagonista selectivo P2Y1, MRS2179. El ATP también indujo incrementos de [Ca2+]i en las células SK-N-MC, siendo su respuesta parcialmente bloqueada por MRS2179 y por el antagonista P2X TNP-ATP, lo que sugiere que el ATP puede interactuar con dos receptores P2 diferentes: un receptor P2Y1, inhibido por MRS2179, y un receptor P2X sensible a TNP-ATP. Se caracterizó el receptor P2X analizando el efecto de varios agonistas en la [Ca2+]i. Ninguna célula mostró respuestas a α,β- meATP o BzATP, aunque se observaron incrementos de [Ca2+]i cuando las células fueron estimuladas con CTP. Tanto la respuesta a CTP como el componente de la respuesta a ATP resistente a MRS2179, se potenciaron en presencia de ivermectina. Todos estos datos sugieren la presencia de un receptor P2X4 funcional en las células SK-N-MC

Alterations in the extracellular catabolism of nucleotides and platelet aggregation induced by high-fat diet in rats: effects of alpha-tocopherol

The aim of this study was to assess whether alfa-tocopherol administration prevented alterations in the ectonucleotidase activities and platelet aggregation induced by high-fat diet in rats. Thus, we examined four groups of male rats which received standard diet, high-fat diet (HFD), α-tocopherol (α-Toc), and high-fat diet plus α-tocopherol. HFD was administered ad libitum and α-Toc by gavage using a dose of 50 mg/kg. After 3 months of treatment, animals were submitted to euthanasia, and blood samples were collected for biochemical assays. Results demonstrate that NTPDase, ectonucleotide pyrophosphatase/phosphodiesterase, and 5'-nucleotidase activities were significantly decreased in platelets of HFD group, while that adenosine deaminase (ADA) activity was significantly increased in this group in comparison to the other groups (P < 0.05). When rats that received HFD were treated with α-Toc, the activities of these enzymes were similar to the control, but ADA activity was significantly increased in relation to the control and α-Toc group (P < 0.05). HFD group showed an increased in platelet aggregation in comparison to the other groups, and treatment with α-Toc significantly reduced platelet aggregation in this group. These findings demonstrated that HFD alters platelet aggregation and purinergic signaling in the platelets and that treatment with α-Toc was capable of modulating the adenine nucleotide hydrolysis in this experimental condition

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Adenosina y control homeostático del sueño. Acciones en estructuras diana de los circuitos de vigilia y sueño / Adenosine and homeostatic control of sleep. Actions in target structures of the sleep-wake circuits

La homeostasis del sueño se manifiesta ante situaciones de vigilia prolongada de forma natural o experimentalmente. En estos casos, se presenta somnolencia (o presión de sueño) y, cuando se permite dormir, hay un rebote del sueño en duración e intensidad que compensa la pérdida del mismo. Entre las moléculas que pueden intervenir en la regulación homeostática del sueño, se encuentra la adenosina, cuyos antagonistas, la cafeína y la teofilina, consume la población humana ampliamente como estimulantes. La adenosina es un factor endógeno resultante del metabolismo del ATP en neuronas y glía que se acumula en el medio extracelular y que es capaz de ejercer acciones reguladoras sobre circuitos del ciclo vigilia sueño. Actúa a través de los receptores purinérgicos A1 y A2. En este trabajo se presenta una revisión de las vías metabólicas de la adenosina cerebral y de su liberación por neuronas y glía, y se exponen las acciones de la adenosina y de sus antagonistas en regiones del sistema nervioso central de naturaleza hipnogénica y relacionadas con la vigilia. Se exponen, además, los mecanismos sinápticos involucrados en estas acciones (AU)

Sleep homeostasis occurs during prolonged wakefulness. Drowsiness and sleep pressure are its behavioral manifestations and, when sleep is allowed, there is a sleep rebound of sufficient duration and intensity to compensate for the previous deprivation. Adenosine is one of the molecules involved in sleep homeostasic regulation. Caffeine and theophylline, stimulants widely consumed by the humans, are antagonists. It is an endogenous factor, resulting from ATP metabolism in neurons and glia. Adenosine accumulates in the extracellular space, where it can exert regulatory actions on the sleep-wakefulness cycle circuits. Adenosine acts through the purinergic receptors A1 and A2. This paper reviews: 1) the metabolic pathways of cerebral adenosine, and the mechanisms of its release by neurons and glia to the extracellular space; 2) the actions of adenosine and its antagonists in regions of the central nervous system related to wakefulness, non-REM sleep, and REM sleep, and 3) the synaptic mechanisms involved in these actions (AU)

Interacción entre receptores de glutamato y receptores de nucleótidos en neuronas granulares de cerebelo en cultivo / Cross-talk between glutamate and nucleotide receptors in cerebellar granule neurons in culture

ATP elicits Ca2+ transients in cultured cerebellar granule neuronsacting through specific ionotropic (P2X) and metabotropic (P2Y)purinergic receptors. In these neurons, application of L-Glutamate(L-Glu) immediately before ATP induced a prolonged reductionof ATP-mediated responses that remains at least 5 minutes afterL-Glu wash out. alpha-amino-3-hydro-5-methyl-4-isoxazolpropionicacid (AMPA), N-methyl-D-aspartate (NMDA) and 3,5-dihydroxyphenyl-glycine (DHPG), selective agonists of ionotropic non-NMDA,NMDA and Group I metabotropic glutamate receptors respectively,mimicked Glu-induced attenuating effects. The activity of calciumcalmodulindependent protein kinase II (CaMKII) seems to beinvolved, at least at long term, because inhibitors of CaMKII, 1-[N,Obis(5-isoquinolinesulfonyl)-N-methyl-L-(KN-62) and N-[2-[[[3-(4'-chlorophenyl)-2-propenyl]methylamino]methyl]phenyl]-N-(2-hydroxyethyl)-4'-methoxybenzenesulfonamide(KN-93), abolished the inhibitory effect of L-Glu on ATP-mediatedresponses. However, it is likely that other protein kinases could beinvolved in the cross-talk process between both groups of receptorsat short term. Therefore, these results demonstrate that the activationof glutamate receptors is able to modulate nucleotide responses incerebellar granule neurons(AU)

Interacción entre receptores de glutamato y receptores denucleótidos en neuronas granulares de cerebelo en cultivoEl ATP induce un incremento de Ca2+ en neuronas granulares decerebelo en cultivo actuando a través de receptores purinérgicos específicosionótropicos (P2X) y metabotrópicos (P2Y). En estas neuronas,la aplicación de L-Glutamato (L-Glu) inmediatamente antes del ATPinduce una prolongada disminución de las respuestas mediadas porATP que se mantiene al menos durante cinco minutos tras el lavadodel L-Glu. Los agonistas selectivos de los receptores ionotrópicosde glutamato no-NMDA, NMDA y del Grupo I, el ácido alfa-amino-3-hidro-5-metil-4-isoxazolpropiónico (AMPA), el N-metil-D-aspartato(NMDA) y el 3,5-dihidroxifenil-glicina (DHPG), respectivamente, mimetizanlos efectos atenuantes inducidos por el glutamato. La actividadde la proteína calcio-calmodulina quinasa II (CaMKII) pareceestar implicada en este proceso, al menos a largo plazo, puesto quelos inhibidores de la CaMKII, 1-[N,O-bis(5-isoquinolinesulfonil)-Nmetil-L-tirosil]-4fenilpiperazine (KN-62) y N-[2-[[[3-(4'-clorofenil)-2-propenil]metilamino]metil]fenil]-N-(2-hidroxietil)-4'-metoxibenzenosulfonamida(KN-93), revierten el efecto inhibitorio del L-Glu sobrelas respuestas mediadas por ATP. Sin embargo, es probable que puedanestar implicadas otras proteín quinasas en los procesos de interacciónentre ambos grupos de receptores a corto plazo. Por lo tanto,estos resultados demuestran que la activación de los receptores deglutamato son capaces de modular las respuestas a nucleótidos enneuronas granulares de cerebelo(AU)

De la energética a la neurotransmisión: el adenosín trifosfato y sus receptores / From energetics to neurotransmission: adenosine triphosphate and its receptors

Introducción y objetivo. El adenosín trifosfato (ATP) es una sustancia que se ha distinguido por ser un donador de energía, pero hoy en día se tiene conocimiento de que sus funciones van más allá. A través de la activación de una gran variedad de receptores ampliamente distribuidos en el sistema nervioso, el ATP participa en la neurotransmisión, la neuromodulación, la apoptosis, la proliferación y diferenciación celulares, el dolor... Objetivo. Realizar una revisión de los receptores para ATP, de su contribución al correcto funcionamiento de los circuitos neuronales, y de la participación en el desarrollo de algunas enfermedades. Desarrollo. Se aborda el tema desde diferentes perspectivas, como la estructura del ATP, su metabolismo a través de ecto-ATPasas y su principal metabolito, la adenosina, así como una descripción detallada de cada uno de los receptores purinérgicos existentes y que se han aceptado internacionalmente; se revisa cómo el ATP y sus receptores participan en estructuras del sistema nervioso, principalmente las correspondientes a los sistemas sensoriales. Conclusiones. La amplia distribución de los purinoceptores invita a explorarlos de manera detallada. Esta nueva familia de receptores promete constituir una nueva herramienta diagnóstica y terapéutica que permita abordar aspectos de las neurociencias con un nuevo enfoque, considerando la participación de un nuevo protagonista, el ATP, en la generación de sucesos que alteran la salud

Introduction and aims. Adenosine triphosphate (ATP) is a substance that has stood out for being an energy donor, but today we know that it also has other functions. By activating a large variety of receptors that are widely distributed throughout the nervous system, ATP plays a role in neurotransmission, neuromodulation, apoptosis, cell proliferation and differentiation, pain, and so forth. Aims. The aim of this study is to carry out a review of ATP receptors, their contribution to the correct functioning of neuronal circuits, and their involvement in the development of certain diseases. Development. The issue is approached from different perspectives, such as the structure of ATP, its metabolism through ecto-ATPases and their main metabolite, adenosine, in addition to a detailed description of each of the purinergic receptors whose existence has been internationally accepted. We also examine how ATP and its receptors are involved in the structures of the nervous system, and more especially those that correspond to the sensory systems. Conclusions. The fact that purinoceptors are so widely distributed makes them worthy of a detailed examination. This new family of receptors promises to be a new diagnostic and therapeutic tool that enables us to approach certain aspects of the neurosciences from a new angle, by taking into account a new protagonist, ATP, in the generation of events that upset health

Purinergic signalling: therapeutic potential

El concepto de un sistema de señalización purinérgica, empleando los nucleótidos y nucleósidos de purina como mensajeros extracelulares, fue propuesto hace unos 30 años. Después de una breve introducción y puesta al día de los subtipos de receptores purinérgicos, este artículo se centra en los aspectos fisiopatológicos desempeñados por el ATP, ADP, UTP y adenosina. Estas moléculas median respuestas a corto plazo (agudas), como en la neurotransmisión, secreción y vasodilatación, y también respuestas a largo plazo (crónicas), como la señalización en el desarrollo, regeneración, proliferación y muerte celular. En condiciones patológicas, se observa que la expresión de los purinoceptores es muy versátil, incluyendo un incremento en el componente purinérgico del control nervioso parasimpático de la vejiga humana en el caso de sufrir cistitis intersticial y obstrucción del flujo, y también como cotransmisor en el control simpático de los vasos sanguíneos en ratas hipertensas. La acción antitrombótica del clopidogrel, un antagonista del receptor P2Y12, ha demostrado ser particularmente útil en la prevención de los infartos cerebrales recurrentes e infartos cardíacos en recientes ensayos clínicos. El papel del receptor P2X3 en la nocicepción y una nueva hipótesis sobre la transducción mecano-sensible en el dolor visceral, serán consideradas, así como el potencial terapéutico de los agonistas y antagonistas purinérgicos para el tratamiento de la taquicardia supraventricular, cáncer, ojo seco, hiperactividad de vejiga, disfunción eréctil, osteoporosis, diabetes, motilidad intestinal y anomalías respiratorias y vasculares

The concept of a purinergic signalling system, using purine nucleotides and nucleosides as extracellular messengers, was first proposed over 30 years ago. After a brief introduction and update of purinoceptor subtypes, this article focuses on the diverse pathophysiological roles of ATP, ADP, UTP and adenosine. These molecules mediate short-term (acute) signalling functions in neurotransmission, secretion and vasodilatation and long-term (chronic) signalling functions in development, regeneration, proliferation and cell death. Plasticity of purinoceptor expression in pathological conditions is frequently observed, including an increase in the purinergic component of parasympathetic nervous control of the human bladder in interstitial cystitis and outflow obstruction, and in sympathetic cotransmitter control of blood vessels in hypertensive rats. The antithrombotic action of clopidogrel, a P2Y12 receptor antagonist, has been shown to be particularly useful in the prevention of recurrent strokes and heart attacks in recent clinical trials. The role of P2X3 receptors in nociception and a novel hypothesis about purinergic mechano-sensory transduction in visceral pain will be considered, as well as the therapeutic potential of purinergic agonists or antagonists for the treatment of supraventricular tachycardia, cancer, dry eye, bladder hyperactivity, erectile dysfunction, osteoporosis, diabetes, gut motility, respiratory and vascular disorders

Receptores nicotínicos neurales: interacción con receptores purinérgicos / Neural nicotinic receptors: interaction with purine receptors

La nicotina es un alcaloide volátil, cuyos efectos farmacológicos y toxicológicos se deben a que inteaccionan con los receptores ionotrópicos de acetilcolina, que por esta razón reciben el nombre de receptores nicotínicos. La caracterización de los receptores nicotínicos se vio facilitada por su gran abundancia en las sinapsis colinérgicas del órgano eléctrico del pez torpedo, que son análogas a las de la unión neuromuscular de mamíferos. Estos receptores y sus homólogos neurales son pentam´ricos. El de la unión neuromuscular es el más complejo de todos y consta de cinco subunidades (2alpha1, ß1,gamma, delta). Existen al menos 9 subunidades a y 4 subunidades ß diferentes, que dan lugar a múltiples combinaciones con farmacología y distribución específica en el sistema nervioso. Los receptores neuales pueden clasificarse en dos grandes grupos, en primer lugar los que son inhibidos por la alpha-bungarotoxina, que están constituidos exclusivamente por subunidades a7 o a8, pueden ser homoméricos (5a7 o 5a8). El segundo grupo de los receptores nicotínicos neurales lo constituyen aquellos que no son sensibles a la a-bungarotoxina, pero que son estimulados por la epibatidina. Esta substancia es 100 veces más potente que la morfina para inducir analgesia, lo que supone nuevas perspectivas en el tratamiento del dolor. Estos receptores tienen una combinación variable, aunque la presencia de subunidades alpha4/ß2, es muy frecuente. Los dos tipos de receptores neurales al activarse permiten el paso de iones Ca2+/Na+, que despolarizan la membrana y permiten estimular la secreción. Los receptores nicotínicos están ampliamente distribuidos en todas las áreas cerebrales con inervación colinérgica y su localización en las terminales nerviosas es preferentemente presináptica. Pueden potenciar y facilitar la propia secreción de acetilcolina, o la de glutamato y noradrenalina. La nicotina favorece también la liberación de dopamina en el estriado y uno de los mecanismos para explicar la adicción al tabaco está basado en la liberación de dopamina en el núcleo accumbens al inhalar la nicotina de los cigarrillos. Esta amplia función potenciadora de la secreción, llevada a cabo por la acetilcolina, explicaría en cierto modo las graves consecuencias que se derivan de la pérdida de neuronas colinérgicas, como es el caso de la enfermedad de Alzheimer. La presencia de receptores nicotínicos en terminales neurales aisladas puede ser estudiada por vídeo imagen, midiendo la entrada de calcio con una sonda fluorescente. En las mismas terminales se puede demostrar la presencia de receptores ionotrópicos para ATP, que mediante estudios inmunohistoquímicos, demuestran contener el subtipo P2X3. El ATP y otros nucleótidos, junto con la epibatidina y la propia nicotina son capaces de inducir la liberación de acetilcolina de sinaptosomas de cerebro medio de rata. Estos resultados demuestran que la acetilcolina y el ATP, que están coalmacenados en vesículas de secreción, tienen también autorreceptores ionotrópicos funcionales en la misma terminal sináptica. El estudio de sus interacciones nos dará una visión más completa del funcionamiento sináptico y de sus disfunciones. (AU)