Specific immediate early gene expression induced by high doses of salicylate in the cochlear nucleus and inferior colliculus of the rat / Expressão específica de genes precoces imediatos induzida por doses elevadas de salicilato no núcleo coclear e colículo inferior de rato

Abstract Introduction: Salicylate at high doses induces tinnitus in humans and experimental animals. However, the mechanisms and loci of action of salicylate in inducing tinnitus are still not well known. The expression of Immediate Early Genes (IEG) is traditionally associated with long-term neuronal modifications but it is still not clear how and where IEGs are activated in animal models of tinnitus. Objectives: Here we investigated the expression of c-fos and Egr-1, two IEGs, in the Dorsal Cochlear Nucleus (DCN), the Inferior Colliculus (IC), and the Posterior Ventral Cochlear Nucleus (pVCN) of rats. Methods: Rats were treated with doses known to induce tinnitus in rats (300 mg/kg i.p. daily, for 3 days), and c-fos and Egr-1 protein expressions were analyzed using western blot and immunocytochemistry. Results: After administration of salicylate, c-fos protein expression increased significantly in the DCN, pVCN and IC when assayed by western blot. Immunohistochemistry staining showed a more intense labeling of c-fos in the DCN, pVCN and IC and a significant increase in c-fos positive nuclei in the pVCN and IC. We did not detect increased Egr-1 expression in any of these areas. Conclusion: Our data show that a high dose of salicylate activates neurons in the DCN, pVCN and IC. The expression of these genes by high doses of salicylate strongly suggests that plastic changes in these areas are involved in the genesis of tinnitus.

Resumo Introdução: Salicilato em doses elevadas induz zumbido nos seres humanos e em animais experimentais. No entanto, os mecanismos e loci de ação do salicilato na indução de zumbido ainda não são bem conhecidos. A expressão dos genes precoces imediatos (GPIs) está tradicionalmente associada a alterações neuronais em longo prazo, mas ainda não está claro como e onde os GPIs são ativados em modelos animais de zumbido. Objetivos: No presente estudo investigamos a expressão de c-fos e Egr-1, dois GPIs, no núcleo coclear dorsal (NCD), colículo inferior (CI) e núcleo coclear ventral posterior (NCVp) de ratos. Métodos: Os ratos foram tratados com doses que, conhecidamente, induzem zumbido em ratos (300 mg/kg IP/dia, por três dias) e as expressões das proteínas c-fos e Egr-1 foram analisadas por meio de Western blot e imunoistoquímica. Resultados: Após a administração de salicilato, a expressão da proteína c-fos aumentou significativamente no NCD, NCVp e CI, quando analisados por Western blot. A coloração imunoistoquímica mostrou uma marcação mais intensa de c-fos no NCD, NCVp e CI e um aumento significativo de núcleos positivos de c-fos no NCVp e CI. Não detectamos aumento da expressão de Egr-1 em qualquer dessas áreas. Conclusão: Nossos dados mostram que uma dose alta de salicilato ativa neurônios no NCD, NCVp e CI. A expressão desses genes por doses altas de salicilato sugere que as alterações plásticas nessas áreas estão envolvidas na gênese do zumbido.

Pim-1 kinase inhibits the activation of reporter gene expression in Elk-1 and c-Fos reporting systems but not the endogenous gene expression: an artifact of the reporter gene assay by transient co-transfection

We have studied the molecular mechanism and signal transduction of pim-1, an oncogene encoding a serine-threonine kinase. This is a true oncogene which prolongs survival and inhibits apoptosis of hematopoietic cells. In order to determine whether the effects of Pim-1 occur by regulation of the mitogen-activated protein kinase pathway, we used a transcriptional reporter assay by transient co-transfection as a screening method. In this study, we found that Pim-1 inhibited the Elk-1 and NFkappaB transcriptional activities induced by activation of the mitogen-activated protein kinase cascade in reporter gene assays. However, Western blots showed that the induction of Elk-1-regulated expression of endogenous c-Fos was not affected by Pim-1. The phosphorylation and activation of neither Erk1/2 nor Elk-1 was influenced by Pim-1. Also, in the gel shift assay, the pattern of endogenous NFkappaB binding to its probe was not changed in any manner by Pim-1. These data indicate that Pim-1 does not regulate the activation of Erk1/2, Elk-1 or NFkappaB. These contrasting results suggest a pitfall of the transient co-transfection reporter assay in analyzing the regulation of transcription factors outside of the chromosome context. It ensures that results from reporter gene expression assay should be verified by study of endogenous gene expression.

Fos-like immunoreactivity in central nervous system of mice simultaneously exposed to the elevated plus-maze and nociception

It has been demonstrated that mice exhibit antinociception when they are exposed to the elevated plus-maze (EPM), an animal model of anxiety. To investigate which brain structures are activated during EPM exposure, the present study assessed the immunohistochemical staining for Fos-like immunoreactivity (Fos-LI) in mice intraperitoneally injected with saline or 0,6 por cente acetic acid (which produces nociception) and cofined in the open arm (threatening situation) or enclosed arm (Control) of the EPM. The following strutuctures were investigated: magnus, dorsal and median raphe nuclei (MR, DR and MnR), periaqueductal gray matter (PAG), dorsal and ventral hippocampus (DH and VH), amygdala (AMY), hypothalamus (HYP) and superior and inferior colliculi (SC and IC)...

Expressão neuroanatômica de c-Fos em ratos alimentados e em jejum após administração periférica aguda de fluoxetina / Neuroanatomical expression of c-Fos in fed and fasted rats after acute periferical fluoxetine administration

A fluoxetina é um inibidor seletivo de recaptação de serotonina que rapidamente promove aumento da disponibilidade sináptica deste neurotransmissor. A ativação do sistema serotoninérgico central pela fluoxetina, por sua vez, pode ser diferencialmente afetada pelo estado metabólico do animal. No presente estudo investigamos os efeitos da administração aguda de fluoxetina na expressão de c-Fos no cérebro de ratos em duas condições metabólicas distintas: alimentados e em jejum. DESENHO DO ESTUDO: Estudo tipo experimental. Ratos machos Wistar, pesando 220 ::t 30 g, foram sacrificados 2 horas após injeções intraperitoneais de salina (1 mVkg) ou fluoxetina (10 mg/kg). Após perfusão intracardíaca com solução tampão salina fosfato, seguida de paraformaldeído, os cérebros dos animais foram removidos, sendo posteriormente processada a imuno-histoquímica. A imunorreatividade para c-Fos foi quantificada por um sistema computadorizado (Image-Pro, Discovery). Tanto os animais tratados com fluoxetina no estado de jejum quanto no estado alimentado, apresentaram aumento significativo na expressão de c-Fos, comparados ao tratamento com salina, em algumas áreas hipotalâmicas, límbicas, circunventriculares, romboencefálicas e mesencefálicas. A comparação quantitativa dos dados obtidos dos animais alimentados e em jejum tratados com fluoxetina revelou que ratos no estado de jejum apresentaram expressão de c-Fos significativamente maior no hipotálamo ventromedial e núcleo paraventricular, comparados aos animais no estado alimentado...

Avaliação da eficácia preemptiva da dipirona sódica pela análise imuno-histoquímica da expressão de c-fos na medula espinhal: estudo num modelo experimental de dor pós-operatória em ratos / The evaluation of the preemptive efficacy of dipyrone in a model of postoperative pain: an immunohistochemical c-fos expression study in the rat spinal cord

Este trabalho avaliou a eficácia preemptiva da dipirona (100 e 200 mg/kg EV), em ratos anestesiados, antes ou após a sutura de uma incisão cirúrgica na pata.Os animais foram sacrificados 2h após para avaliar-se a contagem dos neurônios imunorreativos para a proteína Fos (Fos-ir) na medula espinhal. A redução de Fos-ir não se relacionou com o momento de administração da dipirona (pré ou pós-incisional), não se caracterizando eficácia preemptiva para este fármaco.This prospective, randomized and placebo-controlled study aimed at evaluate the preemptive value of 100 and 200 mg/kg IV dipyrone given 10 minutes before or immediately after closure of a surgical incision in the plantar aspect of the right hindpaw of anesthetized rats. Rats were sacrificed 2h after and spinal cords were studied to quantify the laminar distribution of Fos-immunoreactive neurons (Fos-ir) (laminae I-X).c-fos reduction was not related to timing of administration of dipyrone (pre versus post-incisional); therefore, no preemptive efficacy was observed...

Expresión de receptores a factor de crecimiento insulínico tipo I, c-fos y PCNA en un tumor mamario experimental / Expression to an insulin growth factor type I receptor, c-fos and Nuclear Antigen of cellular proliferatium in an experimental mammary tumor

Las terapias oncológicas conllevan generalmente efectos secundarios indeseados por lo que el mejor conocimiento de los mecanismos regulatorios del desarrollo y crecimiento tumoral puede abrir el camino a enfoques terapeúticos más adecuados. El objetivo de éste trabajo fue profundizar el estudio de la implicancia de factores que regulan el crecimiento del cáncer mamario empleando un modelo experimental químicamente inducido en rata, el que presenta similitudes con el cáncer mamario humano principalmente en lo que respecta a la regulación hormonal de su crecimiento. El tumor mamario fue inducido químicamente en ratas normales y diabéticas. Se analizó la expresión de receptores a factor de crecimiento insulínico tipo I (RIGF-I), el que forma parte de un sistema formado por factores de crecimiento, sus receptores y proteínas transportadas; éste sistema se encuentra alterado en pacientes con diabetes mellitus no dependiente de insulina. También se analizó la expresión de las proteínas c-FOS y PCNA (antígeno nuclear de proliferación celular), ambas relacionadas con la proliferación celular. Los resultados experimentales mostraron significativas diferencias en los tumores mamarios desarrollados: los de las ratas diabéticas presentaron mayor período de latencia (p<0,001), menor número de tumores desarrollados por rata (p<0,02) y una velocidad de crecimiento menor (p<0,05) con respecto a los tumores desarrollados en ratas normales. Asimismo, mostraron un patrón histológico de marcada benignidad, en contraste con los adenocarcinomas malignos ductales desarrollados en los animales normales. La expresión de las proteínas c-FOS y PCNA detectada por métodos inmunohistoquímicos fue significativamente menor en los tumores de las ratas diabéticas que en ratas normales. En cuanto a la expresión de RIGF-I, los resultados indicaron que la misma estaría regulada por las hormonas esteroides en animales diabéticos y normales. El trabajo permitió analizar experimentalmente la interrelación entre factores de crecimiento insulínicos y hormonas esteroides en el desarrollo y crecimiento tumoral mamario, particularmente cuando están presentes la patología mamaria y la diabetes

Induction of Fos protein immunoreactivity by spinal cord contusion

The objective of the present study was to identify neurons in the central nervous system that respond to spinal contusion injury in the rat by monitoring the expression of the nuclear protein encoded by the c-fos gene, an activity-dependent gene, in spinal cord and brainstem regions. Rats were anesthetized with urethane and the injury was produced by dropping a 5-g weight from 20.0 cm onto the exposed dura at the T10-L1 vertebral level (contusion group). The spinal cord was exposed but not lesioned in anesthetized control animals (laminectomy group); intact animals were also subjected to anesthesia (intact control). Behavioral alterations were analyzed by Tarlov/Bohlman scores, 2 h after the procedures and the animals were then perfused for immunocytochemistry. The patterns of Fos-like immunoreactivity (FLI) which were site-specific, reproducible and correlated with spinal laminae that respond predominantly to noxious stimulation or injury: laminae I-II (outer substantia gelatinosa) and X and the nucleus of the intermediolateral cell column. At the brain stem level FLI was detected in the reticular formation, area postrema and solitary tract nucleus of lesioned animals. No Fos staining was detected by immunocytochemistry in the intact control group. However, detection of FLI in the group submitted to anesthesia and surgical procedures, although less intense than in the lesion group, indicated that microtraumas may occur which are not detected by the Tarlov/Bohlman scores. There is both a local and remote effect of a distal contusion on the spinal cord of rats, implicating sensory neurons and centers related to autonomic control in the reaction to this kind of injury.

C-fos, um gene de ativaçäo imediata como marcador neural de nocicepçäo / C-fos, an immediate early gene as a neuromarker for nociception

A dor é uma experiência complexa que inclui componentes sensoriais e afetivos, sendo composta por sensaçöes de desprazer, essenciais para o ser humano. A manifestaçäo clínica da dor pode ser interpretada como expressäo da capacidade de resposta plástica do sistema nervoso. Existem evidências de que os estímulos nocivos poderiam, também, produzir variaçöes de longa duraçäo nos processos celulares, no SNC, através da modulaçäo da expressäo dos genes de ativaçäo imediata como o c-fos e o c-jun. Assim, a distribuiçäo da proteína Fos, em áreas do SNC, após estimulaçäo nociva, térmica, inclui: 1) estruturas envolvidas com respostas emocionais que parecem participar do componente afetivo da dor (núcleos do complexo amigdalóide, hipotálamo e componentes límbicos corticais); 2) estruturas classicamente relacionadas à nocicepçäo, porém também com atuaçäo sobre o componente afetivo da dor (substância cinzenta, periaquedutal e núcleos da rafe); e 3) áreas com evidências de forte participaçäo na modulaçäo de impulsos nociceptivos (substância cinzenta, periaquedutal e núcleo pré-tectal, anterior). A expressäo da proteína Fos, induzida por estímulo nocivo, pode também ter relaçäo com neuroplasticidade à dor patológica e hiperalgesia, bem como com o efeito profilático da "pre-emptive" analgesia na dor pós-cirúrgica. Enfim, atuando como "terceiros mensageiros" nucleares, o c-fos poderia estimular a síntese de peptídeos opióides, que desempenhariam um papel na modulaçäo da dor. Paralelamente, esse gene pode ser usado como um marcador transináptico de atividade neuronal, após estímulos nocivos, permitindo o estudo de grandes populaçöes de neurônios através da marcaçäo de estruturas centrais, ativadas por estímulo periférico.

Induction of the c-fos proto-oncogene in the rat pineal gland during stress

To investigate the effects of stressful stimuli on pineal gland activity, male Wistar albino rats (200-250 g, 2-4 per group) were submitted to 30 min of forced immobilization or to unilateral vibrissotomy 30 min before sacrifice. In situ hybridization was performed with a 35S-labelled 50-base oligonucleotide probe complementary to nucleotides 270-319 of rat c-fos on sections containing the pineal gland. Autoradiograms were quantified using a JAVA microdensitometer. Stressful stimuli induced a significant increase in the expression of c-fos mRNA in the pineal gland (restraint = 144.3 +/- 14.4 cpm/mm2; hemivibrissotomy = 206.7 +/- 29.5 cpm/mm2) as compared to no restraint animals (30.6 +/- 5.1 cpm/mm2), animals displaying tonic-clonic seizures after an ip (64 mg/kg) injection of pentylenetetrazole (34.0 +/- 4.7 cpm/mm2), or competition (70.6 +/- 11.4 cpm/mm2) and RNAase-treated (52.7 +/- 9.1 cpm/mm2) controls. These results raise the possibility that stressful stimuli may interfere with pineal gland function

The cDNA cloning control expression of growth control genes

Cell proliferation is controlled by classical hormones and peptide growth factors. Uncontrolled, neoplastic growth is characterized by abrogation of the cell's requirement for extracellular regulators. Steroid hormones and serum growth factors have been shown to alter the cell's transcriptional program. fos and jun are immediate early genes induced by serum growth factors. Fos and Jun proteins interact with other proteins and with DNA, thus modulating the activity of both the glucocorticoid receptor and of genes directly related to DNA synthesis and cell division. To better understand the molecular basis for growth control and the anti-inflammatory and antitumor effects of glucocorticoid hormones, we here describe: a) cloning of cDNA sequences regulated by glucocorticoids in a rat glioma cell line that reversibly reacts to hormone treatment by changing from a transformed, malignant phenotype to normal; b) expression of the c-fos proto-oncogene in the eukaryotic baculovirus expression system.