Effect of Sciatic Nerve Transection on acetylcholinesterase activity in spinal cord and skeletal muscles of the bullfrog Lithobates catesbeianus / Efeito da Secção do Nervo Isquiático sobre a atividade da acetilcolinesterase em medula espinal e músculos esqueléticos da rã-touro Lithobates catesbeianus

Sciatic nerve transection (SNT), a model for studying neuropathic pain, mimics the clinical symptoms of "phantom limb", a pain condition that arises in humans after amputation or transverse spinal lesions. In some vertebrate tissues, this condition decreases acetylcholinesterase (AChE) activity, the enzyme responsible for fast hydrolysis of released acetylcholine in cholinergic synapses. In spinal cord of frog Rana pipiens, this enzymes activity was not significantly changed in the first days following ventral root transection, another model for studying neuropathic pain. An answerable question is whether SNT decreases AChE activity in spinal cord of frog Lithobates catesbeianus, a species that has been used as a model for studying SNT-induced neuropathic pain. Since each animal model has been created with a specific methodology, and the findings tend to vary widely with slight changes in the method used to induce pain, our study assessed AChE activity 3 and 10 days after complete SNT in lumbosacral spinal cord of adult male bullfrog Lithobates catesbeianus. Because there are time scale differences of motor endplate maturation in rat skeletal muscles, our study also measured the AChE activity in bullfrog tibial posticus (a postural muscle) and gastrocnemius (a typical skeletal muscle that is frequently used to study the motor system) muscles. AChE activity did not show significant changes 3 and 10 days following SNT in spinal cord. Also, no significant change occurred in AChE activity in tibial posticus and gastrocnemius muscles at day 3. However, a significant decrease was found at day 10, with reductions of 18% and 20% in tibial posticus and gastrocnemius, respectively. At present we cannot explain this change in AChE activity. While temporally different, the direction of the change was similar to that described for rats.[...](AU)

A transecção do nervo isquiático (SNT), um modelo para estudar dor neuropática, simula os sintomas clínicos do membro fantasma, uma condição dolorosa que ocorre nos humanos após amputação ou secção completa da medula espinal. Essa condição muda a atividade da acetilcolinesterase (AChE), a enzima responsável pela rápida hidrólise da acetilcolina liberada nas sinapses colinérgicas, em alguns tecidos de vertebrados. Em medula espinal de rã Rana pipiens, a atividade da AChE não foi significativamente alterada nos primeiros dias após a secção da raiz ventral, outro modelo para o estudo da dor neuroptípica. Uma questão ainda não respondida é se a SNT diminui a atividade da AChE na medula espinal de rã Lithobates catesbeianus, uma espécie que vem sendo usada como modelo em estudos da dor neuropática induzida por SNT. Como cada modelo animal é criado a partir de metodologia específica, e seus resultados tendem a variar com pequenas mudanças na metodologia de indução da dor, o presente estudo avaliou a atividade da AChE em medula espinal lombossacral de rã-touro Lithobates catesbeianus, adultos, machos, 3 e 10 dias após a completa SNT. Como há diferenças temporais na maturação de placas motoras em músculos esqueléticos de ratos, nosso estudo ainda demonstrou, na rã-touro, os efeitos da SNT sobre a atividade da AChE nos músculos esqueléticos tibial posticus, um músculo postural, e gastrocnêmio, um músculo frequentemente usado em estudos do sistema motor. A atividade da AChE não mudou significativamente na medula espinal aos 3 e 10 dias após a SNT. Nos músculos, a atividade não alterou significativamente aos 3 dias após a lesão, mas reduziu de forma significativa aos 10 dias após a SNT. Aos 10 dias, a diminuição foi 18% no músculo tibial posticus e 20% no gastrocnêmio. No momento, nós não temos explicação para essa mudança na atividade da AChE. Embora temporalmente diferente, o sentido da mudança é similar ao que é descrito em ratos.[...](AU)

Effects of sciatic nerve transection on glucose uptake in the presence and absence of lactate in the frog dorsal root ganglia and spinal cord / Efeito da secção do nervo isquiático sobre a captação de glicose na presença e ausência de lactato em gânglio da raiz dorsal e medula espinhal de rãs

Frogs have been used as an alternative model to study pain mechanisms because the simplicity of their nervous tissue and the phylogenetic aspect of this question. One of these models is the sciatic nerve transection (SNT), which mimics the clinical symptoms of “phantom limb”, a condition that arises in humans after amputation or transverse spinal lesions. In mammals, the SNT increases glucose metabolism in the central nervous system, and the lactate generated appears to serve as an energy source for nerve cells. An answerable question is whether there is elevated glucose uptake in the dorsal root ganglia (DRG) after peripheral axotomy. As glucose is the major energy substrate for frog nervous tissue, and these animals accumulate lactic acid under some conditions, bullfrogs Lithobates catesbeianus were used to demonstrate the effect of SNT on DRG and spinal cord 1-[14C] 2-deoxy-D-glucose (14C-2-DG) uptake in the presence and absence of lactate. We also investigated the effect of this condition on the formation of 14CO2 from 14C-glucose and 14C-L-lactate, and plasmatic glucose and lactate levels. The 3-O-[14C] methyl-D-glucose (14C-3-OMG) uptake was used to demonstrate the steady-state tissue/medium glucose distribution ratio under these conditions. Three days after SNT, 14C-2-DG uptake increased, but 14C-3-OMG uptake remained steady. The increase in 14C-2-DG uptake was lower when lactate was added to the incubation medium. No change was found in glucose and lactate oxidation after SNT, but lactate and glucose levels in the blood were reduced. Thus, our results showed that SNT increased the glucose metabolism in the frog DRG and spinal cord. The effect of lactate on this uptake suggests that glucose is used in glycolytic pathways after SNT.(AU)

As rãs são usadas como modelos experimentais alternativos no estudo da nocicepção, tanto pela simplicidade do seu tecido nervoso como por permitirem uma abordagem filogenética sobre o tema. Um desses modelos é a secção do nervo isquiático (SNI), o qual simula os sintomas clínicos do “membro fantasma”, uma condição que ocorre nos humanos após amputação ou secção completa da medula espinal. Em mamíferos, a SNI aumenta o metabolismo da glicose no sistema nervoso central, e o lactato é uma fonte energética para as células nervosas. Porém é desconhecido se essa é a situação em gânglio da raiz dorsal (GRD). Como a glicose é o principal substrato energético para o tecido nervoso de rãs, e a concentração plasmática de lactato está aumentada nesses animais em distintas situações, a rã-touro Lithobates catesbeianus foi usada para demonstrar os efeitos da SNI sobre a captação de 1-[14C] 2-deoxi-D-glicose (14C-2-DG), na presença e ausência de lactato, em GRD e medula espinal. Foram demonstrados ainda os efeitos dessa condição experimental sobre a formação de 14CO2 a partir de 14C-glicose e 14C-L-lactato, e a concentração plasmática de glicose e lactato. A captação de 3-O-[14C] metil-D-glicose (14C-3-OMG) foi usada para demonstrar a relação tecido/meio estável da glicose nessas condições. A captação de 14C-2-DG aumentou três dias após a SNI, sem qualquer alteração na captação de 14C-3-OMG. O aumento foi reduzido quando o lactato foi acrescentado ao meio de incubação. A taxa de oxidação da glicose e do lactato não modificou após SNI, mas houve redução na concentração plasmática de glicose e lactato. Assim, a SNI aumenta o metabolismo da glicose no GRD e medula espinal de rãs. Os efeitos do lactato sobre essa captação sugerem o uso da glicose na via glicolítica após a SNI.(AU)