Marcadores funcionais no sistema nervoso central de tartarugas e suas variações em distintas condições experimentais

Abstract

No presente trabalho demonstrou-se, mediante a utilização de técnicas histoquímicas, a distribuição das enzimas glicogênio fosforilase, citocromo oxidase e NADPH-diaforase no sistema nervoso central de tartarugas Trachemys dorbigni, adultas, e Pseudemys scripta elegans, jovens. Verificou-se, também, a distribuição destas duas últimas enzimas no encéfalo e na medula espinal cervical alta e lombar de tartarugas Trachemys dorbigni, adultas, após secção do nervo ciático, incluindo ainda, o estudo do padrão de imunorreatividade da substância P (SP) na medula espinal. Também foi avaliado o efeito do jejum de 90 dias sobre a distribuição das três enzimas no sistema nervoso central de tartarugas Trachemys dorbigni adultas. As enzimas em estudo mostraram uma distribuição similar no sistema nervoso central de Trachemys dorbigni, adulta, sendo esta distribuição igual na medulla oblonga, onde se detectaram nos núcleos reticulares, da rafe, no locus coeruleus, no vestibular, no coclear e nos V, VI, VII, X e XII pares cranianos. No telencéfalo, a glicogênio fosforilase ocorreu nas camadas granular e de fibras aferentes do bulbo olfatório, nas três camadas corticais, na eminência dorsal ventricular do telencéfalo (DVR), no estriado, no primórdio de hipocampo, na amígdala e nos núcleos do tubérculo olfatório e da banda diagonal de Broca. A citocromo oxidase também foi identificada nessas mesmas áreas, com exceção da banda diagonal de Broca. A NADPH-diaforase ocorreu nos glomérulos e na camada granular interna do bulbo olfatório, no DVR, no estriado, em algumas células piramidais dos córtices, no córtex piriforme, nos núcleos accumbens e da comissura anterior, na região septal, no globus pallidus e no tubérculo olfatório. No diencéfalo, a glicogênio fosforilase foi identificada nos núcleos rotundus, reuniens e geniculado, no hipotálamo periventricular e ventral, e na eminência média, e a citocromo oxidase nos núcleos rotundus, geniculado, habenular e entopeduncular, e no hipotálamo lateral e periventricular. A NADPH-diaforase também foi encontrada nestas mesmas áreas hipotalâmicas, e ainda na área pré-óptica e nos núcleos paraventricular, supramamilar, suprapeduncular e entopeduncular. No mesencéfalo, a glicogênio fosforilase foi evidenciada no tecto óptico, no núcleo mesencefálico do V par craniano, nos núcleos dos III e IV pares cranianos, no torus semicircularis (TSC), nos núcleos rubro e do ístmo, na substância nigra (SN) e nos núcleos interpeduncular e da comissura posterior. A citocromo oxidase foi detectada nestas regiões, com exceção do núcleo interpeduncular, ocorrendo ainda nos núcleos do fascículo longitudinal medial e da raiz óptica basal. A NADPH-diaforase foi revelada no tecto óptico, no TSC, na área tegmental ventral, nos núcleos profundos do mesencéfalo, na SN e no núcleo rubro. No cerebelo, a glicogênio fosforilase, a NADPH-diaforase e a citocromo oxidase foram identificadas nas camadas granular e molecular, enquanto esta última também foi observada nas células de Purkinje. Os núcleos profundos mostraram reatividade às três enzimas consideradas. Na medula espinal cervical alta, as atividades glicogênio fosforilase e citocromo oxidase ocorreram nos motoneurônios e nos neurônios comissurais dorsais. Esta última enzima ainda foi detectada na coluna lateral do como dorsal, no núcleo marginal e em neurônios dispersos pelo funículo lateral. A atividade NADPH-diaforase foi encontrada nas áreas Ia, Ib, II e III, na coluna lateral e na comissura do corno dorsal. As células gliais mostraram reação positiva com os procedimentos histoquímicos utilizados. As tartarugas Pseudemys scripta elegans, jovens, apresentaram esse perfil enzimático acima descrito para Trachemys dorbigni adulta. Observaram-se, porém, algumas diferenças: as camadas molecular e plexiforme corticais não mostraram atividade glicogênio fosforilase, mas uma intensa reação citocromo oxidase, e a distribuição da NADPH-diaforase foi mais ampla, ocorrendo em maior número de neurônios piramidais, na camada molecular, em corpos celulares no fascículo longitudinal medial e na substância branca da medula espinal, bem como em neurônios motores do corno ventral da medula espinal. A secção do nervo ciático em tartaruga adulta não alterou o padrão de distribuição da citocromo oxidase, porém aumentou a reação NADPH-diaforase em células pequenas e grandes do gânglio raquidiano, e no corno dorsal da medula espinal lombar. Este acréscimo apresentou-se reduzido a partir dos 30 dias da axotomia nas células pequenas do gânglio raquidiano, enquanto no corno dorsal a atividade manteve-se elevada ainda aos 90 dias. Além disso, houve expressão NADPH-diaforase em neurônios motores do como ventral da medula espinal lombar, no lado ipsilateral à secção; acréscimo desta atividade em células gliais e endoteliais do neuroeixo; aparecimento da atividade enzimática nos núcleos dorsomedial do tálamo, mesencefálico do V par craniano e ístmo; presença de reação granular NADPH-diaforase em alguns neurônios dos núcleos reticulares medial e inferior, e naqueles da rafe superior e inferior. Em tartarugas adultas intactas a SP foi localizada em fibras da área Ia, as quais podiam chegar até a área III, cruzando, algumas delas, a linha média. Outras fibras chegavam ao corno ventral, onde rodeavam o soma de motoneurônios negativos. Ainda foi detectada SP nos funículos lateral e anterior, e no soma de neurônios da coluna lateral do como dorsal. A secção do nervo ciático provocou diminuição do número de fibras imunorreativas à SP já aos 7 dias, e somente aos 90 dias constatou-se recuperação da imunorreatividade nessas mesmas fibras. O jejum de 90 dias não ocasionou alterações no padrão de distribuição das enzimas glicogênio fosforilase, citocromo oxidase e NADPH-diaforase do tecido nervoso de tartarugas Trachemys dorbigni adultas. Concluindo, as enzimas em estudo possuem uma distribuição similar no sistema nervoso central de tartarugas Trachemys dorbigni adultas e Pseudemys scripta elegans jovens, havendo, porém, maior expressão NADPH-diaforase no encéfalo de Pseudemys. A secção de nervo periférico alterou o perfil neuroquímico da medula espinal lombar da tartaruga Trachemys e o jejum de 90 dias, ao contrário, não provocou modificação na atividade das enzimas consideradas. Estes resultados evidenciam a necessidade de uma abordagem funcional mais detalhada do tecido nervoso de tartarugas, não apenas para seu entendimento, mas também para o esclarecimento de muitas questões especulativas nos mamíferos, pois é indiscutível a posição estratégica dos quelônios na filogenia dos vertebrados.

The present work demonstrated based in histochemical techniques the distribution of glycogen phosphorylase, cytochrome oxidase and NADPH-diaphorase in the central nervous system (CNS) of adult specimens of the turtle Trachemys dorbigni and young specimens of the turtle Pseudemys scripta elegans. It was also investigated the distribution of cytochrome oxidase and NADPH-diaphorase in the brain and in the cervical and lumbar spinal cord of adult specimens of Trachemys dorbigni after sectioning of the sciatic nerve. Immunoreactivity pattern of substance P (SP) in the spinal cord was demonstrated following the sciatic denervation. The effects of 90-day fasting on the distribution of the afore mentioned enzymes in the CNS of adult Trachemys dorbigni was also investigated. The enzymes under investigation showed a similar distribution in the CNS of adult Trachemys dorbigni. This distribution was identical in the medulla oblonga, in which they were detected in the nucleus reticular, nucleus raphe, locus coeruleus, nucleus vestibular, nucleus cochlear and in the V, VI, VII, X and XII cranial nerve nuclei. ln the telencephalon, glycogen phosphorylase appeared in the granular and afferent fiber layers of the olfactory bulb, in the three layers of the cortex, in the dorsal ventricular ridge (DVR), in the striatum, in the primordium hippocampi, in the amygdala, in the olfactory tubercle and in the nucleus of diagonal band of Broca. Cytochrome oxidase was equally identified in all of these regions, except for the nucleus of diagonal band of Broca. NADPH-diaphorase occurred in the glomeruli and in the internal granular layer of the olfactory bulb, DVR, striatum, in some pyramidal cells of the cortex, in the pyriform cortex, in the nucleus accumbens and nucleus anterior commissure, in the septum, globus pallidus and olfactory tubercle. ln the diencephalon, glycogen phosphorylase was detected in the rotundus, reuniens and geniculate nuclei, periventricular and ventral hypothalamus and median eminence. Cytochrome oxidase was found in the rotundus, geniculate, habenular and entopeduncular nuclei, and in the lateral and periventricular hypothalamus. NADPH-diaphorase was observed in the same hypothalamic areas, besides the preoptic area and paraventricular, suprammamilar, suprapeduncular and entopeduncular nuclei. ln the mesencephalon, glycogen phosphorilase was demonstrated in the optic tectum, in the oculomotor, trochlear and mesencephalic trigeminal nuclei, torus semicircularis (TSC), red and isthmic nuclei, substantia nigra (SN), in the interpeduncular nucleus and nucleus posterior commissure. Cytochrome oxidase was detected in these regions, except for the interpeduncular nucleus, also appearing in the nucleus of the medial longitudinal fasciculus and in the basal optic root. NADPH-diaphorase was detected in the optic tectum, TSC, ventral tegmental area, deep nuclei of the mesencephalon, in the SN and in the red nucleus. ln the cerebellum, glycogen phosphorylase, NADPH-diaphorase and cytochrome oxidase were identified in granular and molecular layers. Cytochrome oxidase was also observed in Purkinje cells. The deep cerebelar nuclei showed reactivity to all three enzymes investigated. ln the cervical spinal cord, glycogen phosphorylase and cytochrome oxidase activities occurred in motoneurons and dorsal commissural neurons. Cytochrome oxidase was equally detected in the lateral column of the dorsal horn, marginal nucleus and in neurons scattered in the lateral funiculus. NADPH-activity was detected in areas Ia, lb, II and III, in the lateral column and in the commissure of the dorsal horn. Glial cells showed positive reaction to all histochemical procedures. The young specimens of the turtle Pseudemys scnpta elegans presented similar enzymatic distribution as adult Trachemys dorbigni. Some differences, however, were observed: cortical molecular and plexiform layers did not display glycogen phosphorylase activity but show intense cytochrome oxidase reaction, and NADPH-diaphorase was more widespread, occurring in a greater number of pyramidal neurons, in the molecular layer, in cell bodies of the fasciculi longitudinalis and in white matter of the spinal cord, as well as in the ventral horn motoneurons of the spinal cord. Sectioning of the sciatic nerve in the adult turtle did not alter the pattern of cytochrome oxidase distribution, but increased NADPH-diaphorase reaction in small and large cells of the dorsal root ganglion and in the dorsal horn of the lumbar spinal cord. This surplus was reduced after 30 days of axotomy in the small cells of the dorsal root ganglion, while in the dorsal horn the activity remained high at 90 days. Moreover, there was NADPH-diaphorase expression in motoneurons of the ventral horn of the lumbar spinal cord, in the ipsilateral side of the sectioning. It was also found additional activity in glial and endothelial cells of the neuroaxis; appearance of enzymatic activity in the thalamus dorsomedial nucleus, mesencephalic trigeminal nucleus and in the isthmic nucleus; and finally presence of NADPH-diaphorase granular reaction in some neurons of the medial and inferior reticular nuclei and in those of inferior and superior raphe were also found. ln intact adult turtles SP was detected in fibers of the area Ia of the spinal cord. Sometimes they could reach to area III. Some fibers could traverse the median line. Other fibers reached the ventral hom, where they surrounded the soma of negative motoneurons. SP was also detected in the lateral and anterior funiculi and in the soma of neurons of the dorsal horn lateral column. Sectioning of the sciatic nerve caused a decrease in the number of SP-immunoreactive fibers as early as 7 days and recovering of their inicial number was observed at 90 days following axotomy. Ninety-day fasting did not bring about any alterations in the distribution pattern of glycogen phosphorylase, cytochrome oxidase and NADPH-diaphorase in the CNS of adult Trachemys dorbigm: ln conclusion, the enzymes studied here are similarly distributed in the CNS of adult Trachemys dorbigni and young Pseudemys scripta elegans, except for the fact that NADPH-diaphorase expression is greater in the brain of Pseudemys. Sectioning of the peripheral nerve altered the neurochemical profile of the lumbar spinal cord of the turtle Trachemys. Ninety-day fasting, on the contrary, did not bring about any modification in the activity of the enzymes afore mentioned. These results suggest the need for a more detailed functional approach to the turtle nervous tissue, not only for a better understanding of it but also for the elucidation of speculative issues in mammals, considering that chelonians undoubtedly occupy a strategic position in the phylogeny of vertebrates.