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Previous issue date: 2008-04-08 === Universidade Federal de Minas Gerais === The study of sialagog drugs has a relevant clinical interest for its use in
patients with reduced salivatory secretion. Cholinergic agonists are a type of
sialagog drug and pilocarpine is the most important cholinergic agonist drug. It is
known that pilocarpine-direct action in salivatory glands muscarinic cholinergic
receptors stimulate salivatory secretion. However, recent studies from our
laboratory have shown that salivation induced by periferic pilocarpine seems to be
dependent from central muscarinic activation. The pilocarpine-intense salivation is
the well known main effect of this drug but side effects as cardiovasculars
alterations and dipsogenesis are observed. Periferic injection of muscarinic
agonists usually decreases periferic resistence and arterial pressure but
pilocarpine-intraperitoneal (ip) injection induces an inesperate long-term pressor
response associated with enhancement in mesenteric vascular resistence and
salivatory glands vasodilatation, without changes in esqueletic musculature
vascular resistence or heart rate. The ip pilocarpine-pressor response is atributed
to an central action of this sialagog drug.
The aim of the present study was to investigate central muscarinic
cholinergic receptors subtype involved in salivation, water intake and pressor
response induced by ip or intravenous (iv) pilocarpine injection. In addiction, the
central activation induced by ip injection of pilocarpine and muscarinic receptors
subtype antagonist were investigated by Fos-immunoreactivity (Fos-ir). Adult male
Holtzman rats (250-300 g) with stainless steel cannulas implanted in the lateral
ventricle (LV) were used. Intracerebroventricular (icv) injection of pirenzepine (M1 subtype muscarinic receptor), methoctramine (M2/M4 subtype muscarinic receptor),
4-DAMP (M1/M3 subtype muscarinic receptor) or tropicamide (M4 subtype
muscarinic receptor) was performed to investigate its effect on salivation, water
intake and pressor response-induced pilocarpine ip injection (4 µmol/kg of body
weight (bw)). The salivation was determined in ketamine- (100 mg/kg bw)
anesthetized rats using previous weighted cotton balls into oral cavity for 7
minutes. Arterial pressure and heart rate were recorded in non-anesthetized rats
submitted to previous femoral artery cannulation. Fos-ir was investigated after ip
injection of only pilocarpine or pilocarpine combined with pre-treatment of 4-DAMP,
M1/M3 subtype muscarinic antagonist which was more efficient to block salivatory,
dipsogenic and cardiovascular responses induced by ip pilocarpine. Salivatory
response due to ip pilocarpine varied between 476 ± 54 to 718 ± 61 mg/7 min and
was reduced by icv injection of 25, 50, 100 and 250 nmol 4-DAMP, respectively:
425.13 ± 89.73, 376.76 ± 28.01, 261.00 ± 38.28, 230.85 ± 68.61 mg/7 min. Icv
injection of 0.1 and 1.0 nmol pirenzepine (0.77 ± 0.30 and 1.05 ± 0.54 ml/60 min,
respectively), 50 nmol methoctramine (0.89 ± 0.30 ml/60 min) or 5 and 10 nmol 4-
DAMP (1.43 ± 0.57 and 2.19 ± 0.66 ml/60 min, respectively) reduced dipsogenic
effect-induced ip pilocarpine, which ranged between 3.20 ± 0.70 to 5.90 ± 1.30
ml/60 min. The pressor response-induced by ip pilocarpine varied between 40 ± 5
to 53 ± 4 mmHg and was decreased by icv injection of 100 nmol pirenzepine (9.00
± 7.00 mmHg) or 25 and 50 nmol 4-DAMP (14.00 ± 7.00 and 3.00 ± 6.00 mmHg,
respectively). Pilocarpine increased Fos-ir only in the supra-optic nuclei (SON), but
not in other encephalic areas such as septal or medial lateral areas,
paraventricular nuclei, subfornical nuclei, organnum vasculosum of lamina
terminalis, median pre-optic nuclei had not alter its activation. The enhancement on Fos-ir in the SON induced by pilocarpine (12.8 ± 2.4 positive cell nuclei/10-2 mm2)
was reduced by pre-treatment with 25 nmol 4-DAMP (3.26 ± 1.62 positive cell
nuclei/10-2 mm2).
Taken all together, M3 subtype central muscarinic receptor plays a role in
salivation, M1 and M2 subtype central are involved in dipsogenic and M1 subtype
central is involved in pressor response induced by pilocarpine. The role of central
muscarinic receptor M3 subtype on dipsogenic and pressor response is not clear
due to the fact 4-DAMP is not a specific antagonist, that binds M1 and M3 subtype
muscarinic receptors. In addiction, these results suggest that responses evoked by
periferic injection of 4 µmol/kg bw of pilocarpine could occur due to its activation
through SON. === O estudo de substâncias sialagogas tem interesse clínico pela utilidade
que elas têm em pacientes com reduzida secreção salivar. Entre essas
substâncias destacam-se os agonistas colinérgicos e entre esses, um dos mais
importantes é a pilocarpina. Embora uma ação direta da pilocarpina em
receptores colinérgicos muscarínicos das glândulas salivares estimulando a
secreção salivar seja um mecanismo bastante aceitável e que parece
adequado, estudos mais recentes de nosso laboratório têm demonstrado que
grande parte da salivação induzida pela injeção mesmo periférica de
pilocarpina parece depender da ativação de receptores muscarínicos cerebrais.
Embora um dos efeitos mais conhecidos da pilocarpina seja a intensa
salivação, injetada perifericamente em doses baixas ela também produz efeitos
cardiovasculares e induz ingestão de água. Apesar dos agonistas muscarínicos
injetados perifericamente usualmente reduzirem a resistência periférica e a
pressão arterial, a injeção intraperitoneal (ip) de pilocarpina induz uma
inesperada resposta pressora de longa duração, que está associada a um
aumento da resistência vascular mesentérica, vasodilatação nas glândulas
salivares, mas sem mudanças na resistência vascular da musculatura
esquelética ou na freqüência cardíaca. Essa resposta pressora da pilocarpina
injetada ip também é atribuída a uma ação central.
A proposta do presente estudo foi investigar os subtipos de receptores
colinérgicos muscarínicos centrais envolvidos na salivação, ingestão de água e nas respostas pressoras induzidas pela injeção ip ou intravenosa (iv) de
pilocarpina em ratos. Adicionalmente, as áreas cerebrais ativadas pela
pilocarpina injetada ip, assim como os subtipos de receptores muscarínicos
centrais envolvidos na ativação das áreas cerebrais foram investigados
utilizando-se a expressão da proteína c-fos. Para tal estudo foram utilizados
ratos Holtzman (250 - 350 gramas) com cânulas de aço inoxidável implantadas
no ventrículo lateral (VL) nos quais foram investigados os efeitos da injeção
prévia no VL de pirenzepina (antagonista muscarínico M1), metoctramina
(antagonista muscarínico M2 e M4), 4-DAMP (antagonista muscarínico M1 e M3)
e tropicamide (antagonista muscarínico M4) sobre a salivação, ingestão de
água e respostas pressoras induzidas pela injeção ip ou iv de pilocarpina (4
µmol/kg de peso corporal). A salivação foi determinada em ratos anestesiados
com ketamina (100 mg/kg de peso corporal) utilizando-se bolas de algodão
previamente pesadas colocadas na cavidade oral durante 7 minutos. A pressão
arterial e freqüência cardíaca foram registradas em ratos não anestesiados
submetidos a canulação prévia da artéria femoral. A expressão de c-fos nas
áreas centrais foi investigada após a injeção ip de pilocarpina sozinha ou
combinada com o pré-tratamento com o antagonista 4-DAMP que se mostrou
mais eficiente em bloquear os efeitos da pilocarpina na salivação, ingestão de
água e respostas cardiovasculares. A salivação induzida pela pilocarpina ip
variou de 476 ± 54 a 718 ± 61 mg/7 min e foi reduzida apenas pelo prétratamento
icv com 4-DAMP (25, 50, 100 e 250 nmol) com variações de 425,13
± 89,73; 376,76 ± 28,01; 261,00 ± 38,28 e 230,85 ± 68,61 mg/7 min,
respectivamente. A resposta dipsogênica induzida pela injeção ip pilocarpina
que variou de 3,2 ± 0,74 a 5,93 ± 1,34 ml/60 min foi reduzida pela injeção icv de 0,1 e 1,0 nmol de pirenzepina (0,77 ± 0,30 and 1,05 ± 0,54 ml/60 min,
respectivamente), 50 nmol de metoctramina (0,89 ± 0,30 ml/60 min) ou 5 e 10
nmol de 4-DAMP (1,43 ± 0,57 e 2,19 ± 0,66 ml/60 min, respectivamente). A
resposta pressora induzida pela pilocarpina iv teve uma variação de 40 ± 5 a
53 ± 4 mmHg e foi reduzida pelo pré-tratamento de 100 nmol de pirenzepina
(9,00±7,00 mmHg) ou 25 e 50 nmol de 4-DAMP (14,00 ± 7,00 e 3,00 ± 6,00
mmHg, respectivamente) injetados no VL.
Após a injeção ip de pilocarpina ocorreu aumento da expressão da proteína fos
no núcleo supra-óptico, mas não em outras áreas prosencefálicas como área
septal lateral (ASL), área septal medial (ASM), núcleo paraventricular (PVN),
núcleo subfornicial (SFO), órgão vasculoso da lamina terminal (OVLT), núcleo
pré-óptico mediano (MnPO). O aumento da expressão de c-fos no núcleo
supra-óptico produzida pela injeção ip de pilocarpina foi de 12,8 ± 2,4 células cfos
positivas/10-2 mm2 e este aumento foi reduzido pelo prévio tratamento com
25 nmol de 4-DAMP (3,26 ± 1,62 células c-fos positivas/10-2 mm2).
Os resultados sugerem que ocorre o envolvimento de receptores
muscarínicos centrais M3 na salivação induzida pela pilocarpina. Os receptores
muscarínicos centrais M1 e M2 estariam envolvidos na ingestão de água e os
receptores centrais M1 estariam envolvidos na resposta pressora. O
envolvimento dos recepores muscarinicos M3 nas respostas dipsogênica e
pressora não é claro devido ao 4-DAMP ser um antagonista para receptores M1
e M3. Sugere-se também que as respostas apresentadas pela injeção de
pilocarpina periférica (4 µmol/kg de peso corporal) seriam decorrência da
ativação do núcleo supra-óptico (SON).
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