Aspetti ipnici e vegetativi dell'inibizione del controllo nervoso centrale della termogenesi nel ratto
Hypnic and vegetative aspects of the inhibition of central nervous control of thermogenesis in the rat
Creators: name: Mastrotto, Marco <1981>
Publisher: name: Alma Mater Studiorum - Università di Bologna
Year: 2012
Subjects: BIO/09 Fisiologia

description: La possibilità di indurre stati ipotermici ed ipometabolici come il torpore o l’ibernazione in animali non ibernanti può avere dei risvolti utili nella pratica medica, in quanto permetterebbe di trarre vantaggio dagli effetti benefici dell’ipotermia senza gli effetti compensatori negativi causati dalla risposta omeostatica dell’organismo.
Con questo lavoro vogliamo proporre un nuovo approccio, che coinvolge il blocco farmacologico dell’attività dei neuroni nel bulbo rostroventromediale (RVMM), un nucleo troncoencefalico che si è rivelato essere uno snodo chiave nella regolazione della termogenesi attraverso il controllo dell’attività del tessuto adiposo bruno, della vasomozione cutanea e del cuore. Nel nostro esperimento, sei iniezioni consecutive del agonista GABAA muscimolo nel RVMM, inducono uno stato reversibile di profonda ipotermia (21°C al Nadir) in ratti esposti ad una temperatura ambientale di 15°C.
Lo stato ipotermico/ipomentabolico prodotto dall’inibizione dei neuroni del RVMM mostra forti similitudini col torpore naturale, anche per quanto concerne le modificazioni elettroencefalografiche osservate durante e dopo la procedura. Come negli ibernati naturali, nei ratti cui viene inibito il controllo della termogenesi si osserva uno spostamento verso le regioni lente delle spettro di tutte le frequenze dello spettro EEG durante l’ipotermia, ed un forte incremento dello spettro EEG dopo il ritorno alla normotermia, in particolare della banda Delta (0,5-4Hz) durante il sonno NREM.
Per concludere, questi risultati dimostrano che l’inibizione farmacologica selettiva di un nucleo troncoencefalico chiave nel controllo della termogenesi è sufficiente per indurre uno stato di psuedo-torpore nel ratto, una specie che non presenta stati di torpore spontaneo. Un approccio di questo tipo può aprire nuove prospettive per l’utilizzo in ambito medico dell’ipotermia.
description: The possibility to mimic hypomethabolic and hypothermic states like torpor or hibernation in non-hibernating animals may be useful in medical practice since the beneficial effects of deep hypothermia could be obtained without the concomitant elicitation of adverse autonomic compensatory responses. Until now, tentatives of induction of such states have been focused on the inhibition of cellular metabolism at systemic level but worked only in animals already able to enter torpor.
Here we show a new approach, that involves the pharmacological blockade of the activity of the neurons within the Rostral Ventromedia Medulla (RVMM),  a brainstem area that has been shown to be a key thermogenetic relay that controls the brown adipose tissue, the cutaneous blood vessels and the heart. In our experiment, six consecutive injections, aimed to block the thermogenetic drive by the activation of the GABAA receptors in RVMM neurons, induced a reversible deep hypothermia (21°C at nadir) state in free behaving rats exposed to 15°C ambient temperature.
The hypothermic/hypometabolic state produced by prolonged inhibition of RVMM neurons strongly resembles the naturally occurring torpor, even in the EEG changes observed during and after the procedure. Like animals that spontaneously show hibernation or torpor, rats with the thermogentic drive blocked show a left-shift of all the EEG frequencies during the hypothermia, and a strong increase in EEG power spectrum after the return to thermoneutrality, in particular in the EEG Delta band (0.5-4.0 Hz) during NREM sleep.
In conclusion, these results show that the selective pharmacological inhibition of a key brainstem area of the cold-defence pathway is sufficient in inducing a topor-like state in the rat, a species that does not enter torpor spontaneously. Such an approach may open new perspectives in the use of deep hypothermia in several medical conditions.