Effects of aging over nitrergic system in human basal nuclei

O óxido nítrico (NO) é uma molécula gasosa descrita recentemente, com implicações sobre uma vasta quantidade de processos fisiológicos, incluindo transmissão de sinais no sistema nervoso central (SNC). A sinalização nervosa mediada pelo NO ocorre por meios extrassinápticos, na chamada neurotransmissão por volume. Há evidências de que o NO seja um importante fator de modulação no controle da motricidade. A presença de neurônios que produzem NO já foi descrita em várias espécies, e estruturas ligadas ao controle do movimento como os núcleos da base (NNBB) contêm células nitrérgicas em quantidades variadas. Não se conhece os efeitos do processo de envelhecimento sobre a estrutura e função destes neurônios produtores de NO. O objetivo geral deste estudo foi investigar se o envelhecimento provoca alterações nos neurônios nitrérgicos presentes nos NNBB do encéfalo humano. Além disso, busca agregar mais conhecimento a aspectos morfológicos e de distribuição das células que compõem o sistema nitrérgico nos NNBB em humanos. As amostras de estriado (caudado e putâmen), globos pálidos (GP), núcleo subtalâmico (NST), substância negra (SN) e núcleo pedunculopontino (NPP) de 20 indivíduos sem doenças neurológicas e psiquiátricas foram submetidas à avaliação histológica em secções, coradas por técnicas que localizam neurônios que expressam NO, como a histoquímica para NADPH-diaforase (NADPHd) e à imunohistoquímica para sintase do NO neuronal (nNOS), e parâmetros de densidade neuronal e morfometria foram comparados entre indivíduos adultos jovens e idosos. Análises de densidade neuronal e morfometria entre subdivisões topográficas e funcionais também foram realizadas. Foi visto que o envelhecimento não provoca modificações na densidade neuronal e morfometria nitrérgica nos NNBB em humanos. Adicionalmente, o trabalho mostrou que: (I) as regiões mais posteriores do estriado se destacaram por apresentarem uma elevada densidade neuronal, associada a neurônios menores, em comparação com as regiões mais anteriores; (II) as porções do estriado ligadas ao córtex límbico apresentam maiores densidades neuronais; (III) o NST é uma região em que cerca de 90% de seus neurônios expressam NO, e suas características morfológicas sugerem que estas células coexpressem glutamato; (IV) o NPP é extensamente povoado por neurônios nitrérgicos, principalmente no nível do colículo inferior; (V) a presença de células NO-positivas é preponderante nas lâminas medulares de ambos GP, porém notamos maior concentração de células nitrérgicas no GPi; (VI) não foi detectada presença de neurônios quem contém NO na SN. Nossos resultados mostram que há uma presença maciça de neurônios que expressam NO em núcleos-chaves envolvidos com processamento motor corticobasal, como o NST, o estriado e o NPP, sugerindo que a neurotransmissão nitrérgica seja peça fundamental da fisiologia dos NNBB, portanto, com considerável potencial terapêutico nas doenças que afetam estas estruturas.The nitric oxide (NO) is a gaseous molecule recently described, with a role on several physiologic processes, including signal transmission in central nervous system (CNS). The NO-mediated brain signaling occurs by extrasynaptic mode, called volume transmission. There are evidences supporting the NO as a major neurotransmitter involved on motor control modulation. The presence of NO neurons was described in many species, and movement-related structures, as the basal nuclei (BN), also contains variable densities of nitrergic cells. It is unknown the effect of aging over the structure and function of these NO neurons. The objective of the study is to investigate if the aging causes abnormalities on human BN nitrergic neurons. Furthermore, we aimed to explore distribution and morphologic features of these cells in BN. The samples of striatum (caudate and putamen), globus pallidum (GP), subthalamic nucleus (STN), substantia nigra (SN) and pedunculopontine nucleus (PPN) of 20 human brains from subjects without neurologic or psychiatric disases were processed for histologic analysis, stained by 2 techniques which localizes NO neurons: histochemistry for NADPH-diaphorase (NADPHd) and immunohistochemistry for neuronal NO synthase (nNOS); the neuronal density and morphometric parameters were compared between young adults and aged subjects. The neuronal density and morphometric analysis between striatal and subthalamic topographic / functional subdivisions were also performed. Our data showed that aging does not change the neuronal density or morphometric parameters of nitrergic neurons in human BN. Additionally, other results were found: (I) the most posterior regions of striatum have a higher neuronal density and smaller neurons than the most anterior regions of this nucleus; (II) the limbic cortex-associated areas of striatum have higher neuronal density than others functional subdivisions; (III) the STN is a region in which about 90% of its neurons expresses NO, and its morphologic features suggest these neurons coexpress glutamate; (IV) the PPN has a massive nitrergic neuronal density, mostly in the inferior colliculus level; (V) in GP, there is a marked presence of NO neurons in laminae medullaris, and the internal GP has more NO-positive cells than the external GP; (VI) nitrergic neurons were not detected in SN. Our results showed a remarkable presence of neurons expressing NO in nuclei essential for motor corticobasal processing (striatum, STN, PPN), suggesting that the nitrergic neurotransmission has a fundamental role in BN physiology, therefore, with great therapeutic potential in diseases involving these structures