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Cytokine-induced enhancement of calcium-dependent glutamate release from astrocytes mediated by nitric oxide.

Department of Biological Science, Graduate School of Science, Osaka Prefecture University, 1-1 Gakuen-cho, Naka-ku, Sakai, Osaka, Japan.
Neuroscience Letters (Impact Factor: 2.06). 03/2008; 432(3):232-6. DOI: 10.1016/j.neulet.2007.12.047
Source: PubMed

ABSTRACT Cytokines are produced in the central nervous system (CNS) and exhibit various effects on neurons, microglia, and astrocytes. Astrocytes can release chemical transmitters, including glutamate, in a calcium-dependent manner, which may mediate communication between neurons and astrocytes. To date, no studies have been conducted on the effects of cytokines on calcium-dependent glutamate release from astrocytes. Here, we studied the effects of cytokines on calcium-dependent glutamate release. Cytokines enhanced glutamate release and induced the expression of inducible nitric oxide synthase (iNOS) and the production of nitric oxide (NO). The inhibition of iNOS eliminated the cytokine-induced enhancement of glutamate release, and treatment with a NO donor, even in the absence of cytokines, increased glutamate release. Thus, cytokines enhance glutamate release, and this enhancement is mediated by NO.

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    Psychosomatic Medicine 01/2002; 64(4):692-693. DOI:10.1097/00006842-200207000-00021 · 4.09 Impact Factor
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    ABSTRACT: Many patients with systemic immune-inflammatory and neuro-inflammatory disorders, including depression, rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus, Sjögren's disease, cancer, cardiovascular disorder, Parkinson's disease, multiple sclerosis, stroke, and chronic fatigue syndrome/myalgic encephalomyelitis, endure pathological levels of fatigue. The aim of this narrative review is to delineate the wide array of pathways that may underpin the incapacitating fatigue occurring in systemic and neuro-inflammatory disorders. A wide array of immune, inflammatory, oxidative and nitrosative stress (O&NS), bioenergetic, and neurophysiological abnormalities are involved in the etiopathology of these disease states and may underpin the incapacitating fatigue that accompanies these disorders. This range of abnormalities comprises: increased levels of pro-inflammatory cytokines, e.g., interleukin-1 (IL-1), IL-6, tumor necrosis factor (TNF) α and interferon (IFN) α; O&NS-induced muscle fatigue; activation of the Toll-Like Receptor Cycle through pathogen-associated (PAMPs) and damage-associated (DAMPs) molecular patterns, including heat shock proteins; altered glutaminergic and dopaminergic neurotransmission; mitochondrial dysfunctions; and O&NS-induced defects in the sodium-potassium pump. Fatigue is also associated with altered activities in specific brain regions and muscle pathology, such as reductions in maximum voluntary muscle force, downregulation of the mitochondrial biogenesis master gene peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha, a shift to glycolysis and buildup of toxic metabolites within myocytes. As such, both mental and physical fatigue, which frequently accompany immune-inflammatory and neuro-inflammatory disorders, are the consequence of interactions between multiple systemic and central pathways.
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    ABSTRACT: El reconocimiento de que la inflamación podría representar un mecanismo habitual de las enfermedades se ha extendido hasta incluir los trastornos neuropsiquiátricos y, entre ellos, la depresión mayor. En pacientes con la enfermedad se observa un aumento de los biomarcadores inflamatorios en sangre periférica, incluidas las citocinas inflamatorias, que se ha demostrado que acceden al cerebro e interaccionan con prácticamente todas las esferas fisiopatológicas conocidas por participar en la depresión, incluido el metabolismo de los neurotransmisores, la función neuroendocrina y la plasticidad neural. De hecho, se cree que la activación de las vías inflamatorias dentro del cerebro contribuye a la confluencia de la disminución del soporte neurotrófico y la alteración de la liberación/recaptación de glutamato, al igual que el estrés oxidativo, lo que da lugar a una excitotoxicidad y la pérdida de los elementos gliales, lo que coincide con los hallazgos neuroanatomopatológicos que caracterizan los trastornos depresivos. Evidencian adicionalmente la relación entre inflamación y depresión los datos que demuestran que el estrés psicosocial, un precipitante bien conocido de los trastornos del humor, es capaz de estimular las moléculas de señalización inflamatoria, incluido el factor nuclear kappa B, en parte, a través de la activación de las vías eferentes del sistema nervioso simpático. Es interesante destacar el hallazgo de que los pacientes deprimidos con un aumento de los biomarcadores inflamatorios tienen más probabilidades de manifestar resistencia al tratamiento, y, en diversos estudios, el tratamiento antidepresivo se ha asociado con una disminución de las respuestas inflamatorias. Por último, los datos preliminares procedentes de pacientes con procesos inflamatorios, al igual que de pacientes deprimidos sin antecedentes patológicos, sugieren que la inhibición de las citocinas proinflamatorias o sus vías de señalización podría mejorar el humor depresivo y aumentar la respuesta al tratamiento con fármacos antidepresivos convencionales. Las implicaciones translacionales de estos hallazgos incluyen la oportunidad exclusiva de identificar las poblaciones pertinentes de pacientes, aplicar tratamientos inmunodirigidos y, además de la conducta, monitorizar la eficacia terapéutica a nivel del sistema inmunitario.
    04/2010; 17(2):71-80. DOI:10.1016/j.psiq.2010.04.001