Effects of environmental complexity on neurogenesis in the hippocampal dentate gyrus

Introduction. Postnatal neurogenesis in the hippocampal dentate gyrus, can be modulated by numerous determinants, such as hormones, transmitters and stress. Among the factors positively interfering with neurogenesis, the complexity of the environment appears to play a particularly striking role. Adult mice reared in an enriched environment produce more neurons and exhibit better performance in hippocampus-specific learning tasks. While the effects of complex environments on hippocampal neurogenesis are well documented, there is a lack of information on the effects of living under socio-sensory deprivation conditions. Due to the immaturity of rats and mice at birth, studies dealing with the effects of environmental enrichment on hippocampal neurogenesis were carried out in adult animals, i.e. during a period of relatively low rate of neurogenesis. The impact of environment is likely to be more dramatic during the first postnatal weeks, because at this time granule cell production is remarkably higher than at later phases of development. The aim of the present research was to clarify whether and to what extent isolated or enriched rearing conditions affect hippocampal neurogenesis during the early postnatal period, a time window characterized by a high rate of precursor proliferation and to elucidate the mechanisms underlying these effects. The experimental model chosen for this research was the guinea pig, a precocious rodent, which, at 4-5 days of age can be independent from maternal care. Experimental design. Animals were assigned to a standard (control), an isolated, or an enriched environment a few days after birth (P5-P6). On P14-P17 animals received one daily bromodeoxyuridine (BrdU) injection, to label dividing cells, and were sacrificed either on P18, to evaluate cell proliferation or on P45, to evaluate cell survival and differentiation. Methods. Brain sections were processed for BrdU immunhistochemistry, to quantify the new born and surviving cells. The phenotype of the surviving cells was examined by means of confocal microscopy and immunofluorescent double-labeling for BrdU and either a marker of neurons (NeuN) or a marker of astrocytes (GFAP). Apoptotic cell death was examined with the TUNEL method. Serial sections were processed for immunohistochemistry for i) vimentin, a marker of radial glial cells, ii) BDNF (brain-derived neurotrofic factor), a neurotrophin involved in neuron proliferation/survival, iii) PSA-NCAM (the polysialylated form of the neural cell adhesion molecule), a molecule associated with neuronal migration. Total granule cell number in the dentate gyrus was evaluated by stereological methods, in Nissl-stained sections. Results. Effects of isolation. In P18 isolated animals we found a reduced cell proliferation (-35%) compared to controls and a lower expression of BDNF. Though in absolute terms P45 isolated animals had less surviving cells than controls, they showed no differences in survival rate and phenotype percent distribution compared to controls. Evaluation of the absolute number of surviving cells of each phenotype showed that isolated animals had a reduced number of cells with neuronal phenotype than controls. Looking at the location of the new neurons, we found that while in control animals 76% of them had migrated to the granule cell layer, in isolated animals only 55% of the new neurons had reached this layer. Examination of radial glia cells of P18 and P45 animals by vimentin immunohistochemistry showed that in isolated animals radial glia cells were reduced in density and had less and shorter processes. Granule cell count revealed that isolated animals had less granule cells than controls (-32% at P18 and -42% at P45). Effects of enrichment. In P18 enriched animals there was an increase in cell proliferation (+26%) compared to controls and a higher expression of BDNF. Though in both groups there was a decline in the number of BrdU-positive cells by P45, enriched animals had more surviving cells (+63) and a higher survival rate than controls. No differences were found between control and enriched animals in phenotype percent distribution. Evaluation of the absolute number of cells of each phenotype showed that enriched animals had a larger number of cells of each phenotype than controls. Looking at the location of cells of each phenotype we found that enriched animals had more new neurons in the granule cell layer and more astrocytes and cells with undetermined phenotype in the hilus. Enriched animals had a higher expression of PSA-NCAM in the granule cell layer and hilus Vimentin immunohistochemistry showed that in enriched animals radial glia cells were more numerous and had more processes.. Granule cell count revealed that enriched animals had more granule cells than controls (+37% at P18 and +31% at P45). Discussion. Results show that isolation rearing reduces hippocampal cell proliferation but does not affect cell survival, while enriched rearing increases both cell proliferation and cell survival. Changes in the expression of BDNF are likely to contribute to he effects of environment on precursor cell proliferation. The reduction and increase in final number of granule neurons in isolated and enriched animals, respectively, are attributable to the effects of environment on cell proliferation and survival and not to changes in the differentiation program. As radial glia cells play a pivotal role in neuron guidance to the granule cell layer, the reduced number of radial glia cells in isolated animals and the increased number in enriched animals suggests that the size of radial glia population may change dynamically, in order to match changes in neuron production. The high PSA-NCAM expression in enriched animals may concur to favor the survival of the new neurons by facilitating their migration to the granule cell layer. Conclusions. By using a precocious rodent we could demonstrate that isolated/enriched rearing conditions, at a time window during which intense granule cell proliferation takes place, lead to a notable decrease/increase of total granule cell number. The time-course and magnitude of postnatal granule cell production in guinea pigs are more similar to the human and non-human primate condition than in rats and mice. Translation of current data to humans would imply that exposure of children to environments poor/rich of stimuli may have a notably large impact on dentate neurogenesis and, very likely, on hippocampus dependent memory functions.

Il craniofaringioma nel bambino e nell'adolescente. Luci ed ombre durante il follow-up

Introduction. Craniopharyngioma (CF) is a malformation of the hypothalamicpituitary region and it is the most common nonglial cerebral tumor in children with an high overall survival rate. In some case severe endocrinologic and metabolic sequelae may occur during follow up. 50% of patients (pts), in particular those with radical removal of suprasellar lesions, develop intractable hyperphagia and morbid obesity, with dyslypidemia and high cardiovascular risk. We studied the auxological and metabolic features of a series of 29 patients (18 males) treated at a mean age of 7,6 years, followed up in our Centre from 1973 to 2008 with a mean follow up of 8,3 years. Patients features at the onset. 62% of pts showed as first symptoms of disease visual impairment and neurological disturbancies (headache); 34% growth arrest; 24% signs of raised intracranial pressure and 7% diabetes insipidus. Diagnosis. Diagnosis of CF was reached finally by TC or MRI scans which showed endo-suprasellar lesion in 23 cases and endosellar tumour in 6 cases. Treatment and outcome. 25/29 pts underwent surgical removal of CF (19 by transcranial approach and 6 by endoscopic surgery); 4 pts underwent stereotactic surgery as first line therapy. 3 pts underwent local irradiation with yttrium-90, 5 pts post surgery radiotherapy. 45% of pts needed more than one treatment procedure. Results. After CF treatment all patients suffered from 3 or more pituitary hormone deficiencies and diabetes insipidus. They underwent promptly substitutive therapy with corticosteroids, l-thyroxine and desmopressin. In 28/29 pts we found growth hormone (GH) deficiency. 20/28 pts started GH substitutive therapy and 15 pts reached final height(FH) near target height(TH). 8 pts were not GH treated for good growth velocity, even without GH, or for tumour residual. They reached in 2 cases FH over TH showing the already known phenomenon of growth without GH. 38% of patients showed BMI SDS >2 SDS at last assessment, in particular pts not GH treated (BMI 2,5 SDS) are more obese than GH treated (BMI 1,2 SDS). Lipid panel of 16 examined pts showed significative differencies among GH treated (9 pts) and not treated (7 pts) with better profile in GH treated ones for Total Cholesterol/C-HDL and C-LDL/C-HDL. We examined intima media thickness of common carotid arteries in 11 pts. 3/4 not GH treated pts showed ultrasonographic abnormalities: calcifications in 2 and plaque in 1 case. Of them 1 pt was only 12,6 years old and already showed hypothalamic obesity with hyperphagia, high HOMA index and dyslipidemia. In the GH treated group (7) we found calcifications in 1 case and a plaque in another one. GH therapy was started in the young pt with carotid calcifications, with good improvement within 6 months of treatment. 5/29 pts showed hypothalamic obesity, related to hypothalamic damage (type of surgical treatment, endo-suprasellar primitive lesion, recurrences). 48% of patients recurred during follow up ( mean time from treatment: 3 years) and underwent, in some cases up to 4 transcranial surgical treatments. GH seems not to increase recurrence rate since 40% of GH treated recurred vs 66,6% of not GH treated pts. Discussion. Our data show the extereme difficulties that occur during follow up of craniopharyngioma treated patients. GH therapy should be offered to all patients even with good growth velocity after CF treatment, to avoid dislypidemia and reduce cardiovascular risk. The optimal therapy is not completely understood and whether gross tumor removal or partial surgery is the best option remains to be decided only on one patient tumour features and hypothalamic involvement. In conclusion the gold standard treatment of CF remains complete tumour removal, when feasible, or partial resection to preserve hypothalamic function in endosuprasellar large neoplasms.

L’allevamento della sogliola comune (Solea solea L.): riproduzione controllata e nuovi sviluppi di nutrizione e alimentazione in fase larvale e giovanile

In questa tesi sono illustrate alcune sperimentazioni finalizzate alla standardizzazione del ciclo produttivo della sogliola comune (Solea solea) in cattività. E’ stato creato un parco di riproduttori selvatici ed è stata standardizzata la riproduzione ad un livello compatibile con la realtà produttiva del settore. Indagini genetiche di assegnazione parentale hanno evidenziato come alcuni esemplari siano stati predominanti negli accoppiamenti e nel conseguente contributo alla generazione della prole. Ciò ha determinato una diminuzione della variabilità genetica dei discendenti. La composizione quali-quantitativa degli acidi grassi delle uova è stata correlata con la sopravvivenza larvale nel corso di un’intera stagione riproduttiva. Tale composizione non ha subito importanti variazioni su scala temporale e sembra essere stata influenzata dall’alimentazione somministrata ai riproduttori nel periodo precedente alla riproduzione. Le analisi di interazione tra momento riproduttivo e qualità delle uova hanno confermato che è stato possibile ottenere uova di buona qualità in termini di sopravvivenza larvale nel corso di tutta la stagione riproduttiva. Larve di sogliola sono state svezzate precocemente 13 giorni dopo la schiusa riducendo l’impiego di cibo vivo a favore di micro diete commerciali. Tale svezzamento ha ridotto le performance di accrescimento, ma non la sopravvivenza e lo sviluppo della metamorfosi quando comparati ad un trattamento standard. La riduzione del cibo vivo ha ottimizzato i costi di produzione e migliorato l’igiene in vasca. L’ontogenesi di precursori di enzimi digestivi è stata determinata tramite PCR quantitativa. I risultati di espressione di tripsinogeno, chimotripsinogeno e amilasi hanno mostrato come tali enzimi rivestano un ruolo chiave nei processi digestivi delle prime fasi larvali. Esemplari giovanili hanno ottenuto un significativo maggiore indice di accrescimento e migliore indice di conversione quando alimentati con diete sperimentali contenenti un elevato tenore proteico. Un aumento dell’incidenza di vacuoli lipidici a livello epatico è stato osservato all’aumentare del tenore proteico della dieta.

La neoangiogenesi nel reimpianto autologo di tessuto ovarico in pazienti a rischio di fallimento ovarico precoce: ottimizzazione dei metodi di crioconservazione di corticle ovarica

Introduzione L’efficacia dei chemio/radioterapici ha aumentato notevolmente l’aspettativa di vita delle pazienti oncologiche, tuttavia, questi trattamenti possono compromettere la funzionalità ovarica. La crioconservazione di tessuto ovarico, con il successivo reimpianto, ha lo scopo di preservare la fertilità delle pazienti a rischio di fallimento ovarico precoce. Scopo dello studio Definire la migliore procedura di crioconservazione e reimpianto in grado di ottenere la neovascolarizzazione del tessuto reimpiantato nel minor tempo possibile al fine di diminuire la perdita follicolare causata dall’ischemia durante la procedura. Materiali e metodi Per ciascuna paziente (3) le biopsie ovariche, sono state prelevate laparoscopicamente e crioconservate secondo il protocollo di congelamento lento/scongelamento rapido. Campioni di corticale ovarica sono stati processati per l’analisi istologica, ultrastrutturale, immuistochimica e confocale per valutare la preservazione morfologiaca del tessuto. Le fettine di corticale ovarica sono state scongelate e reimpiantate ortotopicamente (2), nelle ovaia e in due tasche peritoneali, o eterotopicamente (1), in due tasche create nel sottocute sovrapubico. Risultati Le analisi di microscopia hanno mostrato il mantenimento di una discreta morfologia dello stroma, e dei vasi criopreservati e un lieve ma non significativo danneggiamento dei follicoli scongelati. Tutte le pazienti hanno mostrato la ripresa della funzionalità endocrina rispettivamente dopo 2/4 mesi dal reimpianto. Il color-doppler, inoltre ha rivelato un significativo aumento della vascolarizzazione ovarica rispetto alla quasi totale assenza di vascolarizzazione prima del reimpianto, quando le pazienti mostravano una conclamata menopausa. Conclusioni Lo studio ha confermato la ripresa della vascolarizzazione dell’ovaio in seguito a reimpianto avascolare di fettine di corticale, senza l’impiego di fattori esogeni o meccanici aggiuntivi, in tempi concordanti con i dati della letteratura. I risultati sono incoraggianti e l’avanzare degli studi e della ricerca potranno contribuire allo sviluppo di nuove metodologie di reimpianto che possano avere un successo clinico ed una sicurezza superiori a quelle finora ottenute.

Recupero della funzione renale in pazienti con acute kidney injury (AKI) sottoposti a terapia sostitutiva renale

L’insufficienza renale acuta(AKI) grave che richiede terapia sostitutiva, è una complicanza frequente nelle unità di terapia intensiva(UTI) e rappresenta un fattore di rischio indipendente di mortalità. Scopo dello studio é stato valutare prospetticamente, in pazienti “critici” sottoposti a terapie sostitutive renali continue(CRRT) per IRA post cardiochirurgia, la prevalenza ed il significato prognostico del recupero della funzione renale(RFR). Pazienti e Metodi:Pazienti(pz) con AKI dopo intervento di cardiochirurgia elettivo o in emergenza con disfunzione di due o più organi trattati con CRRT. Risultati:Dal 1996 al 2011, 266 pz (M 195,F 71, età 65.5±11.3aa) sono stati trattati con CRRT. Tipo di intervento: CABG(27.6%), dissecazione aortica(33%), sostituzione valvolare(21.1%), CABG+sostituzione valvolare(12.6%), altro(5.7%). Parametri all’inizio del trattamento: BUN 86.1±39.4, creatininemia(Cr) 3.96±1.86mg/dL, PAM 72.4±13.6mmHg, APACHE II score 30.7±6.1, SOFAscore 13.7±3. RIFLE: Risk (11%), Injury (31.4%), Failure (57.6%). AKI oligurica (72.2%), ventilazione meccanica (93.2%), inotropi (84.5%). La sopravvivenza a 30 gg ed alla dimissione è stata del 54.2% e del 37.1%. La sopravvivenza per stratificazione APACHE II: <24=85.1 e 66%, 25-29=63.5 e 48.1%, 30-34=51.8 e 31.8%, >34=31.6 e 17.7%. RFR ha consentito l’interruzione della CRRT nel 87.8% (86/98) dei survivors (Cr 1.4±0.6mg/dL) e nel 14.5% (24/166) dei nonsurvivors (Cr 2.2±0.9mg/dL) con un recupero totale del 41.4%. RFR è stato osservato nel 59.5% (44/74) dei pz non oligurici e nel 34.4% dei pz oligurici (66/192). La distribuzione dei pz sulla base dei tempi di RFR è stata:<8=38.2%, 8-14=20.9%, 15-21=11.8%, 22-28=10.9%, >28=18.2%. All’analisi multivariata, l’oliguria, l’età e il CV-SOFA a 7gg dall’inizio della CRRT si sono dimostrati fattori prognostici sfavorevoli su RFR(>21gg). RFR si associa ad una sopravvivenza elevata(78.2%). Conclusioni:RFR significativamente piu frequente nei pz non oligurici si associa ad una sopravvivenza alla dimissione piu elevata. La distribuzione dei pz in rapporto ad APACHE II e SOFAscore dimostra che la sopravvivenza e RFR sono strettamente legati alla gravità della patologia.

Tumori misti epatocolangiocellulari su cirrosi: Aspetti diagnostici e caratteristiche clinico-demografiche

Nel tumore combinato epatocolangiocellulare (CHC) le componenti epatocitarie e colangiocitarie sono entrambe presenti. Obiettivo: valutare gli aspetti diagnostici radiologici e caratteristiche clinico-demografiche del CHC su cirrosi. Raccolti pazienti con CHC su cirrosi afferenti a due centri del Nord Italia (Bologna, S. Orsola-Malpighi e Milano,IRCCS Ca’ Granda Maggiore Hospital) tra 2003-2013, con diagnosi istologica di CHC. FASE 1:confronto tra ecografia con mdc (CEUS), TC cmdc e RM cmdc nella diagnosi e caratterizzazione dei noduli di CHC. Casistica di 35 pazienti e 37 noduli (due recidive CHC incluse). Mediana delle dimensioni: 25 mm. Non si è identificato un pattern contrastografico patognomonico per CHC. Pattern di enhancement arterioso ad anello periferico, suggestivo per forma colangiocitaria, atipico per HCC, presente nel 26%,50%,29% dei noduli a CEUS,TC,RM. La CEUS avrebbe portato a una errata diagnosi di HCC tipico in un numero maggiore di casi (48%) vs TC(15%,p=0.005), e RM(18%,p=0.080).L’indicazione della malignità del nodulo (presenza di wash-out dopo enhancement arterioso), era fornita con maggiore accuratezza da parte della CEUS(78%), vs TC (24%,p<0.0001) e RM(29%,p=0.002). FASE 2:analisi degli aspetti clinico-laboratoristici e prognostici del CHC e confronto tramite match 1:2 con HCC su cirrosi (36 CHC,72 HCC). Nel CHC correlano positivamente con sopravvivenza le terapie “curative” (trapianto, resezione chirurgica, terapie ablative percutanee a radiofrequenza/ alcolizzazione), stadio precoce alla diagnosi, dimensioni e essere in sorveglianza per diagnosi precoce di HCC. Correlano indipendentemente con sopravvivenza stadio precoce di malattia (unifocale, ≤ 2 cm) e essere in programma di sorveglianza(multivariata). Sopravvivenze del CHC sovrapponibili al gruppo HCC a 1 anno, e lievemente inferiori a 3/5 anni (81%, 39%, 21% vs 83%, 59% e 40%,p=0.78,p=0.080 e p=0.14). Sopravvivenza mediana per CHC (2.36 anni) inferiore vs HCC (4.09 anni) pur senza significatività statistica.