Rapid death and regeneration of NKT cells in anti-CD3epsilon- or IL-12-treated mice: a major role for bone marrow in NKT cell homeostasis.

Natural killer T (NKT) cells express a T cell receptor (TCR) and markers common to NK cells, including NK1.1. In vivo, NKT cells are triggered by anti-CD3epsilon MAb to rapidly produce large amounts of IL-4 and by IL-12 to reject tumors. We show here that anti-CD3epsilon MAb treatment rapidly depletes the liver (and partially the spleen) of NKT cells and that homeostasis is achieved 1 to 2 days later via NKT cell proliferation that occurs mainly in bone marrow. Similar results were obtained in mice treated with IL-12. Collectively, our data demonstrate that peripheral NKT cells are highly sensitive to activation-induced cell death and that bone marrow plays a major role in restoring NKT cell homeostasis.

Temporal changes in the expression and distribution of adhesion molecules during liver development and regeneration

We have compared by immunocytochemistry and immunoblotting the expression and distribution of adhesion molecules participating in cell-matrix and cell-cell interactions during embryonic development and regeneration of rat liver. Fibronectin and the fibronectin receptor, integrin alpha 5 beta 1, were distributed pericellularly and expressed at a steady level during development from the 16th day of gestation and in neonate and adult liver. AGp110, a nonintegrin fibronectin receptor was first detected on the 17th day of gestation in a similar, nonpolarized distribution on parenchymal cell surfaces. At that stage of development haemopoiesis is at a peak in rat liver and fibronectin and receptors alpha 5 beta 1 and AGp110 were prominent on the surface of blood cell precursors. During the last 2 d of gestation (20th and 21st day) hepatocytes assembled around lumina. AGp110 was initially depolarized on the surface of these acinar cells but then confined to the lumen and to newly-formed bile canaliculi. At birth, a marked increase occurred in the canalicular expression of AGp110 and in the branching of the canalicular network. Simultaneously, there was enhanced expression of ZO-1, a protein component of tight junctions. On the second day postpartum, presence of AGp110 and of protein constituents of desmosomes and intermediate junctions, DGI and E-cadherin, respectively, was notably enhanced in cellular fractions insoluble in nonionic detergents, presumably signifying linkage of AGp110 with the cytoskeleton and assembly of desmosomal and intermediate junctions. During liver regeneration after partial hepatectomy, AGp110 remained confined to apical surfaces, indicating a preservation of basic polarity in parenchymal cells. A decrease in the extent and continuity of the canalicular network occurred in proliferating parenchyma, starting 24 h after resection in areas close to the terminal afferent blood supply of portal veins and spreading to the rest of the liver within the next 24 h. Distinct acinar structures, similar to the ones in prenatal liver, appeared at 72 h after hepatectomy. Restoration of the normal branching of the biliary tree commenced at 72 h. At 7 d postoperatively acinar formation declined and one-cell-thick hepatic plates, as in normal liver, were observed.

Auditory Neurons with Transitory Axons to Visual Areas Form Short Permanent Projections.

The kitten's auditory cortex (including the first and second auditory fields AI and AII) is known to send transient axons to either ipsi- or contralateral visual areas 17 and 18. By the end of the first postnatal month the transitory axons, but not their neurons of origin, are eliminated. Here we investigated where these neurons project after the elimination of the transitory axon. Eighteen kittens received early (postnatal day (pd) 2 - 5) injections of long lasting retrograde fluorescent traces in visual areas 17 and 18 and late (pd 35 - 64) injections of other retrograde fluorescent tracers in either hemisphere, mostly in areas known to receive projections from AI and AII in the adult cat. The middle ectosylvian gyrus was analysed for double-labelled neurons in the region corresponding approximately to AI and AII. Late injections in the contralateral (to the analysed AI, AII) hemisphere including all of the known auditory areas, as well as some visual and 'association' areas, did not relabel neurons which had had transient projections to either ipsi- or contralateral visual areas 17 - 18. Thus, AI and AII neurons after eliminating their transient juvenile projections to visual areas 17 and 18 do not project to the other hemisphere. In contrast, relabelling was obtained with late injections in several locations in the ipsilateral hemisphere; it was expressed as per cent of the population labelled by the early injections. Few neurons (0 - 2.5%) were relabelled by large injections in the caudal part of the posterior ectosylvian gyrus and the adjacent posterior suprasylvian sulcus (areas DP, P, VP). Multiple injections in the middle ectosylvian gyrus relabelled a considerably larger percentage of neurons (13%). Single small injections in the middle ectosylvian gyrus (areas AI, AII), the caudal part of the anterior ectosylvian gyrus and the rostral part of the posterior ectosylvian gyrus relabelled 3.1 - 7.0% of neurons. These neurons were generally near (<2.0 mm) the outer border of the late injection sites. Neurons with transient projections to ipsi- or contralateral visual areas 17 and 18 were relabelled in similar proportions by late injections at any given location. Thus, AI or AII neurons which send a transitory axon to ipsi- or contralateral visual areas 17 and 18 are most likely to form short permanent cortical connections. In that respect, they are similar to medial area 17 neurons that form transitory callosal axons and short permanent axons to ipsilateral visual areas 17 and 18.

Impact of regeneration method on stand structure prior to first thinning

Summary

Forest regeneration on nutrient-poor peatlands: effects of fertilization, mounding and sowing

Summary

Nuclear triiodothyronine receptor expression is regulated by axon-Schwann cell contact.

Thyroid hormones, which play an important role in the development and regeneration of the nervous system, require the presence of specific nuclear T3 receptors (NT3R). In this study we provide evidence that NT3R expression by Schwann cells was up-regulated in response to a loss of axonal contact in vitro and in vivo. In dorsal root ganglia explant cultures, Schwann cells which accompanied axons (nerve fibres) were devoid of NT3R. When Schwann cells were orphaned from axon contact by axon transection, all the nuclei of these cells displayed NT3R immunoreactivity. Similar results were obtained in situ; in adult rat sciatic nerve, Schwann cells which ensheathed healthy axons never expressed NT3R immunoreactivity. After sciatic nerve transection in vivo the nuclei of Schwann cells deprived of axonal contact displayed a clear NT3R immunoreaction.

Gtdap-1 and the role of autophagy during planarian regeneration and starvation

Planarians have been established as an ideal model organism for stem cell research and regeneration. Planarian regeneration and homeostasis require an exquisite balancing act between cell death and cell proliferation as new tissues are made (epimorphosis) and existing tissues remodeled (morphallaxis). Some of the genes and mechanisms that control cell proliferation and pattern formation are known. However, studies about cell death during remodeling are few and far between. We have studied the gene Gtdap-1, the planarian ortholog of human death-associated protein-1 or DAP-1. DAP-1 together with DAP-kinase has been identified as a positive mediator of programmed cell death induced by gamma-interferon in HeLa cells. We have found that the gene functions at the interface between autophagy and cell death in the remodeling of the organism that occurs during regeneration and starvation in sexual and asexual races of planarians. Our data suggest that autophagy of existing cells may be essential to fuel the continued proliferation and differentiation of stem cells by providing the necessary energy and building blocks to neoblasts.

The effect of regular collection of Drosera rotundifolia in natural peatlands in Finland: plant density, yield and regeneration

Tiivistelmä

Qualitative and quantitative analysis of thalamo-cortical axons in the somatosensory cortex of normal and barrelless mice

Résumé Les rongeurs utilisent leurs moustaches (vibrisses) pour explorer le milieu environnant. Chaque moustache est mue par un système des muscles. Les récepteurs situés à sa base transmettent les informations au système nerveux central. La transmission vers l'écorce se fait via trois neurones de relais qui se trouvent au niveau du ganglion trigéminé, du tronc cérébral et du thalamus. La représentation corticale d'une vibrisse est une concentration des axones thalamo-corticaux (ATC) autour desquelles s'organisent leurs cibles, les cellules de la couche IV. La structure peut être identifiée histologiquement en coupes tangentielles et porte le nom de « barrel » (« tonneau »). Cette correspondance vibrisse - barrel fait de ce système un model idéal pour étudier l'influence de l'activité périphérique sur l'établissement et le maintien des cartes somatotopiques. Notre laboratoire dispose d'une souche de souris qui a subi une mutation spontanée pour le gène codant l'adenylyl cyclase I (ACI). Cette enzyme membranaire catalyse la formation de l'AMPc et joue un rôle important dans le guidage axonal, la libération des neurotransmetteurs et l'intégration des signaux postsynaptiques. Nous avons démontré dans un premier temps que cette souris adulte ne développe pas de barrels. Cela est dû à un manque d'organisation des ATC et aussi des cellules de la couche IV. De plus, les résultats électrophysiologiques montrent que les informations venant des vibrisses adjacentes ne sont pas intégrées d'une manière normale. Dans ce travail de thèse, j'ai analysé la morphologie des ATC révélés individuellement avec de la biocytine. L'analyse quantitative des ATC a mis en évidence les points suivants: 1. Les axones de la souris normale (NOR) quittent le thalamus, traversent la capsule interne et la substance blanche sous-corticale et pénètrent dans le cortex somato-sensoriel primaire. A l'intérieur de l'écorce ils traversent au maximum 3 colonnes corticales adjacentes dont une contient le barrel cible. En passant à travers les couches VI et V, ces axones arborisent et convergent progressivement vers le barrel dans lequel ils forment une riche arborisation. Un petit nombre des branches « errantes », pleines de boutons synaptiques, pénètrent dans les barrels voisins. Deux axones NOR provenant de corps cellulaires très proches dans le thalamus peuvent avoir un cheminement très divergent lors de la traversée de la capsule interne et de la substance blanche sous-corticale mais, à leur entrée dans le cortex, ils sont distants d'au maximum 2 colonnes corticales de la colonne qui contient le barrel cible et ils convergent progressivement vers ce barrel. 2. Les axones de la souris mutante (BRL) ont le même trajet sous-cortical que les axones NOR, mais leur entrée dans le cortex somato-sensoriel primaire est aléatoire. A l'interface entre la substance blanche sous-corticale et le cortex, l'axone principal se divise rapidement en troncs axonaux qui traversent les couches VI et V d'une manière divergente pour arriver dans la couche IV. Cela contraste beaucoup avec la trajectoire des NOR qui convergent graduellement vers leur barrel cible. Le nombre de branches radiales que les axones BRL utilisent pour entrer dans le cortex et dans la couche IV est double par rapport aux axones NOR. Parmi ces branches, seules quelques-unes donnent des arborisations, les autres ne sont pas développées et leur morphologie est semblable à celle des branches formées par les axones de la souris normale lors du développement. Deux axones BRL issus de corps cellulaires proches dans le thalamus peuvent avoir une trajectoire très divergente jusqu'à leur entrée dans la couche IV, mais à ce niveau ils sont réorientés pour se retrouver et faire un nombre maximal de branches et boutons synaptiques dans la même région corticale. Dans un cas extrême, un des axones observés est entré dans le cortex à la limite entre l'aire somatosensorielle primaire et secondaire et a parcouru une distance de 2 mm pour retrouver son partenaire thalamique et donner avec celui-ci un nombre maximal de branches dans la même région de la couche IV. 3. Les mesures quantitatives ont montré que les arborisations corticales des axones NOR ont une longueur moyenne de 18mm et sont formées par 200 segments qui portent 1200 boutons synaptiques. Par rapport à la souris NOR, les axones BRL ont en moyenne la même longueur, le même nombre de segments et boutons synaptiques, mais donnent deux fois plus de branches radiales. La surface tangentielle occupée par les arborisations BRL dans la couche IV est 2 fois plus grande que celle des NOR. Cela signifie que les 1000 boutons synaptiques qui caractérisent les arborisations NOR et BRL dans la couche IV sont disséminés sur une surface tangentielle double chez les derniers, et donc que la densité des boutons par unité de surface corticale est en moyenne plus faible. En effet, l'augmentation de la surface corticale tangentielle des BRL est due aux surfaces de faible et moyenne densité synaptique (0 - 8 boutons / 400pn2) qui augmentent 2 fois tandis que les surfaces de haute densité synaptiques (8 - 64 boutons / 4001.tm2) sont les mêmes. Nous émettons l'hypothèse selon laquelle, durant le développement, les ATC de la souris BRL divergent et forment un nombre exubérant de branches. Grâce à cette divergence et aux branches supranuméraires, ils trouvent l'endroit de l'écorce où se trouvent leurs voisins thalamiques et arborisent abondamment dans cette région. Cependant, le déficit en AGI ne leurs permet pas par la suite, sous influence de l'activité périphérique, de retirer les branches qui se trouvent dans les endroits inappropriés de l'écorce, avec de possibles conséquences sur la discrimination tactile.

Optimization and regeneration kinetics of lymphatic-specific photodynamic therapy in the mouse dermis.

Lymphatic vessels transport fluid, antigens, and immune cells to the lymph nodes to orchestrate adaptive immunity and maintain peripheral tolerance. Lymphangiogenesis has been associated with inflammation, cancer metastasis, autoimmunity, tolerance and transplant rejection, and thus, targeted lymphatic ablation is a potential therapeutic strategy for treating or preventing such events. Here we define conditions that lead to specific and local closure of the lymphatic vasculature using photodynamic therapy (PDT). Lymphatic-specific PDT was performed by irradiation of the photosensitizer verteporfin that effectively accumulates within collecting lymphatic vessels after local intradermal injection. We found that anti-lymphatic PDT induced necrosis of endothelial cells and pericytes, which preceded the functional occlusion of lymphatic collectors. This was specific to lymphatic vessels at low verteporfin dose, while higher doses also affected local blood vessels. In contrast, light dose (fluence) did not affect blood vessel perfusion, but did affect regeneration time of occluded lymphatic vessels. Lymphatic vessels eventually regenerated by recanalization of blocked collectors, with a characteristic hyperplasia of peri-lymphatic smooth muscle cells. The restoration of lymphatic function occurred with minimal remodeling of non-lymphatic tissue. Thus, anti-lymphatic PDT allows control of lymphatic ablation and regeneration by alteration of light fluence and photosensitizer dose.

The role of NFI-C liver regeneration and its potential function as a general regulator of regenerative processes

Collectively, research aimed to understand the regeneration of certain tissues has unveiled the existence of common key regulators. Knockout studies of the murine Nuclear Factor I-C (NFI-C) transcription factor revealed a misregulation of growth factor signaling, in particular that of transforming growth factor ß-1 (TGF-ßl), which led to alterations of skin wound healing and the growth of its appendages, suggesting it may be a general regulator of regenerative processes. We sought to investigate this further by determining whether NFI-C played a role in liver regeneration. Liver regeneration following two-thirds removal of the liver by partial hepatectomy (PH) is a well-established regenerative model whereby changes elicited in hepatocytes following injury lead to a rapid, phased proliferation. However, mechanisms controlling the action of liver proliferative factors such as transforming growth factor-ßl (TGF-ß1) and plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1) remain largely unknown. We show that the absence of NFI-C impaired hepatocyte proliferation due to an overexpression of PAI-1 and the subsequent suppression of urokinase plasminogen (uPA) activity and hepatocyte growth factor (HGF) signaling, a potent hepatocyte mitogen. This indicated that NFI-C first acts to promote hepatocyte proliferation at the onset of liver regeneration in wildtype mice. The subsequent transient down regulation of NFI-C, as can be explained by a self- regulatory feedback loop with TGF-ßl, may limit the number of hepatocytes entering the first wave of cell division and/or prevent late initiations of mitosis. Overall, we conclude that NFI-C acts as a regulator of the phased hepatocyte proliferation during liver regeneration. Taken together with NFI-C's actions in other in vivo models of (re)generation, it is plausible that NFI-C may be a general regulator of regenerative processes. - L'ensemble des recherches visant à comprendre la régénération de certains tissus a permis de mettre en évidence l'existence de régulateurs-clés communs. L'étude des souris, dépourvues du gène codant pour le facteur de transcription NFI-C (Nuclear Factor I-C), a montré des dérèglements dans la signalisation de certains facteurs croissance, en particulier du TGF-ßl (transforming growth factor-ßl), ce qui conduit à des altérations de la cicatrisation de la peau et de la croissance des poils et des dents chez ces souris, suggérant que NFI-C pourrait être un régulateur général du processus de régénération. Nous avons cherché à approfondir cette question en déterminant si NFI-C joue un rôle dans la régénération du foie. La régénération du foie, induite par une hépatectomie partielle correspondant à l'ablation des deux-tiers du foie, constitue un modèle de régénération bien établi dans lequel la lésion induite conduit à la prolifération rapide des hépatocytes de façon synchronisée. Cependant, les mécanismes contrôlant l'action de facteurs de prolifération du foie, comme le facteur de croissance TGF-ßl et l'inhibiteur de l'activateur du plasminogène PAI-1 (plasminogen activator inhibitor-1), restent encore très méconnus. Nous avons pu montrer que l'absence de NFI-C affecte la prolifération des hépatocytes, occasionnée par la surexpression de PAI-1 et par la subséquente suppression de l'activité de la protéine uPA (urokinase plasminogen) et de la signalisation du facteur de croissance des hépatocytes HGF (hepatocyte growth factor), un mitogène puissant des hépatocytes. Cela indique que NFI-C agit en premier lieu pour promouvoir la prolifération des hépatocytes au début de la régénération du foie chez les souris de type sauvage. La subséquente baisse transitoire de NFI-C, pouvant s'expliquer par une boucle rétroactive d'autorégulation avec le facteur TGF-ßl, pourrait limiter le nombre d'hépatocytes qui entrent dans la première vague de division cellulaire et/ou inhiber l'initiation de la mitose tardive. L'ensemble de ces résultats nous a permis de conclure que NFI-C agit comme un régulateur de la prolifération des hépatocytes synchrones au cours de la régénération du foie.