Deep near-infrared spectroscopy of high-redshift galaxies: the physical growth of passive systems

The assembly history of massive galaxies is one of the most important aspects of galaxy formation and evolution. Although we have a broad idea of what physical processes govern the early phases of galaxy evolution, there are still many open questions. In this thesis I demonstrate the crucial role that spectroscopy can play in a physical understanding of galaxy evolution. I present deep near-infrared spectroscopy for a sample of high-redshift galaxies, from which I derive important physical properties and their evolution with cosmic time. I take advantage of the recent arrival of efficient near-infrared detectors to target the rest-frame optical spectra of z > 1 galaxies, from which many physical quantities can be derived. After illustrating the applications of near-infrared deep spectroscopy with a study of star-forming galaxies, I focus on the evolution of massive quiescent systems.

Most of this thesis is based on two samples collected at the W. M. Keck Observatory that represent a significant step forward in the spectroscopic study of z > 1 quiescent galaxies. All previous spectroscopic samples at this redshift were either limited to a few objects, or much shallower in terms of depth. Our first sample is composed of 56 quiescent galaxies at 1 < z < 1.6 collected using the upgraded red arm of the Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS). The second consists of 24 deep spectra of 1.5 < z < 2.5 quiescent objects observed with the Multi-Object Spectrometer For Infra-Red Exploration (MOSFIRE). Together, these spectra span the critical epoch 1 < z < 2.5, where most of the red sequence is formed, and where the sizes of quiescent systems are observed to increase significantly.

We measure stellar velocity dispersions and dynamical masses for the largest number of z > 1 quiescent galaxies to date. By assuming that the velocity dispersion of a massive galaxy does not change throughout its lifetime, as suggested by theoretical studies, we match galaxies in the local universe with their high-redshift progenitors. This allows us to derive the physical growth in mass and size experienced by individual systems, which represents a substantial advance over photometric inferences based on the overall galaxy population. We find a significant physical growth among quiescent galaxies over 0 < z < 2.5 and, by comparing the slope of growth in the mass-size plane dlogR_e/dlogM_∗ with the results of numerical simulations, we can constrain the physical process responsible for the evolution. Our results show that the slope of growth becomes steeper at higher redshifts, yet is broadly consistent with minor mergers being the main process by which individual objects evolve in mass and size.

By fitting stellar population models to the observed spectroscopy and photometry we derive reliable ages and other stellar population properties. We show that the addition of the spectroscopic data helps break the degeneracy between age and dust extinction, and yields significantly more robust results compared to fitting models to the photometry alone. We detect a clear relation between size and age, where larger galaxies are younger. Therefore, over time the average size of the quiescent population will increase because of the contribution of large galaxies recently arrived to the red sequence. This effect, called progenitor bias, is different from the physical size growth discussed above, but represents another contribution to the observed difference between the typical sizes of low- and high-redshift quiescent galaxies. By reconstructing the evolution of the red sequence starting at z ∼ 1.25 and using our stellar population histories to infer the past behavior to z ∼ 2, we demonstrate that progenitor bias accounts for only half of the observed growth of the population. The remaining size evolution must be due to physical growth of individual systems, in agreement with our dynamical study.

Finally, we use the stellar population properties to explore the earliest periods which led to the formation of massive quiescent galaxies. We find tentative evidence for two channels of star formation quenching, which suggests the existence of two independent physical mechanisms. We also detect a mass downsizing, where more massive galaxies form at higher redshift, and then evolve passively. By analyzing in depth the star formation history of the brightest object at z > 2 in our sample, we are able to put constraints on the quenching timescale and on the properties of its progenitor.

A consistent picture emerges from our analyses: massive galaxies form at very early epochs, are quenched on short timescales, and then evolve passively. The evolution is passive in the sense that no new stars are formed, but significant mass and size growth is achieved by accreting smaller, gas-poor systems. At the same time the population of quiescent galaxies grows in number due to the quenching of larger star-forming galaxies. This picture is in agreement with other observational studies, such as measurements of the merger rate and analyses of galaxy evolution at fixed number density.

Estudo fenotípico da região Aorta-Gônada-Mesonefros, de embriões de galinhas Gallus gallus domesticus, com ênfase na aorta dorsal

Acredita-se que os primeiros progenitores da hematopoese definitiva surjam da diferenciação do endotélio da aorta dorsal, na altura da região da Aorta-Gônada-Mesonefros (AGM). Com o intuito de estudar esta região e o fenótipo das células do endotélio da aorta dorsal nesta posição topográfica, ovos galados de Gallus gallus domesticus L. foram incubados em chocadeira, classificados em estádios de E16 a E25 e processados histotecnologicamente para obtenção de secções seriadas na altura da região AGM. Estas passaram por coloração por Hematoxilina-Eosina, histoquímica para PAS, PAS-diastase e Alcian Blue pH 1.0 e pH 2.5, histoquímica por lectinas fluoresceinadas e imunofluorescência para moléculas de superfície, citoesqueleto e matriz extracelular. Foi observada hipertrofia endotelial no assoalho da aorta nos estádios observados, o qual se apresentava positivo ao PAS, com ocorrência frequente de vacuolizações basais PAS negativas, e o surgimento ocasional de grupamentos celulares intravasculares. Nestes, as células que se destacavam da membrana basal do endotélio expressavam progressivamente mais material PAS positivo, o qual, no entanto, em nenhum momento pareceu se tratar de glicogênio. Em relação às glicosaminoglicanas, notamos a presença predominante de ácido hialurônico por todo o mesênquima da região e em outras estruturas como periferia da notocorda, tubo neural e mesoderma lateral. Ocorreu co-expressão de fibronectina e α-actina de músculo liso em células circunjacentes à aorta, na face ventral do vaso. GFAP e BMP-4 são expressas entre as células do tubo neural e em sua periferia, assim como na notocorda do embrião. As lectinas Abrus precatorius, Lens culinarise Ricinus communis mostraram-se positivas principalmente na região subedotelial do assoalho da aorta nos estádios observados neste trabalho. Bandeiraea simplicifolia exibiu pouca marcação na aorta dorsal e a Arachis hypogeae foi negativa. Outras estruturas da região AGM também expressaram resíduos de açúcares revelados por estas lectinas, tais como: notocorda, tubo neural, mesênquima, intestino primitivo e saco vitelínico. Estes resultados acrescentam elementos morfológicos e bioquímicos ao conhecimento sobre a região AGM de embriões de galinha e sobre o endotélio, possivelmente hemogênico, da aorta dorsal.

TWEAK/Fn14 Signaling Is Required for Liver Regeneration after Partial Hepatectomy in Mice

Background & Aims: Pro-inflammatory cytokines are important for liver regeneration after partial hepatectomy (PH). Expression of Fibroblast growth factor-inducible 14 (Fn14), the receptor for TNF-like weak inducer of apoptosis (TWEAK), is induced rapidly after PH and remains elevated throughout the period of peak hepatocyte replication. The role of Fn14 in post-PH liver regeneration is uncertain because Fn14 is expressed by liver progenitors and TWEAK-Fn14 interactions stimulate progenitor growth, but replication of mature hepatocytes is thought to drive liver regeneration after PH. Methods: To clarify the role of TWEAK-Fn14 after PH, we compared post-PH regenerative responses in wild type (WT) mice, Fn14 knockout (KO) mice, TWEAK KO mice, and WT mice treated with anti-TWEAK antibodies. Results: In WT mice, rare Fn14(+) cells localized with other progenitor markers in peri-portal areas before PH. PH rapidly increased proliferation of Fn14(+) cells; hepatocytic cells that expressed Fn14 and other progenitor markers, such as Lgr5, progressively accumulated from 12-8 h post-PH and then declined to baseline by 96 h. When TWEAK/Fn14 signaling was disrupted, progenitor accumulation, induction of pro-regenerative cytokines, hepatocyte and cholangiocyte proliferation, and over-all survival were inhibited, while post-PH liver damage and bilirubin levels were increased. TWEAK stimulated proliferation and increased Lgr5 expression in cultured liver progenitors, but had no effect on either parameter in cultured primary hepatocytes. Conclusions: TWEAK-FN14 signaling is necessary for the healthy adult liver to regenerate normally after acute partial hepatectomy.

From the Cajal alumni Achucarro and Rio-Hortega to the rediscovery of never-resting microglia

Under the guidance of Ramon y Cajal, a plethora of students flourished and began to apply his silver impregnation methods to study brain cells other than neurons: the neuroglia. In the first decades of the twentieth century, Nicolas Achucarro was one of the first researchers to visualize the brain cells with phagocytic capacity that we know today as microglia. Later, his pupil Pio del Rio-Hortega developed modifications of Achucarro's methods and was able to specifically observe the fine morphological intricacies of microglia. These findings contradicted Cajal's own views on cells that he thought belonged to the same class as oligodendroglia (the so called "third element" of the nervous system), leading to a long-standing discussion. It was only in 1924 that Rio-Hortega's observations prevailed worldwide, thus recognizing microglia as a unique cell type. This late landing in the Neuroscience arena still has repercussions in the twenty first century, as microglia remain one of the least understood cell populations of the healthy brain. For decades, microglia in normal, physiological conditions in the adult brain were considered to be merely "resting," and their contribution as "activated" cells to the neuroinflammatory response in pathological conditions mostly detrimental. It was not until microglia were imaged in real time in the intact brain using two-photon in vivo imaging that the extreme motility of their fine processes was revealed. These findings led to a conceptual revolution in the field: "resting" microglia are constantly surveying the brain parenchyma in normal physiological conditions. Today, following Cajal's school of thought, structural and functional investigations of microglial morphology, dynamics, and relationships with neurons and other glial cells are experiencing a renaissance and we stand at the brink of discovering new roles for these unique immune cells in the healthy brain, an essential step to understand their causal relationship to diseases.

Efeitos da hipóxia-isquemia pré-natal durante o desenvolvimento: receptores e transportadores glutamatérgicos e comunicação celular in vitro

O cérebro infantil humano submetido à hipóxia-isquemia (HI) apresenta perda de oligodendrócitos, hipomielinização, astrogliose, alterações no desenvolvimento cortical e no comportamento motor, incluindo a paralisia cerebral. O cerebelo desempenha um importante papel no controle motor e diversos danos vêm sendo observados em humanos e animais que sofreram HI. A excitotoxicidade glutamatérgica é frequentemente associada à HI e junções celulares podem ser responsáveis pela transferência de moléculas capazes de modular os danos decorrentes. Dados prévios de nosso grupo utilizando um modelo de HI pré-natal em ratos demonstraram danos permanentes na estrutura cerebelar, indicando que os efeitos deletérios da HI pré-natal podem ser mantidos até a vida adulta. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os níveis de conexinas, receptores e transportadores de glutamato ao longo do desenvolvimento do cerebelo HI, e avaliar a configuração das junções celulares em culturas de astrócitos derivadas do cerebelo de ratos submetidos a esse modelo. Ratas no 18 dia de gestação, após anestesia, tiveram as quatro artérias uterinas obstruídas por 45 minutos (Grupo HI). Animais controle tiveram os úteros expostos sem sofrer a obstrução (Grupo SH). A gestação prosseguiu e apenas filhotes nascidos a termo foram utilizados. Os animais foram decapitados aos 2 (P2), 9 (P9), 16 (P16),23 (P23), 30 (P30), 45 (P45) e 90 (P90) dias pós-natal. Os cerebelos foram submetidos à técnica de Western blotting utilizando os anticorpos anti-NR2B, anti-GluR3, anti-EAAT1, anti-GFAP e anti-Cx43. Para a cultura de astrócitos foram utilizados cerebelos de animais P2. Após terem atingido confluência, as células foram fixadas e imunomarcadas com os anticorpos anti-Cx43, anti-GFAP, anti-nestina e anti-A2B5. Nossos resultados demonstram diferenças nos níveis de GluR3 durante o desenvolvimento do cerebelo SH e HI, havendo uma redução significativa da expressão desta subunidade no grupo HI em P9. Por outro lado, não foram verificadas alterações nos níveis de NR2B e de GFAP entre os grupos nas diferentes idades. Observou-se redução significativa de Cx43 em animais HI em P2 bem como nos astrócitos HI em cultura, os quais também apresentaram alterações morfológicas e diferenças na expressão do marcador A2B5. A alteração referente a GluR3 no grupo HI pode ser causada pela redução da arborização das células de Purkinje e pela redução no número de precursores de oligodendrócitos no cerebelo de animais HI em P9, já observadas em nosso laboratório. A diminuição de Cx43 indica que a passagem de substâncias por canais astrocitários pode estar reduzida e contribuir para a expansão dos danos persistentes descritos em HI. Alterações morfológicas e na expressão de marcadores da diferenciação de astrócitos podem refletir os potenciais efeitos de HI sobre a maturação destas células a longo-prazo. Nossos resultados apontam que a HI sistêmica pré-natal pode ser responsável por alterações que caracterizam a excitotoxicidade glutamatérgica. Ressaltamos também a importância da comunicação entre astrócitos como estratégia neuroprotetora nesta lesão.

Efeitos do controle de temperatura e da vimpocetina sobre os déficits neurocomportamentais decorrentes do estresse por separação materna em camundongos suíços neonatos

O estresse durante o desenvolvimento está associado com diversas desordens neurocomportamentais, que podem persistir ao longo da vida. A hiperatividade é um dos transtornos comportamentais que, com maior frequência, observa-se em humanos submetidos ao estresse precoce. Esse transtorno pode ser a manifestação clínica predominante, ou mesclar-se com déficit de atenção, impulsividade e retardo da aprendizagem, constituindo o Transtorno de Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH), com número de casos diagnosticados em ascensão. Diversos protocolos experimentais utilizam a separação materna (SM) de roedores neonatos para mimetizar as consequências do estresse precoce em humanos. Esta predileção por roedores recém-nascidos se deve à sua equivalência aproximada com fetos humanos no terceiro trimestre da gestação em termos de neurodesenvolvimento, quando ocorre o maior crescimento do Sistema Nervoso Central fetal. Neste trabalho, camundongos suíços neonatos foram submetidos a sessões diárias de isolamento com separação materna, entre o 2 e o 10 dias de vida pós-natal (PN2 a PN10), variando-se a temperatura de isolamento dos filhotes, que permaneciam sem aquecimento (na temperatura do biotério, entre 22 e 25C) ou eram mantidos aquecidos a 37C durante essas sessões. Portanto, foram três grupos experimentais: isolamento aquecido com SM; isolamento não aquecido com SM; e controle. Os animais do grupo controle foram pesados em PN2 e PN10 e, prontamente, devolvidos às progenitoras. Todos os animais foram desmamados e sexados em PN21, não sendo perturbados até a realização dos testes neurocomportamentais, a partir de PN30, que incluíram os Testes de Campo Aberto e de Esquiva Inibitória. Num segundo estudo, foram realizadas dosagens séricas da corticosterona basal e dos hormônios tireoidianos nos três grupos experimentais, em PN6, PN10 e PN30. Finalmente, num terceiro estudo, camundongos do grupo controle e do grupo submetido ao isolamento não aquecido com SM foram tratados com vimpocetina (20g/kg), um neuroprotetor potencial, ou com veículo (Dimetilsulfóxido), a fim de avaliar os efeitos da vimpocetina na atividade locomotora. O 1 estudo demonstrou que a temperatura foi um fator crítico para a manifestação de hiperatividade locomotora no Teste do Campo Aberto, que ocorreu, somente, nos animais do grupo submetido ao isolamento não aquecido. Adicionalmente, não houve diferenças entre os grupos experimentais no Teste da Esquiva Inibitória, quanto à memória e à aprendizagem. O 2 estudo demonstrou que a temperatura do isolamento influenciou os níveis da corticosterona basal e dos hormônios tireoidianos em PN10 e em PN30. No 3 estudo, a vimpocetina reduziu a hiperatividade locomotora no grupo de animais submetidos ao isolamento não aquecido com SM. De todo o exposto, conclui-se que o isolamento com SM de camundongos suíços neonatos à temperatura de 22 a 25C aumentou a atividade locomotora nesses animais, e que a vimpocetina foi capaz de atenuar esse comportamento, sem aumento da mortalidade. Finalmente, considerando-se o maior risco de desenvolvimento do TDAH em crianças e adolescentes com históricos de prematuridade, levanta-se a hipótese de que o estresse térmico pelo frio seja um dos fatores envolvidos na fisiopatogenia da hiperatividade nesses casos.

Distribuição da caspase-3 clivada no cerebelo de ratos durante o desenvolvimento em um modelo de hipóxia-isquemia sistêmica pré-natal

A Hipóxia-isquemia (HI) perinatal é um problema de saúde pública, e ocorrem aproximadamente 1,5 casos de encefalopatias por HI por 1000 nascidos vivos. Dos que sobrevivem 25-60% sofrem de deficiências permanentes do desenvolvimento neurológico, incluindo paralisia cerebral, convulsões, retardo mental, e dificuldade de aprender. Neurônios e oligodendrócitos, especialmente os progenitores, são os mais afetados pela HI. Existem vários modelos de HI, no entanto, poucos levam em consideração as intercorrências maternas, a importância da atividade placentária, e as trocas entre mãe-filho, que são clinicamente observadas em humanos. Robinson estabeleceu um modelo de HI sistêmica pré-natal transitório, onde o fluxo das artérias uterinas da rata grávida era obstruído por 45 minutos no décimo oitavo dia (E18) de gestação. Neste modelo foram observadas alterações que são similares às observadas em cérebros humanos que passaram por hipóxia perinatal, dentre as quais foram relatados aumento no nível de apoptose. Caspase-3 é descrita como uma enzima que atua na apoptose, e é amplamente utilizada como marcador para células apoptóticas. Vários autores vêm mostrando, entretanto, que a enzima caspase-3 pode estar ativada para fins não apoptóticos. No modelo de HI sistêmica pré-natal, foram observados astrogliose na substância branca, morte de oligodendrócitos, lesão em axônios tanto na substância branca como no córtex cerebral, e danos motores. Pouco se sabe da influencia do insulto HI no desenvolvimento do cerebelo, considerando que o cerebelo junto com o córtex motor, contribui para o controle motor. O objetivo desse trabalho foi avaliar a distribuição da caspase-3 clivada durante o desenvolvimento do cerebelo em um modelo de HI pré-natal. Os resultados deste trabalho demonstram que as células caspase-3 clivadas apresentaram duas morfologias distintas em ambos os grupos. Uma onde a caspase-3 foi observada apenas no núcleo, oscilando entre células com imunorreatividade fraca a intensa, e de células com a presença da caspase-3 no corpo celular, nos prolongamentos condensados e presença de fragmentos ao redor do soma, morfologia típica de célula em apoptose. A HI pré-natal, assim como nos hemisférios cerebrais, levou ao aumento de células caspase-3 clivadas com morfologia de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo do grupo HI em P2, mas não em P9 e P23. Também foi demonstrado que a HI pré-natal não levou a uma ativação da apoptose em oligodendrócitos, neurônios e microglia (identificados por seus respectivos marcadores, CNPase, NeuN e ED1) apresentando marcação no núcleos de células GFAP+, na substância branca, camada granular e nas células da glia de Bergmann, em P9 e P23 no cerebelo. Podemos concluir que a HI pré-natal aumentou o número de células imunorreativas para a caspase-3 em um período crítico do desenvolvimento da oligodendroglia no cerebelo, e que a diminuição de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo decorrente do insulto pré-natal visto em trabalhos anteriores, pode estar relacionada a morte celular por apoptose, embora não se possa descartar a hipótese da participação dessas células que apresentam caspase-3 clivada em outros eventos não apoptóticos desencadeados pela hipóxia-isquemia.

Correlação do perfil lipídico e do quadro clínico de pacientes portadores de doença falciforme no Estado do Rio de Janeiro-RJ

A doença falciforme é uma síndrome hematológica genética que faz parte das hemoglobinopatias de grande abrangência na população mundial. Estima-se que 4,5% da população apresente algum tipo de hemoglobinopatia, cujos aspectos clínicos oscilam de leve à grave. O principal fator que pode influenciar o fenótipo das doenças falciformes é o genótipo da doença; homozigose para HbS ou genótipos compostos do tipo HbSC, HbS/beta-talassemia, HbSD. Este pode desenvolver distúrbios como dislipidemia, colelitíase e transtornos cardiovasculares que podem causar o óbito. O presente estudo visa correlacionar o perfil lipídico de pacientes portadores de doença falciforme. Foram avaliados 52 pacientes do Serviço de Hematologia Clínica do Hospital Universitário Pedro Ernesto HUPE-UERJ, portadores da doença falciforme confirmada pela técnica de HPLC realizada no Laboratório de Análises Clínicas da Faculdade de Farmácia (LACFAR)-UFRJ. As análises hematológicas compostas pelo hemograma completo e dosagens bioquímicas do perfil lipídico formado pela dosagem de triglicerídeos, colesterol total, colesterol HDL, colesterol LDL e colesterol VLDL. A população estudada é composta por 52 pacientes, sendo 22 pacientes do sexo masculino, representando 42% do total de pacientes e 30 do sexo feminino, definindo 58% do total. E com objetivo comparativo, foi constituído um grupo controle de 52 pessoas com média de idade 26 anos, variando entre 5 e 63 anos. A população de Doença Falciforme apresenta grupos etários que oscilam entre 6 e 60 anos de idade, tendo média de 28 anos. Baseada nas características fenotípicas definidas por HPLC, a classificação de hemoglobina demonstra um grupo de 83% de portadores de Hemoglobina SS (n=43), 13% portadores de Hemoglobina SC (n=7) e 4% com Hemoglobina SB0 (n=2). Em relação às dosagens bioquímicas, a análise do perfil lipídico demonstra hipocolesterolemia, cuja média da população é definida por 122mg/dL quando comparada com o grupo controle (GC) com média de 201mg/dL (p<0,001). A taxa do colesterol-HDL situa-se na média de 29mg/dL e do GC 54 mg/dL (p<0,001) e do colesterol-LDL 69mg/dL enquanto o GC 120mg/dL (p<0,001). A sistematização dos resultados hematológicos define uma média de hematimetria de 2,7. 106/mm3. Na dosagem de hemoglobina obteve-se média de 8,4g/dL. Tais resultados caracterizam que é predominante neste grupo a hipocromia sem expressão de microcitose. Dentre os processos patológicos mais comuns, a litíase biliar se destacou nos pacientes com doença falciforme, onde 25% dos pacientes estudados (n=13) apresentaram este comprometimento hepatobiliar, na qual grande parte desses pacientes foram submetidos à colecistectomia. A doença Falciforme cursa com hiperplasia medular principalmente às custas da hiperproliferação dos precursores eritróides na medula óssea. O estado hiperproliferativo nessa doença possivelmente causa redução do colesterol plasmático para atender à maior demanda deste elemento para síntese de novas membranas. Esta redução na produção endógena de colesterol pode ser entendida pela disfunção hepática que habitualmente está presente em pessoas com doença falciforme. Logo se concluiu que existe uma correlação de hipocolesterolemia total e de HDL-c baixo em pacientes com doença falciforme.

Análise comportamental de ratos Wistar machos em diferentes idades em um modelo de programação metabólica pela restrição protéica materna durante a lactação

A desnutrição neonatal em ratos resulta em alterações metabólicas e endócrinas nas proles a curto e a longo prazo. Sabe-se que algumas destas alterações, como o conteúdo aumentado de catecolaminas adrenais e a hipercorticosteronemia nos animais adultos estão associadas a alterações comportamentais. Não se sabe, no entanto, se as alterações comportamentais observadas estão presentes desde o insulto original, a desnutrição, ou se estas se desenvolvem ao longo do tempo. Neste sentido, avaliamos em ratos Wistar os efeitos da programação pela restrição protéica materna durante a lactação sobre os parâmetros comportamentais relacionados à ansiedade, à atividade locomotora e à memória/aprendizado em diferentes idades ao longo do desenvolvimento. Ao nascimento das suas proles as progenitoras foram separadas em: Grupo restrição protéica (RP) - que recebeu ração hipoprotéica (8% de proteína) do nascimento ao desmame [dia pós-natal (P) 21], e Grupo CONT (controle) - que recebeu ração normoprotéica neste período. Os seguintes testes comportamentais foram realizados com a prole (21 animais / grupo / idade) em P21, P45, P90 e P180: 1) labirinto em cruz elevado (LCE) - avalia comportamentos associados à ansiedade; 2) campo aberto (CA) - avalia atividade locomotora; 3) labirinto aquático radial de oito braços (LAROB) - avalia memória e aprendizado. Após os testes comportamentais, os animais foram sacrificados por decapitação, o sangue foi coletado para dosagem da corticosterona sérica e a glândula adrenal para quantificação das catecolaminas adrenais. No LCE, os animais RP apresentaram aumentos significativos nas variáveis associadas à ansiedade quando comparado ao grupo CONT somente em P21. No CA foi observada uma redução significativa no número de retângulos percorridos pelo grupo RP somente na idade de P90. No LAROB não identificamos diferenças significativas entre os grupos durante os quatro primeiros dias de teste, independente da idade. No quinto dia de testes (probe trial), o grupo RP mostrou uma diminuição na latência para encontrar a plataforma, em P21 e P180. Quanto à função adrenal, o grupo RP apresentou uma diminuição nos valores de corticosterona sérica em P90, e um aumento no conteúdo de catecolaminas adrenais quando comparado ao grupo CONT em P21 e P180. Nas demais idades analisadas não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos. Nossos dados indicam que os animais do grupo RP apresentam: 1) redução do comportamento associado à ansiedade no final do período de lactação; 2) redução da atividade locomotora em adultos jovens; 3) melhora do desempenho de memória e aprendizado no final da lactação e na idade adulta (P180). Adicionalmente, os dados indicam que há uma associação entre alterações nos parâmetros comportamentais e da função adrenal. Podemos concluir que a restrição protéica durante o período de lactação em ratos afeta o comportamento apresentado ao longo da vida e que o padrão temporal dos efeitos varia em função do comportamento estudado.

Co-expression of CD173 (H2) and CD174 (Lewis Y) with CD44 suggests that fucosylated histo-blood group antigens are markers of breast cancer-initiating cells

Histo-blood group antigens CD173 (H2) and CD174 (Lewis Y) are known to be developmentally regulated carbohydrate antigens which are expressed to a varying degree on many human carcinomas. We hypothesized that they might represent markers of cancer-initiating cells (or cancer stem cells, CSC). In order to test this hypothesis, we examined the co-expression of CD173 and CD174 with stem cell markers CD44 and CD133 by flow cytometry analysis, immunocytochemistry, and immunohistochemistry on cell lines and tissue sections from breast cancer. In three breast cancer cell lines, the percentage of CD173(+)/CD44(+) cells ranged from 17% to > 60% and of CD174(+)/CD44(+) from 21% to 57%. In breast cancer tissue sections from 15 patients, up to 50% of tumor cells simultaneously expressed CD173, CD174, and CD44 antigens. Co-expression of CD173 and CD174 with CD133 was also observed, but to a lesser percentage. Co-immunoprecipitation and sandwich ELISA experiments on breast cancer cell lines suggested that CD173 and CD174 are carried on the CD44 molecule. The results show that in these tissues CD173 (H2) and CD174 (LeY) are associated with CD44 expression, suggesting that these carbohydrate antigens are markers of cancer-initiating cells or of early progenitors of breast carcinomas.

肝细胞生长因子促进猕猴胚胎干细胞来源的神经前体细胞的增殖

肝细胞生长因子（HGF）是一个多效应因子，在神经系统中具有重要作用， 但是对于HGF在早期神经系统发育（特别是哺乳动物）中的具体作用还不明确， 这方面的研究还很少。我们早前的研究发现采用HGF和G5 supplement结合EB法 可诱导猕猴胚胎干细胞（rESCs）定向分化成高纯度（88.3± 8.1%）的可移植的 神经前体细胞，但是HGF在整个分化过程中的具体作用及HGF与其它因子的关 系还不清楚。 本研究改进先前研究体系，用单层培养诱导体系代替EB法诱导体系，用bFGF 代替G5 supplement。即采用单层培养的方式，分别用同时含bFGF和HGF、只含 HGF或bFGF以及两者都没有添加的成分确定的分化液诱导rESCs向神经细胞分 化。并检测HGF对rESCs来源的神经前体细胞的增殖速度的影响，旨在进一步研 究HGF在整个分化过程中的具体作用及HGF与bFGF的关系。主要结论如下：1） 采用单层培养法，同时添加HGF和bFGF可诱导rESCs在两周内定向分化为高纯度 （>85%）的神经前体细胞，从而建立了一种更为简单的诱导rESCs分化成神经细 胞的方法；2）不同分化条件下都得到了相似比例的神经前体细胞，表明外源性 的HGF在诱导rESC向神经前体细胞转变的过程中对于神经细胞命运的决定并不 起作用；3）HGF能有效地促进rESCs来源的神经前体细胞的增殖，并且与bFGF 具有协同作用。

肝细胞生长因子促进猕猴胚胎干细胞来源的神经前体细胞的增殖

肝细胞牛长因子(hepatoeyte growth factor,HGF)足一个多效应因子,在神经系统中具有重要作用.早前的研究发现采用HGF和G5 supplement结合EB(embryoid body)法可诱导猕猴胍胎干细胞(rhesus embryonic stem cells,rESCs)定向分化成高纯度的可移植的神经前体细胞(neural progenitors),但对于HGF在整个诱导分化过程中的具体作用及机制还不清楚.本研究改进先前研究体系,采用单层培养法,同时添加HGF和bFGF(basic fibroblast growth factor,碱性成纤维细胞生长因子)诱导rESCs在两周内定向分化为高纯度[(81.66±4.37)%]的神经前体细胞,并且单独添加HGF或bFGF以及两者都没有添加的条件下也得到了相似比例的神经前体细胞,表明外源性的HGF在诱导rESCs向神经前体细胞转变的过程中对十神经细胞命运的决定并不起作用;进一步研究发现HGF能有效地促进神经前体细胞的增殖,并且与bFGF具有协同作用.总之,本研究建立了一种更为简单的诱导rESCs分化成神经细胞的方法,发现外源性的HGF在rESCs向神经前体细胞分化的过程中并没有神经诱导的作用,但能与bFGF协同作用促进rESCs来源的神经前体细胞的增殖.

人胚胎干细胞定向分化为神经前体细胞

采用单层贴壁分化的方法在无血清条件下诱导同源饲养层培养的人胚胎干细胞定向分化,得到了高比例的神经前体细胞(97.5±0.83)%(P＜0.05).这些神经前体细胞具有分化为神经元、星形胶质细胞和少突胶质细胞的能力.在长期的传代培养中发现,随着培养时间的延长,nestin阳性的神经前体细胞比例下降,同时发育能力也发生了变化.在传代培养的早期,神经前体细胞发育为神经元的比例很高,几乎没有胶质细胞分化出来.随着培养时间的延长,胶质细胞的比例逐渐上升.这与体内神经系统的发育过程非常相似.进一步研究发现具有bHLH (basic helix-loop-helix) 结构域的转录因子neurogenein2(Ngn2) 和Olig2可能在这一变化中起重要作用.因此,人胚胎干细胞来源的神经前体细胞能够模拟体内神经发育的模式,为在体外研究人的神经发育和再生医学奠定了基础.

Hepatocyte growth factor enhances the generation of high-purity oligodendrocytes from human embryonic stem cells

Generation of homogeneous oligodendrocytes as donor cells is essential for human embryonic stem cell (hESC)-based cell therapy for demylinating diseases. Herein we present a novel method for efficiently obtaining mature oligodendrocytes from hESCs with high purity (79.7 +/- 6.9%), using hepatocyte growth factor (HGF) and G5 supplement(containing insulin, transferrin, selenite, biotin, hydrocortisone, basic fibroblast growth factor and epidermal growth factor) in a four-step method. We induced hESCs into neural progenitors (NP) with HGF (5 ng/ml) and G5 (1 x) supplemented medium in an adherent differentiation system. The purified NPs were amplified in suspension as neurospheres for 1 month, and terminal oligodendrocyte differentiation was then induced by G5 supplement withdrawal and HGF treatment (20 ng/ml). The cells generated displayed typical morphologies of mature oligodendrocytes and expressed oligodendrocyte markers O4 and myelin basic protein (MBP). Our result revealed that HGF significantly enhanced the proliferation of hESC-derived NPs and promoted the differentiation as well as the maturation of oligodendrocytes from NPs. Further studies suggest that HGF/c-Met signaling pathway might play an important role in oligodendrocyte differentiation in our system. Our studies provide a means for generating the clinically relevant cell type and a platform for deciphering the molecular mechanisms that control oligodendrocyte differentiation. (C) 2009 International Society of Differentiation. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.

Apoptotic activity of frog Bombina maxima skin albumin

Albumin, the most abundant protein components of blood plasma, is synthesized and secreted by liver cells in vertebrates. Recently, it was demonstrated that frog Bombina maxima albumin is also expressed in skin. Both B. maxima albumins from skin and serum (BmA-skin and BmAserum) have similar biochemical characteristics except that the former contains haem b. Present studies showed that BmA-skin exhibited cytotoxic activity on H9 and C8166 cells. Pretreated with hemin to induce erythroid differentiation, K562 cells lost their resistance to cytotoxicity of BmAskin. After treating cells with BmA-skin for 48 h, 50 percentage cytotoxic concentrations (CC50) of BmA-skin on H9, C8166 and hemin-treated K562 cells were 1.31±0.09, 1.59±0.08 and 2.28±0.06 μM, respectively. The cell death induced by BmA-skin was mediated by apoptosis of the tested cell lines, as demonstrated by nuclear morphological changes, DNA fragmentation and DNA hypodiploidy of apoptosis cells. At BmA-skin concentration of 2 μM, 27.3%, 19.7% and 17.8% of H9, C8166 and hemin-treated K562 cells were found to be apoptotic. In contrast, BmA-serum possessed no cytotoxic and apoptosis-inducing activity on all the cell lines tested, even with concentration used up to 15 μM. These results indicated that bound haem b in BmA-skin contributed significantly to its cytotoxic and apoptosis-inducing activity on the cell lines assayed.