208 resultados para reprogramming
Resumo:
Les informations sensorielles sont traitées dans le cortex par des réseaux de neurones co-activés qui forment des assemblées neuronales fonctionnelles. Le traitement visuel dans le cortex est régit par différents aspects des caractéristiques neuronales tels que l’aspect anatomique, électrophysiologique et moléculaire. Au sein du cortex visuel primaire, les neurones sont sélectifs à divers attributs des stimuli tels que l’orientation, la direction, le mouvement et la fréquence spatiale. Chacun de ces attributs conduit à une activité de décharge maximale pour une population neuronale spécifique. Les neurones du cortex visuel ont cependant la capacité de changer leur sélectivité en réponse à une exposition prolongée d’un stimulus approprié appelée apprentissage visuel ou adaptation visuelle à un stimulus non préférentiel. De ce fait, l’objectif principal de cette thèse est d’investiguer les mécanismes neuronaux qui régissent le traitement visuel durant une plasticité induite par adaptation chez des animaux adultes. Ces mécanismes sont traités sous différents aspects : la connectivité neuronale, la sélectivité neuronale, les propriétés électrophysiologiques des neurones et les effets des drogues (sérotonine et fluoxétine). Le modèle testé se base sur les colonnes d’orientation du cortex visuel primaire. La présente thèse est subdivisée en quatre principaux chapitres. Le premier chapitre (A) traite de la réorganisation du cortex visuel primaire suite à une plasticité induite par adaptation visuelle. Le second chapitre (B) examine la connectivité neuronale fonctionnelle en se basant sur des corrélations croisées entre paires neuronales ainsi que sur des corrélations d’activités de populations neuronales. Le troisième chapitre (C) met en liaison les aspects cités précédemment (les effets de l’adaptation visuelle et la connectivité fonctionnelle) aux propriétés électrophysiologiques des neurones (deux classes de neurones sont traitées : les neurones à décharge régulière et les neurones à décharge rapide ou burst). Enfin, le dernier chapitre (D) a pour objectif l’étude de l’effet du couplage de l’adaptation visuelle à l’administration de certaines drogues, notamment la sérotonine et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Méthodes En utilisant des enregistrements extracellulaires d’activités neuronales dans le cortex visuel primaire (V1) combinés à un processus d’imagerie cérébrale optique intrinsèque, nous enregistrons l’activité de décharge de populations neuronales et nous examinons l’activité de neurones individuels extraite des signaux multi-unitaires. L’analyse de l’activité cérébrale se base sur différents algorithmes : la distinction des propriétés électrophysiologiques des neurones se fait par calcul de l’intervalle de temps entre la vallée et le pic maximal du potentiel d’action (largeur du potentiel d’action), la sélectivité des neurones est basée sur leur taux de décharge à différents stimuli, et la connectivité fonctionnelle utilise des calculs de corrélations croisées. L’utilisation des drogues se fait par administration locale sur la surface du cortex (après une craniotomie et une durotomie). Résultats et conclusions Dans le premier chapitre, nous démontrons la capacité des neurones à modifier leur sélectivité après une période d’adaptation visuelle à un stimulus particulier, ces changements aboutissent à une réorganisation des cartes corticales suivant un patron spécifique. Nous attribuons ce résultat à la flexibilité de groupes fonctionnels de neurones qui étaient longtemps considérés comme des unités anatomiques rigides. En effet, nous observons une restructuration extensive des domaines d’orientation dans le but de remodeler les colonnes d’orientation où chaque stimulus est représenté de façon égale. Ceci est d’autant plus confirmé dans le second chapitre où dans ce cas, les cartes de connectivité fonctionnelle sont investiguées. En accord avec les résultats énumérés précédemment, les cartes de connectivité montrent également une restructuration massive mais de façon intéressante, les neurones utilisent une stratégie de sommation afin de stabiliser leurs poids de connectivité totaux. Ces dynamiques de connectivité sont examinées dans le troisième chapitre en relation avec les propriétés électrophysiologiques des neurones. En effet, deux modes de décharge neuronale permettent la distinction entre deux classes neuronales. Leurs dynamiques de corrélations distinctes suggèrent que ces deux classes jouent des rôles clés différents dans l’encodage et l’intégration des stimuli visuels au sein d’une population neuronale. Enfin, dans le dernier chapitre, l’adaptation visuelle est combinée avec l’administration de certaines substances, notamment la sérotonine (neurotransmetteur) et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Ces deux substances produisent un effet similaire en facilitant l’acquisition des stimuli imposés par adaptation. Lorsqu’un stimulus non optimal est présenté en présence de l’une des deux substances, nous observons une augmentation du taux de décharge des neurones en présentant ce stimulus. Nous présentons un modèle neuronal basé sur cette recherche afin d’expliquer les fluctuations du taux de décharge neuronale en présence ou en absence des drogues. Cette thèse présente de nouvelles perspectives quant à la compréhension de l’adaptation des neurones du cortex visuel primaire adulte dans le but de changer leur sélectivité dans un environnement d’apprentissage. Nous montrons qu’il y a un parfait équilibre entre leurs habiletés plastiques et leur dynamique d’homéostasie.
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Metabolic adjustment to changing environmental conditions, particularly balancing of growth and defense responses, is crucial for all organisms to survive. The evolutionary conserved AMPK/Snf1/SnRK1 kinases are well-known metabolic master regulators in the low-energy response in animals, yeast and plants. They act at two different levels: by modulating the activity of key metabolic enzymes, and by massive transcriptional reprogramming. While the first part is well established, the latter function is only partially understood in animals and not at all in plants. Here we identified the Arabidopsis transcription factor bZIP63 as key regulator of the starvation response and direct target of the SnRK1 kinase. Phosphorylation of bZIP63 by SnRK1 changed its dimerization preference, thereby affecting target gene expression and ultimately primary metabolism. A bzip63 knock-out mutant exhibited starvation-related phenotypes, which could be functionally complemented by wild type bZIP63, but not by a version harboring point mutations in the identified SnRK1 target sites.
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Maintenance of homeostasis is pivotal to all forms of life. In the case of plants, homeostasis is constantly threatened by the inability to escape environmental fluctuations, and therefore sensitive mechanisms must have evolved to allow rapid perception of environmental cues and concomitant modification of growth and developmental patterns for adaptation and survival. Re-establishment of homeostasis in response to environmental perturbations requires reprogramming of metabolism and gene expression to shunt energy sources from growth-related biosynthetic processes to defense, acclimation, and, ultimately, adaptation. Failure to mount an initial 'emergency' response may result in nutrient deprivation and irreversible senescence and cell death. Early signaling events largely determine the capacity of plants to orchestrate a successful adaptive response. Early events, on the other hand, are likely to be shared by different conditions through the generation of similar signals and before more specific responses are elaborated. Recent studies lend credence to this hypothesis, underpinning the importance of a shared energy signal in the transcriptional response to various types of stress. Energy deficiency is associated with most environmental perturbations due to their direct or indirect deleterious impact on photosynthesis and/or respiration. Several systems are known to have evolved for monitoring the available resources and triggering metabolic, growth, and developmental decisions accordingly. In doing so, energy-sensing systems regulate gene expression at multiple levels to allow flexibility in the diversity and the kinetics of the stress response.
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Plant survival under environmental stress requires the integration of multiple signaling pathways into a coordinated response, but the molecular mechanisms underlying this integration are poorly understood. Stress-derived energy deprivation activates the Snf1-related protein kinases1 (SnRK1s), triggering a vast transcriptional and metabolic reprogramming that restores homeostasis and promotes tolerance to adverse conditions. Here, we show that two clade A type 2C protein phosphatases (PP2Cs), established repressors of the abscisic acid (ABA) hormonal pathway, interact with the SnRK1 catalytic subunit causing its dephosphorylation and inactivation. Accordingly, SnRK1 repression is abrogated in double and quadruple pp2c knockout mutants, provoking, similarly to SnRK1 overexpression, sugar hypersensitivity during early seedling development. Reporter gene assays and SnRK1 target gene expression analyses further demonstrate that PP2C inhibition by ABA results in SnRK1 activation, promoting SnRK1 signaling during stress and once the energy deficit subsides. Consistent with this, SnRK1 and ABA induce largely overlapping transcriptional responses. Hence, the PP2C hub allows the coordinated activation of ABA and energy signaling, strengthening the stress response through the cooperation of two key and complementary pathways.
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Les informations sensorielles sont traitées dans le cortex par des réseaux de neurones co-activés qui forment des assemblées neuronales fonctionnelles. Le traitement visuel dans le cortex est régit par différents aspects des caractéristiques neuronales tels que l’aspect anatomique, électrophysiologique et moléculaire. Au sein du cortex visuel primaire, les neurones sont sélectifs à divers attributs des stimuli tels que l’orientation, la direction, le mouvement et la fréquence spatiale. Chacun de ces attributs conduit à une activité de décharge maximale pour une population neuronale spécifique. Les neurones du cortex visuel ont cependant la capacité de changer leur sélectivité en réponse à une exposition prolongée d’un stimulus approprié appelée apprentissage visuel ou adaptation visuelle à un stimulus non préférentiel. De ce fait, l’objectif principal de cette thèse est d’investiguer les mécanismes neuronaux qui régissent le traitement visuel durant une plasticité induite par adaptation chez des animaux adultes. Ces mécanismes sont traités sous différents aspects : la connectivité neuronale, la sélectivité neuronale, les propriétés électrophysiologiques des neurones et les effets des drogues (sérotonine et fluoxétine). Le modèle testé se base sur les colonnes d’orientation du cortex visuel primaire. La présente thèse est subdivisée en quatre principaux chapitres. Le premier chapitre (A) traite de la réorganisation du cortex visuel primaire suite à une plasticité induite par adaptation visuelle. Le second chapitre (B) examine la connectivité neuronale fonctionnelle en se basant sur des corrélations croisées entre paires neuronales ainsi que sur des corrélations d’activités de populations neuronales. Le troisième chapitre (C) met en liaison les aspects cités précédemment (les effets de l’adaptation visuelle et la connectivité fonctionnelle) aux propriétés électrophysiologiques des neurones (deux classes de neurones sont traitées : les neurones à décharge régulière et les neurones à décharge rapide ou burst). Enfin, le dernier chapitre (D) a pour objectif l’étude de l’effet du couplage de l’adaptation visuelle à l’administration de certaines drogues, notamment la sérotonine et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Méthodes En utilisant des enregistrements extracellulaires d’activités neuronales dans le cortex visuel primaire (V1) combinés à un processus d’imagerie cérébrale optique intrinsèque, nous enregistrons l’activité de décharge de populations neuronales et nous examinons l’activité de neurones individuels extraite des signaux multi-unitaires. L’analyse de l’activité cérébrale se base sur différents algorithmes : la distinction des propriétés électrophysiologiques des neurones se fait par calcul de l’intervalle de temps entre la vallée et le pic maximal du potentiel d’action (largeur du potentiel d’action), la sélectivité des neurones est basée sur leur taux de décharge à différents stimuli, et la connectivité fonctionnelle utilise des calculs de corrélations croisées. L’utilisation des drogues se fait par administration locale sur la surface du cortex (après une craniotomie et une durotomie). Résultats et conclusions Dans le premier chapitre, nous démontrons la capacité des neurones à modifier leur sélectivité après une période d’adaptation visuelle à un stimulus particulier, ces changements aboutissent à une réorganisation des cartes corticales suivant un patron spécifique. Nous attribuons ce résultat à la flexibilité de groupes fonctionnels de neurones qui étaient longtemps considérés comme des unités anatomiques rigides. En effet, nous observons une restructuration extensive des domaines d’orientation dans le but de remodeler les colonnes d’orientation où chaque stimulus est représenté de façon égale. Ceci est d’autant plus confirmé dans le second chapitre où dans ce cas, les cartes de connectivité fonctionnelle sont investiguées. En accord avec les résultats énumérés précédemment, les cartes de connectivité montrent également une restructuration massive mais de façon intéressante, les neurones utilisent une stratégie de sommation afin de stabiliser leurs poids de connectivité totaux. Ces dynamiques de connectivité sont examinées dans le troisième chapitre en relation avec les propriétés électrophysiologiques des neurones. En effet, deux modes de décharge neuronale permettent la distinction entre deux classes neuronales. Leurs dynamiques de corrélations distinctes suggèrent que ces deux classes jouent des rôles clés différents dans l’encodage et l’intégration des stimuli visuels au sein d’une population neuronale. Enfin, dans le dernier chapitre, l’adaptation visuelle est combinée avec l’administration de certaines substances, notamment la sérotonine (neurotransmetteur) et la fluoxétine (inhibiteur sélectif de recapture de la sérotonine). Ces deux substances produisent un effet similaire en facilitant l’acquisition des stimuli imposés par adaptation. Lorsqu’un stimulus non optimal est présenté en présence de l’une des deux substances, nous observons une augmentation du taux de décharge des neurones en présentant ce stimulus. Nous présentons un modèle neuronal basé sur cette recherche afin d’expliquer les fluctuations du taux de décharge neuronale en présence ou en absence des drogues. Cette thèse présente de nouvelles perspectives quant à la compréhension de l’adaptation des neurones du cortex visuel primaire adulte dans le but de changer leur sélectivité dans un environnement d’apprentissage. Nous montrons qu’il y a un parfait équilibre entre leurs habiletés plastiques et leur dynamique d’homéostasie.
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Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06
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Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-04
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We previously reported that bacterial products such as LPS and CpG DNA down-modulated cell surface levels of the Colony Stimulating Factor (CSF)-1 receptor (CSF-1R) on primary murine macrophages in an all-or-nothing manner. Here we show that the ability of bacterial products to down-modulate the CSF-IR rendered bone marrow-derived macrophages (BMM) unresponsive to CSF-1 as assessed by Akt and ERK 1/2 phosphorylation. Using toll-like receptor (th-)9 as a model CSF-1-repressed gene, we show that LPS induced tlr9 expression in BMM only when CSF-1 was present, suggesting that LPS relieves CSF-1-mediated inhibition to induce gene expression. Using cDNA microarrays, we identified a cluster of similarly CSF-1 repressed genes in BMM. By real time PCR we confirmed that the expression of a selection of these genes, including integral membrane protein 2B (itm2b), receptor activity-modifying protein 2 (ramp2) and macrophage-specific gene 1 (mpg-1), were repressed by CSF-1 and were induced by LPS only in the presence of CSF-1. This pattern of gene regulation was also apparent in thioglycollate-elicited peritoneal macrophages (TEPM). LPS also counteracted CSF-1 action to induce mRNA expression of a number of transcription factors including interferon consensus sequence binding protein 1 (Icsbp1), suggesting that this mechanism leads to transcriptional reprogramming in macrophages. Since the majority of in vitro studies on macrophage biology do not include CSF-1, these genes represent a set of previously uncharacterised LPS-inducible genes. This study identifies a new mechanism of macrophage activation, in which LPS (and other toll-like receptor agonists) regulate gene expression by switching off the CSF-1R signal. This finding also provides a biological relevance to the well-documented ability of macrophage activators to down-modulate surface expression of the CSF-1R. (C) 2005 Elsevier GmbH. All rights reserved.
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The production of mature germ cells capable of generating totipotent zygotes is a highly specialized and sexually dimorphic process. The transition from diploid primordial germ cell to haploid spermatozoa requires genome-wide reprogramming of DNA methylation, stage- and testis-specific gene expression, mitotic and meiotic division, and the histone-protamine transition, all requiring unique epigenetic control. Dnmt3L, a DNA methyltransferase regulator, is expressed during gametogenesis, and its deletion results in sterility. We found that during spermatogenesis, Dnmt3L contributes to the acquisition of DNA methylation at paternally imprinted regions, unique nonpericentric heterochromatic sequences, and interspersed repeats, including autonomous transposable elements. We observed retrotransposition of an LTR-ERV1 element in the DNA from Dnmt3L(-/-) germ cells, presumably as a result of hypomethylation. Later in development, in Dnmt3L(-/-) meiotic spermatocytes, we detected abnormalities in the status of biochemical markers of heterochromatin, implying aberrant chromatin packaging. Coincidentally, homologous chromosomes fail to align and form synaptonemal complexes, spermatogenesis arrests, and spermatocytes are lost by apoptosis and sloughing. Because Dnmt3L expression is restricted to gonocytes, the presence of defects in later stages reveals a mechanism whereby early genome reprogramming is linked inextricably to changes in chromatin structure required for completion of spermatogenesis.
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Background: Changes in brain gene expression are thought to be responsible for the tolerance, dependence, and neurotoxicity produced by chronic alcohol abuse, but there has been no large scale study of gene expression in human alcoholism. Methods: RNA was extracted from postmortem samples of superior frontal cortex of alcoholics and nonalcoholics. Relative levels of RNA were determined by array techniques. We used both cDNA and oligonucleotide microarrays to provide coverage of a large number of genes and to allow cross-validation for those genes represented on both types of arrays. Results: Expression levels were determined for over 4000 genes and 163 of these were found to differ by 40% or more between alcoholics and nonalcoholics. Analysis of these changes revealed a selective reprogramming of gene expression in this brain region, particularly for myelin-related genes which were downregulated in the alcoholic samples. In addition, cell cycle genes and several neuronal genes were changed in expression. Conclusions: These gene expression changes suggest a mechanism for the loss of cerebral white matter in alcoholics as well as alterations that may lead to the neurotoxic actions of ethanol.
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Following the fall of France in June 1940 and the installation of the Vichy Regime, government set about establishing its own New Order. A reprogramming of national consciousness was attempted through an emphasis on a return to traditional values which was disseminated in various fora. Despite publications on divers aspects of Vichy's propaganda machine, work on film production of the period has merely touched on mainstream documentary without further analysis. Such a lacuna appears inexplicable in light of the production of 550 or so documentaries between 1940 and 1944, especially in view of a 1948 comment by the film writer Roger Régent that documentary in many ways provided a focal point for the regime's wishes for "moralisation collective". This thesis sets out the first steps of a new evaluation of the role of documentary during the Occupation. After an overview of the changes to the industry and the ideological framework of the Révolution nationale, the thesis discusses theories of propaganda together with direct examples of Vichy propaganda documentary. The 'control' thus established is then applied to an examination of the 'Arts, Sciences, Voyages' series of documentary screenings (1941-43) and the Premier congrès du film documentaire (1943), tracing thematic and ideological consonances and evaluating the use of documentary film of the Occupation in the Service of the Marshal.
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This thesis examines the ways that libraries have employed computers to assist with housekeeping operations. It considers the relevance of such applications to company libraries in the construction industry, and describes more specifically the development of an integrated cataloguing and loan system. A review of the main features in the development of computerised ordering, cataloguing and circulation control systems shows that fully integrated packages are beginning to be completed, and that some libraries are introducing second generation programs. Cataloguing is the most common activity to be computerised, both at national and company level. Results from a sample of libraries in the construction industry suggest that the only computerised housekeeping system is at Taylor Woodrow. Most of the firms have access to an in-house computer, and some of the libraries, particularly those in firms of consulting engineers, might benefit from computerisation, but there are differing attitudes amongst the librarians towards the computer. A detailed study of the library at Taylor Woodrow resulted in a feasibility report covering all the areas of its activities. One of the main suggestions was the possible use of a computerised loans and cataloguing system. An integrated system to cover these two areas was programmed in Fortran and implemented. This new system provides certain benefits and saves staff time, but at the cost of time on the computer. Some improvements could be made by reprogramming, but it provides a general system for small technical libraries. A general equation comparing costs for manual and computerised operations is progressively simplified to a form where the annual saving from the computerised system is expressed in terms of staff and computer costs and the size of the library. This equation gives any library an indication of the savings or extra cost which would result from using the computerised system.
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The past decade has seen considerable advances in our understanding of intrinsic developmental mechanisms associated with gametogenesis and embryogenesis and accompanying applications in the fields of reproductive medicine, embryonic stem cell biology, and nuclear reprogramming. However, a new focus has recently emerged concerning the homeostatic regulation of embryonic cells, how this is set, and how it may influence the longitudinal progression and optimization of the developmental program and indeed the phenotype of the offspring. Attention has been drawn to the preimplantation stage of development as a sensitive "window" when in vitro and in vivo manipulations, such as culture conditions or maternal diet, may have critical consequences. In this article, we review how changes in environmental conditions, mediated via a range of epigenetic, cellular, and metabolic mechanisms in the preimplantation embryo, may alter the pattern of cell division, gene expression, morphology, and potential. We consider how fetal and postnatal phenotype may become susceptible to the plasticity of the preimplantation embryo and the risks for adult health and physiology. Copyright © 2008 by Thieme Medical Publishers, Inc.
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Differences in lipid metabolism associate with age-related disease development and lifespan. Inflammation is a common link between metabolic dysregulation and aging. Saturated fatty acids (FAs) initiate pro-inflammatory signalling from many cells including monocytes; however, no existing studies have quantified age-associated changes in individual FAs in relation to inflammatory phenotype. Therefore, we have determined the plasma concentrations of distinct FAs by gas chromatography in 26 healthy younger individuals (age < 30 years) and 21 healthy FA individuals (age > 50 years). Linear mixed models were used to explore the association between circulating FAs, age and cytokines. We showed that plasma saturated, poly- and mono-unsaturated FAs increase with age. Circulating TNF-α and IL-6 concentrations increased with age, whereas IL-10 and TGF-β1 concentrations decreased. Oxidation of MitoSOX Red was higher in leucocytes from FA adults, and plasma oxidized glutathione concentrations were higher. There was significant colinearity between plasma saturated FAs, indicative of their metabolic relationships. Higher levels of the saturated FAs C18:0 and C24:0 were associated with lower TGF-β1 concentrations, and higher C16:0 were associated with higher TNF-α concentrations. We further examined effects of the aging FA profile on monocyte polarization and metabolism in THP1 monocytes. Monocytes preincubated with C16:0 increased secretion of pro-inflammatory cytokines in response to phorbol myristate acetate-induced differentiation through ceramide-dependent inhibition of PPARγ activity. Conversely, C18:1 primed a pro-resolving macrophage which was PPARγ dependent and ceramide dependent and which required oxidative phosphorylation. These data suggest that a midlife adult FA profile impairs the switch from proinflammatory to lower energy, requiring anti-inflammatory macrophages through metabolic reprogramming.
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Differences in lipid metabolism associate with age-related disease development and lifespan. Inflammation is a common link between metabolic dysregulation and aging. Saturated fatty acids (FAs) initiate pro-inflammatory signalling from many cells including monocytes; however, no existing studies have quantified age-associated changes in individual FAs in relation to inflammatory phenotype. Therefore, we have determined the plasma concentrations of distinct FAs by gas chromatography in 26 healthy younger individuals (age < 30 years) and 21 healthy FA individuals (age > 50 years). Linear mixed models were used to explore the association between circulating FAs, age and cytokines. We showed that plasma saturated, poly- and mono-unsaturated FAs increase with age. Circulating TNF-α and IL-6 concentrations increased with age, whereas IL-10 and TGF-β1 concentrations decreased. Oxidation of MitoSOX Red was higher in leucocytes from FA adults, and plasma oxidized glutathione concentrations were higher. There was significant colinearity between plasma saturated FAs, indicative of their metabolic relationships. Higher levels of the saturated FAs C18:0 and C24:0 were associated with lower TGF-β1 concentrations, and higher C16:0 were associated with higher TNF-α concentrations. We further examined effects of the aging FA profile on monocyte polarization and metabolism in THP1 monocytes. Monocytes preincubated with C16:0 increased secretion of pro-inflammatory cytokines in response to phorbol myristate acetate-induced differentiation through ceramide-dependent inhibition of PPARγ activity. Conversely, C18:1 primed a pro-resolving macrophage which was PPARγ dependent and ceramide dependent and which required oxidative phosphorylation. These data suggest that a midlife adult FA profile impairs the switch from proinflammatory to lower energy, requiring anti-inflammatory macrophages through metabolic reprogramming.