Investigating the role of retinoic acid in the vertebrate and invertebrate nervous system

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Central nitrergic system regulation of neuroendocrine secretion, fluid intake and blood pressure induced by angiotensin-II

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Infection of organotypic slice cultures from rat central nervous tissue with Neospora caninum: an alternative approach to study host-parasite interactions

Neospora caninum is an apicomplexan parasite which has emerged as an important cause of bovine abortion worldwide. Abortion is usually triggered by reactivation of dormant bradyzoites during pregnancy and subsequent congenital infection of the foetus, where the central nervous system appears to be most frequently affected. We here report on an organotypic tissue culture model for Neospora infection which can be used to study certain aspects of the cerebral phase of neosporosis within the context of a three-dimensionally organised neuronal network. Organotypic slice cultures of rat cortical tissue were infected with N. caninum tachyzoites, and the kinetics of parasite proliferation, as well as the proliferation-inhibitory effect of interferon-gamma (IFN-gamma), were monitored by either immunofluorescence, transmission electron microscopy, and a quantitative PCR-assay using the LightCycler instrument, respectively. In addition, the neuronal cytoskeletal elements, namely glial acidic protein filaments as well as actin microfilament bundles were shown to be largely colocalising with the pseudocyst periphery. This organotypic culture model for cerebral neosporosis provides a system, which is useful to study the proliferation, ultrastructural characteristics, development, and the interactions of N. caninum within the context of neuronal tissue, which at the same time can be modulated and influenced under controlled conditions, and will be useful in the future to gain more information on the cerebral phase of neosporosis.

Trinucleotide repeats and long homopeptides in genes and proteins associated with nervous system disease and development.

Several human neurological disorders are associated with proteins containing abnormally long runs of glutamine residues. Strikingly, most of these proteins contain two or more additional long runs of amino acids other than glutamine. We screened the current human, mouse, Drosophila, yeast, and Escherichia coli protein sequence data bases and identified all proteins containing multiple long homopeptides. This search found multiple long homopeptides in about 12% of Drosophila proteins but in only about 1.7% of human, mouse, and yeast proteins and none among E. coli proteins. Most of these sequences show other unusual sequence features, including multiple charge clusters and excessive counts of homopeptides of length > or = two amino acid residues. Intriguingly, a large majority of the identified Drosophila proteins are essential developmental proteins and, in particular, most play a role in central nervous system development. Almost half of the human and mouse proteins identified are homeotic homologs. The role of long homopeptides in fine-tuning protein conformation for multiple functional activities is discussed. The relative contributions of strand slippage and of dynamic mutation are also addressed. Several new experiments are proposed.

Pleasant sweeping grooming touch in rhesus monkey: effects on autonomic nervous system and its codification in posterior insular and secondary somatosensory cortex

Il tatto assume un'importanza fondamentale nella vita quotidiana, in quanto ci permette di discriminare le caratteristiche fisiche di un oggetto specifico, di identificarlo e di eventualmente integrare le suddette informazioni tattili con informazioni provenienti da altri canali sensoriali. Questa è la componente sensoriale-discriminativa del tatto. Tuttavia quotidianamente il tatto assume un ruolo fondamentale durante le diverse interazioni sociali, positive, come quando abbracciamo o accarezziamo una persona con cui abbiamo un rapporto affettivo e negative, per esempio quando allontaniamo una persona estranea dal nostro spazio peri-personale. Questa componente è la cosiddetta dimensione affettiva-motivazionale, la quale determina la codifica della valenza emotiva che l'interazione assume. Questa componente ci permette di creare, mantenere o distruggere i legami sociali in relazione al significato che il tocco assume durante l'interazione. Se per esempio riceviamo una carezza da un familiare, questa verrà percepita come piacevole e assumerà un significato affiliativo. Questo tipo di tocco è comunente definito come Tocco Sociale (Social Touch). Gli aspetti discriminativi del tatto sono stati ben caratterizzati, in quanto storicamente, il ruolo del tatto è stato considerato quello di discriminare le caratteristiche di ciò che viene toccato, mentre gli aspetti affettivi sono stati solo recentemente indagati considerando la loro importanza nelle interazioni sociali. Il tocco statico responsabile dell'aspetto discriminante attiva a livello della pelle le grandi fibre mieliniche (Aβ), modulando a livello del sistema nervoso centrale le cortecce sensoriali, sia primarie che secondarie. Questo permette la codifica a livello del sistema nervoso centrale delle caratteristiche fisiche oggettive degli oggetti toccati. Studi riguardanti le caratteristiche del tocco affiliativo sociale hanno messo in evidenza che suddetta stimolazione tattile 1) è un particolare tocco dinamico che avviene sul lato peloso delle pelle con una velocità di 1-10 cm/sec; 2) attiva le fibre amieliniche (fibre CT o C-LTMRs); 3) induce positivi effetti autonomici, ad esempio la diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca; e 4) determina la modulazione di regioni cerebrali coinvolte nella codifica del significato affiliativo dello stimolo sensoriale periferico, in particolare la corteccia insulare. Il senso del tatto, con le sue due dimensioni discriminativa e affiliativa, è quotidianamente usato non solo negli esseri umani, ma anche tra i primati non umani. Infatti, tutti i primati non umani utilizzano la componente discriminativa del tatto per identificare gli oggetti e il cibo e l'aspetto emotivo durante le interazioni sociali, sia negative come durante un combattimento, che positive, come durante i comportamenti affiliativi tra cui il grooming. I meccanismi di codifica della componente discriminativa dei primati non umani sono simili a quelli umani. Tuttavia, si conosce ben poco dei meccanismi alla base della codifica del tocco piacevole affiliativo. Pur essendo ben noto che i meccanorecettori amilienici C-LTMRs sono presenti anche sul lato peloso della pelle dei primati non umani, attualmente non ci sono studi riguardanti la correlazione tra il tocco piacevole e la loro modulazione, come invece è stato ampiamente dimostrato nell'uomo. Recentemente è stato ipotizzato (Dunbar, 2010) il ruolo delle fibre C-LTMRs durante il grooming, in particolare durante il cosiddetto swepping. Il grooming è costituito da due azioni motorie, lo sweeping e il picking che vengono eseguite in modo ritmico. Durante lo sweeping la scimmia agente muove il pelo della scimmia ricevente con un movimento a mano aperta, per poter vedere il preciso punto della pelle dove eseguire il picking, ovvero dove prendere la pelle a livello della radice del pelo con le unghie dell'indice e del pollice e tirare per rimuovere parassiti o uova di parassiti e ciò che è rimasto incastrato nel pelo. Oltre il noto ruolo igenico, il grooming sembra avere anche una importante funzione sociale affiliativa. Come la carezza nella società umana, cosi il grooming tra i primati non umani è considerato un comportamento. Secondo l'ipotesi di Dunbar l'attivazione delle C-LTMRs avverrebbe durante lo sweeping e questo porta a supporre che lo sweeping, come la carezza umana, costituisca una componente affiliativa del grooming, determinando quindi a contribuire alla sua codifica come comportamento sociale. Fino ad ora non vi è però alcuna prova diretta a sostegno di questa ipotesi. In particolare, 1) la velocità cui viene eseguito lo sweeping è compatibile con la velocità di attivazione delle fibre CT nell'uomo e quindi con la velocità tipica della carezza piacevole di carattere sociale affiliativo (1-10 cm/sec)?; 2) lo sweeping induce la stessa modulazione del sistema nervoso autonomo in direzione della modulazione del sistema vagale, come il tocco piacevole nell'uomo, attraverso l'attivazione delle fibre CT?; 3) lo sweeping modula la corteccia insulare, cosi come il tocco piacevole viene codificato come affiliativo nell'uomo mediante le proiezioni delle fibre CT a livello dell'insula posteriore? Lo scopo del presente lavoro è quella di testare l'ipotesi di Dunbar sopra citata, cercando quindi di rispondere alle suddette domande. Le risposte potrebbero consentire di ipotizzare la somiglianza tra lo sweeping, caratteristico del comportamento affiliativo di grooming tra i primati non umani e la carezza. In particolare, abbiamo eseguito 4 studi pilota. Nello Studio 1 abbiamo valutato la velocità con cui viene eseguito lo sweeping tra scimmie Rhesus, mediante una analisi cinematica di video registrati tra un gruppo di scimmie Rhesus. Negli Studi 2 e 3 abbiamo valutato gli effetti sul sistema nervoso autonomo dello sweeping eseguito dallo sperimentatore su una scimmia Rhesus di sesso maschile in una tipica situazione sperimentale. La stimolazione tattile è stata eseguita a diverse velocità, in accordo con i risultati dello Studio 1 e degli studi umani che hanno dimostrato la velocità ottimale e non ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs. In particolare, nello Studio 2 abbiamo misurato la frequenza cardiaca e la variabilità di questa, come indice della modulatione vagale, mentre nello Studio 3 abbiamo valutato gli effetti dello sweeping sul sistema nervoso autonomo in termini di variazioni di temperatura del corpo, nello specifico a livello del muso della scimmia. Infine, nello Studio 4 abbiamo studiato il ruolo della corteccia somatosensoriale secondaria e insulare nella codifica dello sweeping. A questo scopo abbiamo eseguito registrazioni di singoli neuroni mentre la medesima scimmia soggetto sperimentale dello Studio 2 e 3, riceveva lo sweeping a due velocità, una ottimale per l'attivazione delle C-LTMRs secondo gli studi umani e i risultati dei tre studi sopra citati, ed una non ottimale. I dati preliminari ottenuti, dimostrano che 1) (Studio 1) lo sweeping tra scimmie Rhesus viene eseguito con una velocità media di 9.31 cm/sec, all'interno dell'intervallo di attivazione delle fibre CT nell'uomo; 2) (Studio 2) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina una diminuzione della frequenza cardiaca e l'aumento della variabilità della frequenza cardiaca se eseguito alla velocità di 5 e 10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 1 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina l'aumento della frequenza cardiaca e la diminuzione della variabilità di questa, quindi il decremento dell'attivazione del sistema nervoso parasimpatico; 3) (Studio 3) lo sweeping eseguito dallo sperimentatore sulla schiena di una scimmia Rhesus di sesso maschile in una situazione sperimentale determina l'aumento della temperatura corporea a livello del muso della scimmia se eseguito alla velocità di 5-10 cm/sec. Al contrario, lo sweeping eseguito ad una velocità minore di 5 cm/sec o maggiore di 10 cm/sec, determina la diminuzione della temperatura del muso; 4) (Studio 4) la corteccia somatosensoriale secondaria e la corteccia insulare posteriore presentano neuroni selettivamente modulati durante lo sweeping eseguito ad una velocità di 5-13 cm/sec ma non neuroni selettivi per la codifica della velocità dello sweeping minore di 5 cm/sec. Questi risultati supportano l'ipotesi di Dunbar relativa al coinvolgimento delle fibre CT durante lo sweeping. Infatti i dati mettono in luce che lo sweeping viene eseguito con una velocità (9.31 cm/sec), simile a quella di attivazione delle fibre CT nell'uomo (1-10 cm/sec), determina gli stessi effetti fisiologici positivi in termini di frequenza cardiaca (diminuzione) e variabilità della frequenza cardiaca (incremento) e la modulazione delle medesime aree a livello del sistema nervoso centrale (in particolare la corteccia insulare). Inoltre, abbiamo dimostrato per la prima volta che suddetta stimolazione tattile determina l'aumento della temperatura del muso della scimmia. Il presente studio rappresenta la prima prova indiretta dell'ipotesi relativa alla modulazione del sistema delle fibre C-LTMRs durante lo sweeping e quindi della codifica della stimolazione tattile piacevole affiliativa a livello del sistema nervoso centrale ed autonomo, nei primati non umani. I dati preliminari qui presentati evidenziano la somiglianza tra il sistema delle fibre CT dell'uomo e del sistema C-LTMRs nei primati non umano, riguardanti il Social Touch. Nonostante ciò abbiamo riscontrato alcune discrepanze tra i risultati da noi ottenuti e quelli invece ottenuti dagli studi umani. La velocità media dello sweeping è di 9.31 cm / sec, rasente il limite superiore dell’intervallo di velocità che attiva le fibre CT nell'uomo. Inoltre, gli effetti autonomici positivi, in termini di battito cardiaco, variabilità della frequenza cardiaca e temperatura a livello del muso, sono stati evidenziati durante lo sweeping eseguito con una velocità di 5 e 10 cm/sec, quindi al limite superiore dell’intervallo ottimale che attiva le fibre CT nell’uomo. Al contrario, lo sweeping eseguito con una velocità inferiore a 5 cm/sec e superiore a 10 cm/sec determina effetti fisiologici negativo. Infine, la corteccia insula sembra essere selettivamente modulata dallo stimolazione eseguita alla velocità di 5-13 cm/sec, ma non 1-5 cm/sec. Quindi, gli studi sul sistema delle fibre CT nell’uomo hanno dimostrato che la velocità ottimale è 1-10 cm/sec, mentre dai nostri risultati la velocità ottimale sembra essere 5-13 cm / sec. Quindi, nonostante l'omologia tra il sistema delle fibre CT nell'umano deputato alla codifica del tocco piacevole affiliativo ed il sistema delle fibre C-LTMRs nei primati non umani, ulteriori studi saranno necessari per definire con maggiore precisione la velocità ottimale di attivazione delle fibre C-LTMR e per dimostrare direttamente la loro attivazione durante lo sweeping, mediante la misurazione diretta della loro modulazione. Studi in questa direzione potranno confermare l'omologia tra lo sweeping in qualità di tocco affiliativo piacevole tra i primati non umani e la carezza tra gli uomini. Infine, il presente studio potrebbe essere un importante punto di partenza per esplorare il meccanismo evolutivo dietro la trasformazione dello sweeping tra primati non umani, azione utilitaria eseguita durante il grooming, a carezza, gesto puramente affiliativo tra gli uomini.

Mechanisms of axon guidance in the developing nervous system

The human brain assembles an incredible network of over a billion neurons. Understanding how these connections form during development in order for the brain to function properly is a fundamental question in biology. Much of this wiring takes place during embryonic development. Neurons are generated in the ventricular zone, migrate out, and begin to differentiate. However, neurons are often born in locations some distance from the target cells with which they will ultimately form connections. To form connections, neurons project long axons tipped with a specialized sensing device called a growth cone. The growing axons interact directly with molecules within the environment through which they grow. In order to find their targets, axonal growth cones use guidance molecules that can either attract or repel them. Understanding what these guidance cues are, where they are expressed, and how the growth cone is able to transduce their signal in a directionally specific manner is essential to understanding how the functional brain is constructed. In this chapter, we review what is known about the mechanisms involved in axonal guidance. We discuss how the growth cone is able to sense and respond to its environment and how it is guided by pioneering cells and axons. As examples, we discuss current models for the development of the spinal cord, the cerebral cortex, and the visual and olfactory systems. (c) 2005, Elsevier Inc.

Optimizing Western Blots for the Detection of Endogenous α-Synuclein in the Enteric Nervous System

International audience

The efficacy of melatonin for sleep problems in children with autism, fragile X syndrome, or autism and fragile X syndrome.

STUDY OBJECTIVE: To determine the efficacy of melatonin on sleep problems in children with autistic spectrum disorder (ASD) and fragile X syndrome (FXS). METHODS: A 4-week, randomized, double blind, placebo-controlled, crossover design was conducted following a 1-week baseline period. Either melatonin, 3 mg, or placebo was given to participants for 2 weeks and then alternated for another 2 weeks. Sleep variables, including sleep duration, sleep-onset time, sleep-onset latency time, and the number of night awakenings, were recorded using an Actiwatch and from sleep diaries completed by parents. All participants had been thoroughly assessed for ASD and also had DNA testing for the diagnosis of FXS. RESULTS: Data were successfully obtained from the 12 of 18 subjects who completed the study (11 males, age range 2 to 15.25 years, mean 5.47, SD 3.6). Five participants met diagnostic criteria for ASD, 3 for FXS alone, 3 for FXS and ASD, and 1 for fragile X premutation. Eight out of 12 had melatonin first. The conclusions from a nonparametric repeated-measures technique indicate that mean night sleep duration was longer on melatonin than placebo by 21 minutes (p = .02), mean sleep-onset latency was shorter by 28 minutes (p = .0001), and mean sleep-onset time was earlier by 42 minutes (p = .02). CONCLUSION: The results of this study support the efficacy and tolerability of melatonin treatment for sleep problems in children with ASD and FXS.

Relative adrenal insufficiency and hemodynamic status in cardiopulmonary bypass surgery patients. A prospective cohort study

BACKGROUND: The objectives of this study were to determine the risk factors for relative adrenal insufficiency in cardiopulmonary bypass patients and the impact on postoperative vasopressor requirements. METHODS: Prospective cohort study on cardiopulmonary bypass patients who received etomidate or not during anesthetic induction. Relative adrenal insufficiency was defined as a rise in serum cortisol

Guía de información sobre uso seguro de opioides en pacientes en situación terminal

Publicado en la página web de la Consejería de Salud y Bienestar Social: www.juntadeandalucia.es/salud (Consejería de Salud y Bienestar Social / Profesionales / Nuestro Compromiso por la Calidad / Guía de práctica clínica. Uso seguro de opioides en pacientes de situación terminal

Combining rimonabant and fentanyl in a single entity: preparation and pharmacological results.

Based on numerous pharmacological studies that have revealed an interaction between cannabinoid and opioid systems at the molecular, neurochemical, and behavioral levels, a new series of hybrid molecules has been prepared by coupling the molecular features of two wellknown drugs, ie, rimonabant and fentanyl. The new compounds have been tested for their affinity and functionality regarding CB1 and CB2 cannabinoid and μ opioid receptors. In [(35)S]-GTPγS (guanosine 5'-O-[gamma-thio]triphosphate) binding assays from the post-mortem human frontal cortex, they proved to be CB1 cannabinoid antagonists and μ opioid antagonists. Interestingly, in vivo, the new compounds exhibited a significant dual antagonist action on the endocannabinoid and opioid systems.

Efficacy of prescribed injectable diacetylmorphine in the Andalusian trial: Bayesian analysis of responders and non-responders according to a multi domain outcome index.

BACKGROUND The objective of this research was to evaluate data from a randomized clinical trial that tested injectable diacetylmorphine (DAM) and oral methadone (MMT) for substitution treatment, using a multi-domain dichotomous index, with a Bayesian approach. METHODS Sixty two long-term, socially-excluded heroin injectors, not benefiting from available treatments were randomized to receive either DAM or MMT for 9 months in Granada, Spain. Completers were 44 and data at the end of the study period was obtained for 50. Participants were determined to be responders or non responders using a multi-domain outcome index accounting for their physical and mental health and psychosocial integration, used in a previous trial. Data was analyzed with Bayesian methods, using information from a similar study conducted in The Netherlands to select a priori distributions. On adding the data from the present study to update the a priori information, the distribution of the difference in response rates were obtained and used to build credibility intervals and relevant probability computations. RESULTS In the experimental group (n = 27), the rate of responders to treatment was 70.4% (95% CI 53.287.6), and in the control group (n = 23), it was 34.8% (95% CI 15.354.3). The probability of success in the experimental group using the a posteriori distributions was higher after a proper sensitivity analysis. Almost the whole distribution of the rates difference (the one for diacetylmorphine minus methadone) was located to the right of the zero, indicating the superiority of the experimental treatment. CONCLUSION The present analysis suggests a clinical superiority of injectable diacetylmorphine compared to oral methadone in the treatment of severely affected heroin injectors not benefiting sufficiently from the available treatments. TRIAL REGISTRATION Current Controlled Trials ISRCTN52023186.

The administration of atomoxetine during alcohol deprivation induces a time-limited increase in alcohol consumption after relapse.

The administration of selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs) typically used as antidepressants increases alcohol consumption after an alcohol deprivation period in rats. However, the appearance of this effect after the treatment with selective noradrenaline reuptake inhibitors (SNRIs) has not been studied. In the present work we examined the effects of a 15-d treatment with the SNRI atomoxetine (1, 3 and 10 mg/kg, i.p.) in male rats trained to drink alcohol solutions in a 4-bottle choice test. The treatment with atomoxetine (10 mg/kg, i.p.) during an alcohol deprivation period increased alcohol consumption after relapse. This effect only lasted one week, disappearing thereafter. Treatment with atomoxetine did not cause a behavioral sensitized response to a challenge dose of amphetamine (1.5 mg/kg, i.p.), indicating the absence of a supersensitive dopaminergic transmission. This effect is markedly different from that of SSRI antidepressants that produced both long-lasting increases in alcohol consumption and behavioral sensitization. Clinical implications are discussed.

First nationwide study on driving under the influence of drugs in Switzerland.

In Switzerland, a two-tier system based on impairment by any psychoactive substances which affect the capacity to drive safely and zero tolerance for certain illicit drugs came into force on 1 January 2005. According to the new legislation, the offender is sanctioned if Delta(9)-tetrahydrocannabinol THC is >or=1.5ng/ml or amphetamine, methamphetamine, 3,4-methylenedioxymethamphetamine (MDMA), 3,4-methylenedioxyethylamphetamine (MDEA), cocaine, free morphine are >or=15ng/ml in whole blood (confidence interval+/-30%). For all other psychoactive substances, impairment must be proven in applying the so-called "three pillars expertise". At the same time the legal blood alcohol concentration (BAC) limit for driving was lowered from 0.80 to 0.50g/kg. The purpose of this study was to analyze the prevalence of drugs in the first year after the introduction of the revision of the Swiss Traffic Law in the population of drivers suspected of driving under the influence of drugs (DUID). A database was developed to collect the data from all DUID cases submitted by the police or the Justice to the eight Swiss authorized laboratories between January and December 2005. Data collected were anonymous and included the age, gender, date and time of the event, the type of vehicle, the circumstances, the sampling time and the results of all the performed toxicological analyses. The focus was explicitly on DUID; cases of drivers who were suspected to be under the influence of ethanol only were not considered. The final study population included 4794 DUID offenders (4243 males, 543 females). The mean age of all drivers was 31+/-12 years (range 14-92 years). One or more psychoactive drugs were detected in 89% of all analyzed blood samples. In 11% (N=530) of the samples, neither alcohol nor drugs were present. The most frequently encountered drugs in whole blood were cannabinoids (48% of total number of cases), ethanol (35%), cocaine (25%), opiates (10%), amphetamines (7%), benzodiazepines (6%) and methadone (5%). Other medicinal drugs such as antidepressants and benzodiazepine-like were detected less frequently. Poly-drug use was prevalent but it may be underestimated because the laboratories do not always analyze all drugs in a blood sample. This first Swiss study points out that DUID is a serious problem on the roads in Switzerland. Further investigations will show if this situation has changed in the following years.

Death following acute poisoning by moclobemide

A fatality due to ingestion of a reversible inhibitor of monoamine-oxidase A (MAO-A) is reported. Moclobemide is generally considered as a safe drug far less toxic than tricyclic anti-depressants. However, severe intoxications may result from interactions with other drugs and food such as selective serotonin reuptake inhibitors (SSRIs), anti-Parkinsonians of the MAOI-type (e.g. selegiline) or tyramine from ripe cheese or other sources. In the present case, high levels of moclobemide were measured in peripheral blood exceeding toxic values reported so far in the scientific literature. The body fluid concentrations of moclobemide were of 498 mg/l in peripheral whole blood, 96.3 mg/l in urine while an amount of approximately 33 g could be recovered from gastric contents. The other xenobiotics were considered of little toxicological relevance. The victim (male, 48-year-old) had a past history of depression and committed one suicide attempt 2 years before death. Autopsy revealed no evidence of significant natural disease or injury. It was concluded that the manner of death was suicide and that the unique cause of death was massive ingestion of moclobemide.