Neural reprogramming in retinal degeneration.

PURPOSE: Early visual defects in degenerative diseases such as retinitis pigmentosa (RP) may arise from phased remodeling of the neural retina. The authors sought to explore the functional expression of ionotropic (iGluR) and group 3, type 6 metabotropic (mGluR6) glutamate receptors in late-stage photoreceptor degeneration. METHODS: Excitation mapping with organic cations and computational molecular phenotyping were used to determine whether retinal neurons displayed functional glutamate receptor signaling in rodent models of retinal degeneration and a sample of human RP. RESULTS: After photoreceptor loss in rodent models of RP, bipolar cells lose mGluR6 and iGluR glutamate-activated currents, whereas amacrine and ganglion cells retain iGluR-mediated responsivity. Paradoxically, amacrine and ganglion cells show spontaneous iGluR signals in vivo even though bipolar cells lack glutamate-coupled depolarization mechanisms. Cone survival can rescue iGluR expression by OFF bipolar cells. In a case of human RP with cone sparing, iGluR signaling appeared intact, but the number of bipolar cells expressing functional iGluRs was double that of normal retina. CONCLUSIONS: RP triggers permanent loss of bipolar cell glutamate receptor expression, though spontaneous iGluR-mediated signaling by amacrine and ganglion cells implies that such truncated bipolar cells still release glutamate in response to some nonglutamatergic depolarization. Focal cone-sparing can preserve iGluR display by nearby bipolar cells, which may facilitate late RP photoreceptor transplantation attempts. An instance of human RP provides evidence that rod bipolar cell dendrite switching likely triggers new gene expression patterns and may impair cone pathway function.

Sobrecarga e restrição de cloreto de sódio durante a gestação: repercussão sobre a estrutura cardíaca e renal no neonato

Introdução: Diversos estudos indicaram consequências de alterações na nutrição materna durante a gestação sobre a saúde da prole adulta, tais como: hipertensão, doenças cardiovasculares, resistência à insulina, diabete melito e doença renal. No entanto, a literatura é pobre em avaliações decorrentes de modificações nutricionais maternas sobre a prole logo após o nascimento. Métodos: Ratas Wistar durante o período gestacional foram alimentadas com dieta hipossódica (HO - 0,15% de NaCl), normossódica (NR - 1,3% de NaCl) ou hipersódica (HR - 8% de Na Cl). Após o nascimento, nas primeiras vinte e quatro horas foram coletados rins e coração dos neonatos machos e fêmeas (n=6- 8/grupo) para verificar as possíveis alterações na estrutura cardíaca e renal pelo método de estereologia. Também foi avaliada a expressão proteica e gênica dos componentes do sistema renina angiotensina (SRA) no coração e rins através do método ELISA indireto e RT-qPCR. Resultados: O peso ao nascimento foi menor em machos e fêmeas da prole de mães alimentadas com dieta hipossódica durante a gestação quando comparado NR e HR. Não houve diferença no volume renal, volume de seus compartimentos (córtex, medula e pelve) e número de glomérulos entre os grupos experimentais (HO, NR e HR). No entanto, o número de glomérulos foi maior em fêmeas comparado aos machos nos três grupos experimentais. O diâmetro transverso do núcleo dos cardiomiócitos no ventrículo esquerdo e no ventrículo direito de machos da prole HR foi maior do que na prole NR. A expressão proteica do receptor AT1 no rim de machos da prole foi menor no grupo HO do que no grupo NR e HR. A expressão proteica do receptor AT2 também foi menor em machos do grupo HO do que no grupo NR. Não houve diferença entre os grupos na expressão proteica dos receptores AT1 e AT2 no rim das fêmeas. Conclusão: O presente estudo detectou alterações na estrutura cardíaca de neonatos machos, mas não em neonatos fêmeas decorrentes de sobrecarga de sal durante a gravidez. As alterações observadas na expressão dos receptores AT1 e AT2 no rim de neonatos machos podem ser responsáveis por alterações na função renal

Avaliação do tratamento com um inibidor para serinoprotease em modelo experimental de enfisema induzido por exposição à fumaça de cigarro

Introdução: Demonstramos previamente que em modelo experimental de enfisema pulmonar induzido por instilação de elastase, o inibidor de serinoprotease rBmTI-A promoveu a melhora da destruição tecidual em camundongos. Considerando que o tabagismo é o principal fator de risco para o desenvolvimento da Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (DPOC) e que o modelo de exposição à fumaça de cigarro é considerado o que melhor mimetiza esta doença em humanos, este estudo teve por objetivo verificar a ação do inibidor para serinoproteases rBmTI-A sobre os processos fisiopatológicos envolvidos no desenvolvimento do enfisema pulmonar, em modelo de exposição ao tabaco. Métodos: Para a indução do enfisema pulmonar, os animais foram expostos à fumaça de cigarro (duas vezes ao dia/ 30 minutos/ 5 dias por semana/ durante 12 semanas), e os animais controle permaneceram expostos ao ar ambiente. Dois protocolos de tratamento com o inibidor rBmTI-A foram realizados. No primeiro, os animais receberam duas administrações do inibidor rBmTI-A ou de seu veículo (Solução Salina 0,9%) por via intranasal, sendo a primeira após 24h do término das exposições ao cigarro e outra, 7 dias após à primeira instilação do inibidor. No segundo protocolo, os animais receberam 3 administrações do inibidor rBmTI-A, durante o tempo de exposição (1ª dose: 24h antes do início da exposição à fumaça de cigarro; 2ª dose: um mês após o início da exposição; 3ª dose: dois meses após o início). Após o término dos protocolos de exposição e tratamento, os animais foram submetidos aos procedimentos para coleta dos dados de mecânica respiratória e avaliação do Intercepto Linear Médio (Lm). Para o segundo protocolo, realizamos também as medidas para quantificação de fibras de colágeno e elástica, da densidade de células positivas para MAC-2, MMP-12 e 9, TIMP-1, Gp91phox e TNFalfa; no parênquima através de imunohistoquímica, contagem de células polimorfonucleares além da expressão gênica de MMP-12 e 9 no pulmão através de RT-qPCR. Resultados e Discussão: O tratamento com o inibidor para serinoprotease rBmTI-A atenuou o desenvolvimento do enfisema pulmonar apenas no segundo protocolo, quando foi administrado durante a exposição à fumaça de cigarro. Embora os grupos Fumo-rBmTIA e Fumo-VE apresentem aumento de Lm comparados aos grupos controles, houve uma redução deste índice no grupo Fumo-rBmTIA comparado ao grupo Fumo-VE. O mesmo comportamento foi observado para as análises de proporção em volume de fibras de elástica e colágeno no parênquima. Além disto, observamos aumento de macrófagos, MMP-12, MMP-9 e TNFalfa; nos grupos expostos à fumaça de cigarro, mas o tratamento com o inibidor rBmTI-A diminuiu apenas a quantidade de células positivas para MMP-12. Na avaliação da expressão gênica para MMP-12 e 9, não observamos diferença entre os grupos experimentais e o mesmo comportamento foi observado para a quantidade de células polimorfonucleares no parênquima. Além disso, observamos aumento de GP91phox e TIMP-1 nos grupos tratados com rBmTIA. Conclusões: Tais resultados sugerem que o inibidor rBmTI-A não foi efetivo como tratamento da lesão após a doença instalada. Entretanto, atenuou o desenvolvimento da doença quando administrado durante a indução do enfisema, possivelmente através do aumento de GP91phox e TIMP-1, acompanhados pela diminuição de MMP-12.

Regeneração hepática em animais jovens com estenose da veia porta ou ligadura da artéria hepática: estudos histológicos, moleculares e avaliação dos efeitos da insulina e do tacrolimus como agentes regenerativos

INTRODUÇÃO: O transplante hepático é o único tratamento efetivo para uma variedade de doenças hepáticas irreversíveis. No entanto, o número limitado de doadores pediátricos leva ao uso de enxertos hepáticos de doadores adultos, com necessidade de anastomoses vasculares mais complexas. Essas anastomoses tornam-se complicadas pela diferença no calibre dos vasos entre o doador e o receptor, resultando em alterações do fluxo sanguíneo, estenose da anastomose venosa ou arterial e trombose. Os efeitos para regeneração hepática decorrentes da privação do fluxo sanguíneo pela veia porta ou pela artéria hepática não estão completamente elucidados. Experimentalmente, quando um lobo do fígado não recebe o fluxo venoso portal, é observada atrofia deste segmento e hipertrofia do restante do órgão perfundido. Embora existam vários modelos experimentais para estudo da regeneração hepática, poucos são focados em animais em crescimento. Além disso, os efeitos regenerativos de drogas como o tacrolimus e a insulina precisam ser pesquisados, com o objetivo de encontrar um tratamento ideal para a insuficiência hepática ou um método de estimular a regeneração do fígado após ressecções ou transplantes parciais. O objetivo do presente estudo é descrever modelos de regeneração hepática em ratos em crescimento com: 1) ausência de fluxo hepático arterial e 2) redução do fluxo portal. Adicionalmente, o estudo avalia o efeito pró-regenerativo do tacrolimus e da insulina nesses modelos descritos. MÉTODOS: cento e vinte ratos (entre 50 e 100g de peso) foram divididos em 6 grupos, de acordo com o tipo de intervenção cirúrgica: Grupo 1, incisão abdominal sem intervenção hepática; Grupo 2, hepatectomia a 70%; Grupo 3, hepatectomia a 70% + estenose de veia porta; Grupo 4, hepatectomia a 70% + ligadura da artéria hepática; Grupo 5, hepatectomia a 70% + estenose de veia porta + insulina; Grupo 6, hepatectomia a 70% + estenose de veia porta + tacrolimus. Os animais dos grupos 1 ao 4 foram subdivididos em 5 subgrupos de acordo com o momento da morte: 1, 2, 3, 5 e 10 dias após a intervenção cirúrgica. Os animais dos grupos 5 e 6 foram subdividos em 2 subgrupos de acordo com o momento da morte: 2 e 10 dias após a intervenção cirúrgica. Os lobos hepáticos remanescentes foram submetidos à análise histomorfométrica, imuno-histoquímica e molecular. RESULTADOS: Verificou-se que no grupo com hepatectomia a 70% houve recuperação do peso do fígado no terceiro dia com aumento da atividade mitótica, enquanto que no grupo com estenose portal não se observou esse fenômeno (p < 0,001). A insulina e o tacrolimus promoveram aumento do peso do fígado e do índice mitótico. A atividade mitótica foi considerada aumentada nos animais dos grupos hepatectomia, hepatectomia + ligadura da artéria, insulina e tacrolimus; e esse parâmetro estava reduzido no grupo submetido à hepatectomia + estenose portal (p < 0,001). A expressão de interleucina 6 estava presente em todos os animais, sendo significativamente maior nos grupos hepatectomia, hepatectomia + ligadura da artéria e significativamente menor no grupo hepatectomia + estenose portal. Entretanto, a administração de tacrolimus ou insulina recuperou os níveis teciduais de interleucina 6 no grupo com estenose portal. CONCLUSÕES: No presente estudo foi padronizado um modelo simples e facilmente reprodutível para estudar a regeneração hepática em ratos em crescimento com redução do fluxo arterial ou venoso para o fígado. Foi demonstrado que a administração de insulina ou tacrolimus é capaz de reverter os efeitos deletérios da estenose portal na regeneração hepática. A obstrução do fluxo arterial não afetou a capacidade regenerativa hepática

The Canine as a biomedical research model : immunological, hematological, and oncological aspects /

"DOE/TIC-10191."

TRPV4 is necessary for trigeminal irritant pain and functions as a cellular formalin receptor.

Detection of external irritants by head nociceptor neurons has deep evolutionary roots. Irritant-induced aversive behavior is a popular pain model in laboratory animals. It is used widely in the formalin model, where formaldehyde is injected into the rodent paw, eliciting quantifiable nocifensive behavior that has a direct, tissue-injury-evoked phase, and a subsequent tonic phase caused by neural maladaptation. The formalin model has elucidated many antipain compounds and pain-modulating signaling pathways. We have adopted this model to trigeminally innervated territories in mice. In addition, we examined the involvement of TRPV4 channels in formalin-evoked trigeminal pain behavior because TRPV4 is abundantly expressed in trigeminal ganglion (TG) sensory neurons, and because we have recently defined TRPV4's role in response to airborne irritants and in a model for temporomandibular joint pain. We found TRPV4 to be important for trigeminal nocifensive behavior evoked by formalin whisker pad injections. This conclusion is supported by studies with Trpv4(-/-) mice and TRPV4-specific antagonists. Our results imply TRPV4 in MEK-ERK activation in TG sensory neurons. Furthermore, cellular studies in primary TG neurons and in heterologous TRPV4-expressing cells suggest that TRPV4 can be activated directly by formalin to gate Ca(2+). Using TRPA1-blocker and Trpa1(-/-) mice, we found that both TRP channels co-contribute to the formalin trigeminal pain response. These results imply TRPV4 as an important signaling molecule in irritation-evoked trigeminal pain. TRPV4-antagonistic therapies can therefore be envisioned as novel analgesics, possibly for specific targeting of trigeminal pain disorders, such as migraine, headaches, temporomandibular joint, facial, and dental pain, and irritation of trigeminally innervated surface epithelia.

Temporomandibular joint pain: a critical role for Trpv4 in the trigeminal ganglion.

Temporomandibular joint disorder (TMJD) is known for its mastication-associated pain. TMJD is medically relevant because of its prevalence, severity, chronicity, the therapy-refractoriness of its pain, and its largely elusive pathogenesis. Against this background, we sought to investigate the pathogenetic contributions of the calcium-permeable TRPV4 ion channel, robustly expressed in the trigeminal ganglion sensory neurons, to TMJ inflammation and pain behavior. We demonstrate here that TRPV4 is critical for TMJ-inflammation-evoked pain behavior in mice and that trigeminal ganglion pronociceptive changes are TRPV4-dependent. As a quantitative metric, bite force was recorded as evidence of masticatory sensitization, in keeping with human translational studies. In Trpv4(-/-) mice with TMJ inflammation, attenuation of bite force was significantly less than in wildtype (WT) mice. Similar effects were seen with systemic application of a specific TRPV4 inhibitor. TMJ inflammation and mandibular bony changes were apparent after injections of complete Freund adjuvant but were remarkably independent of the Trpv4 genotype. It was intriguing that, as a result of TMJ inflammation, WT mice exhibited significant upregulation of TRPV4 and phosphorylated extracellular-signal-regulated kinase (ERK) in TMJ-innervating trigeminal sensory neurons, which were absent in Trpv4(-/-) mice. Mice with genetically-impaired MEK/ERK phosphorylation in neurons showed resistance to reduction of bite force similar to that of Trpv4(-/-) mice. Thus, TRPV4 is necessary for masticatory sensitization in TMJ inflammation and probably functions upstream of MEK/ERK phosphorylation in trigeminal ganglion sensory neurons in vivo. TRPV4 therefore represents a novel pronociceptive target in TMJ inflammation and should be considered a target of interest in human TMJD.

Cardiomyopathy in Offspring of Pregestational Diabetic Mouse Pregnancy

PURPOSE: To investigate cardiomyopathy in offspring in a mouse model of pregestational type 1 diabetic pregnancy.

METHODS: Pregestational diabetes was induced with STZ administration in female C57BL6/J mice that were subsequently mated with healthy C57BL6/J males. Offspring were sacrificed at embryonic day 18.5 and 6-week adolescent and 12-week adult stages. The size and number of cardiomyocyte nuclei and also the extent of collagen deposition within the hearts of diabetic and control offspring were assessed following cardiac tissue staining with either haematoxylin and eosin or Picrosirius red and subsequently quantified using automated digital image analysis.

RESULTS: Offspring from diabetic mice at embryonic day 18.5 had a significantly higher number of cardiomyocyte nuclei present compared to controls. These nuclei were also significantly smaller than controls. Collagen deposition was shown to be significantly increased in the hearts of diabetic offspring at the same age. No significant differences were found between the groups at 6 and 12 weeks.

CONCLUSIONS: Our results from offspring of type 1 diabetic mice show increased myocardial collagen deposition in late gestation and have increased myocardial nuclear counts (hyperplasia) as opposed to increased myocardial nuclear size (hypertrophy) in late gestation. These changes normalize postpartum after removal from the maternal intrauterine environment.

An Ex Vivo Model for Studying Hepatic Schistosomiasis and the Effect of Released Protein from Dying Eggs

BACKGROUND: We report the use of an ex vivo precision cut liver slice (PCLS) mouse model for studying hepatic schistosomiasis. In this system, liver tissue is unfixed, unfrozen, and alive for maintenance in culture and subsequent molecular analysis.

METHODS AND FINDINGS: Using thick naive mouse liver tissue and sterile culture conditions, the addition of soluble egg antigen (SEA) derived from Schistosoma japonicum eggs, followed 4, 24 and 48 hrs time points. Tissue was collected for transcriptional analysis and supernatants collected to quantitate liver enzymes, cytokines and chemokines. No significant hepatotoxicity was demonstrated by supernatant liver enzymes due to the presence of SEA. A proinflammatory response was observed both at the transcriptional level and at the protein level by cytokine and chemokine bead assay. Key genes observed elevated transcription in response to the addition of SEA included: IL1-α and IL1-β, IL6, all associated with inflammation. The recruitment of antigen presenting cells was reflected in increases in transcription of CD40, CCL4 and CSF1. Indications of tissue remodeling were seen in elevated gene expression of various Matrix MetalloProteinases (MMP3, 9, 10, 13) and delayed increases in TIMP1. Collagen deposition was significantly reduced in the presence of SEA as shown in COL1A1 expression by qPCR after 24 hrs culture. Cytokine and chemokine analysis of the culture supernatants confirmed the elevation of proteins including IL6, CCL3, CCL4 and CXCL5.

CONCLUSIONS: This ex vivo model system for the synchronised delivery of parasite antigen to liver tissue provides an insight into the early phase of hepatic schistosomiasis, corresponding with the release of soluble proteins from dying schistosome eggs.

Implantation of mouse embryonic stem cell-derived cardiac progenitor cells preserves function of infarcted murine hearts.

Stem cell transplantation holds great promise for the treatment of myocardial infarction injury. We recently described the embryonic stem cell-derived cardiac progenitor cells (CPCs) capable of differentiating into cardiomyocytes, vascular endothelium, and smooth muscle. In this study, we hypothesized that transplanted CPCs will preserve function of the infarcted heart by participating in both muscle replacement and neovascularization. Differentiated CPCs formed functional electromechanical junctions with cardiomyocytes in vitro and conducted action potentials over cm-scale distances. When transplanted into infarcted mouse hearts, CPCs engrafted long-term in the infarct zone and surrounding myocardium without causing teratomas or arrhythmias. The grafted cells differentiated into cross-striated cardiomyocytes forming gap junctions with the host cells, while also contributing to neovascularization. Serial echocardiography and pressure-volume catheterization demonstrated attenuated ventricular dilatation and preserved left ventricular fractional shortening, systolic and diastolic function. Our results demonstrate that CPCs can engraft, differentiate, and preserve the functional output of the infarcted heart.

Implementação de algoritmo para avaliação genética de grandes populações de animais de interesse agropecuário.

Apresentamos uma versão inicial da solução em desenvolvimento para estimação dos efeitos desejados através do modelo animal univariado, utilizando duas abordagens distintas para a obtenção do melhor estimador linear não viesado (BLUP) dos parâmetros do modelo.

Preclinical Studies with Umbilical Cord Mesenchymal Stromal Cells in Different Animal Models for Muscular Dystrophy

Umbilical cord mesenchymal stromal cells (MSC) have been widely investigated for cell-based therapy studies as an alternative source to bone marrow transplantation. Umbilical cord tissue is a rich source of MSCs with potential to derivate at least muscle, cartilage, fat, and bone cells in vitro. The possibility to replace the defective muscle cells using cell therapy is a promising approach for the treatment of progressive muscular dystrophies (PMDs), independently of the specific gene mutation. Therefore, preclinical studies in different models of muscular dystrophies are of utmost importance. The main objective of the present study is to evaluate if umbilical cord MSCs have the potential to reach and differentiate into muscle cells in vivo in two animal models of PMDs. In order to address this question we injected (1) human umbilical cord tissue (hUCT) MSCs into the caudal vein of SJL mice; (2) hUCT and canine umbilical cord vein (cUCV) MSCs intra-arterially in GRMD dogs. Our results here reported support the safety of the procedure and indicate that the injected cells could engraft in the host muscle in both animal models but could not differentiate into muscle cells. These observations may provide important information aiming future therapy for muscular dystrophies.

Efficient method for obtaining Lep(ob)/Lep(ob)-derived animal models using adipose tissue transplantations

Background: Leptin-deficient mice (Lep(ob)/Lep(ob), also known as ob/ob) are of great importance for studies of obesity, diabetes and other correlated pathologies. Thus, generation of animals carrying the Lep(ob) gene mutation as well as additional genomic modifications has been used to associate genes with metabolic diseases. However, the infertility of Lep(ob)/Lep(ob) mice impairs this kind of breeding experiment. Objective: To propose a new method for production of Lep(ob)/Lep(ob) animals and Lep(ob)/Lep(ob)-derived animal models by restoring the fertility of Lep(ob)/Lep(ob) mice in a stable way through white adipose tissue transplantations. Methods: For this purpose, 1 g of peri-gonadal adipose tissue from lean donors was used in subcutaneous transplantations of Lep(ob)/Lep(ob) animals and a crossing strategy was established to generate Lep(ob)/Lep(ob)-derived mice. Results: The presented method reduced by four times the number of animals used to generate double transgenic models (from about 20 to 5 animals per double mutant produced) and minimized the number of genotyping steps (from 3 to 1 genotyping step, reducing the number of Lep gene genotyping assays from 83 to 6). Conclusion: The application of the adipose transplantation technique drastically improves both the production of Lep(ob)/Lep(ob) animals and the generation of Lep(ob)/Lep(ob)-derived animal models. International Journal of Obesity (2009) 33, 938-944; doi: 10.1038/ijo.2009.95; published online 16 June 2009

Antinociceptive and anti-inflammatory properties of 7-hydroxycoumarin in experimental animal models: potential therapeutic for the control of inflammatory chronic pain

Objectives In the present study we investigated the anti nociceptive, anti-inflammatory and antipyretic effects of 7-hydroxycoumarin (7-HC) in animal models. Methods The effects of oral 7-HC were tested against acetic acid-induced writhing, formalin test, tail flick test, complete Freund`s adjuvant (CFA)-induced hypemociception, carrageenan-induced paw oedema, lipopolysaccharide-induced fever and the rota rod test. Key findings 7-HC (3-60 mg/kg) produced a dose-related antinociception against acetic acid-induced writhing in mice and in the formalin test. In contrast, treatment with 7-HC did not prevent thermal nociception in the tail flick test. A single treatment with 7-HC, 60 mg/kg, produced a long-lasting antinociceptive effect against CFA-induced hypernociception, a chronic inflammatory pain stimulus. Notably, at 60 mg/kg per day over 4 days the administration of 7-HC produced a continuous antinociceptive effect against CFA-induced hypernociception. 7-HC (30-120 mg/kg) produced anti-inflammatory and antipyretic effects against carrageenan-induced inflammation and lipopolysaccharide-induced fever, respectively. Moreover, 7-HC was found to be safe with respect to ulcer induction. In the rota rod test, 7-HC-treated mice did not show any motor performance alterations. Conclusions The prolonged antinociceptive and anti-inflammatory effects of 7-HC, in association with its low ulcerogenic activity, indicate that this molecule might be a good candidate for development of new drugs for the control of chronic inflammatory pain and fever.