The role of a kinesin, KLP-20, on neural development and epidermal morphogenesis in Caenorhabditis elegans

The heterotrimeric kinesin-II motor in Caenorhabditis elegans consists of KLP-20, KLP-11, and KAP-1 subunits and broadly functions in cellular transport for the development of biological structures including cilia and axons. The results of this paper support the ubiquitous and necessary role kinesin-II motors have in development, particularly the KLP-20 microtubule-associating subunit. Mutations in klp-20 result in a variable abnormal (vab) phenotype characterized by observable epidermal defects, although the role of this gene in development and the mechanism by which the vab phenotype is produced is largely unknown. The vab phenotype is highly penetrant in the first larval stage (L1) of C. elegans, which supports that klp-20 functions in early development. Ciliated amphid sensory neurons can be stained with a fluorescent dye, DiI, to simultaneously test cilia structure and function, as well as the morphology of the amphid sensory organ. Reduced dye uptake in klp-20 mutant L1s suggests that the microtubule-based cilia are under-developed as a result of defective kinesin-II function. Consistent observations of the PLM mechanosensory neuron using the zdIs5 reporter suggest that klp-20 has an essential role in neuron development, as mutations to klp-20 result in under-developed PLM axons. Qualitative observations suggest there may be an interaction between the development of the overlying epidermis and the underlying nervous system, as a more severe vab phenotype is observed simultaneously with reduced dye uptake, and hence amphid sensory cilia under-development. Furthermore, a more severe vab phenotype manifested as large bumps on the posterior epidermis appears to be spatially correlated with PLM defects. The results presented and discussed in this paper suggest that KLP-20 has a necessary role in neurodevelopment and epidermal morphogenesis in C. elegans during embryogenesis.

miR-7 and miR-214 are specifically expressed during neuroblastoma differentiation, cortical development and embryonic stem cells differentiation, and control neurite outgrowth in vitro

The mammalian nervous system exerts essential control on many physiological processes in the organism and is itself controlled extensively by a variety of genetic regulatory mechanisms. microRNA (miR), an abundant class of small non-coding RNA, are emerging as important post-transcriptional regulators of gene expression in the brain. Increasing evidence indicates that miR regulate both the development and function of the nervous system. Moreover, deficiency in miR function has also been implicated in a number of neurological disorders. Expression profile analysis of miR is necessary to understand their complex role in the regulation of gene expression during the development and differentiation of cells. Here we present a comparative study of miR expression profiles in neuroblastoma, in cortical development, and in neuronal differentiation of embryonic stem (ES) cells. By microarray profiling in combination with real time PCR we show that miR-7 and miR-214 are modulated in neuronal differentiation (as compared to miR-1, -16 and -133a), and control neurite outgrowth in vitro. These findings provide an important step toward further elucidation of miR function and miR-related gene regulatory networks in the mammalian central nervous system. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Interferon regulatory factor (IRF) 3 is critical for the development of experimental autoimmune encephalomyelitis.

BACKGROUND: Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is an animal model of autoimmune inflammatory demyelination that is mediated by Th1 and Th17 cells. The transcription factor interferon regulatory factor 3 (IRF3) is activated by pathogen recognition receptors and induces interferon-beta production.

METHODS: To determine the role of IRF3 in autoimmune inflammation, we immunised wild-type (WT) and irf3-/- mice to induce EAE. Splenocytes from WT and irf3-/- mice were also activated in vitro in Th17-polarising conditions.

RESULTS: Clinical signs of disease were significantly lower in mice lacking IRF3, with reduced Th1 and Th17 cells in the central nervous system. Peripheral T-cell responses were also diminished, including impaired proliferation and Th17 development in irf3-/- mice. Myelin-reactive CD4+ cells lacking IRF3 completely failed to transfer EAE in Th17-polarised models as did WT cells transferred into irf3-/- recipients. Furthermore, IRF3 deficiency in non-CD4+ cells conferred impairment of Th17 development in antigen-activated cultures.

CONCLUSION: These data show that IRF3 plays a crucial role in development of Th17 responses and EAE and warrants investigation in human multiple sclerosis.

The development of the PROMPT (PRescribing Optimally in Middle-aged People’s Treatments) criteria

BACKGROUND: Whilst multimorbidity is more prevalent with increasing age, approximately 30% of middle-aged adults (45-64 years) are also affected. Several prescribing criteria have been developed to optimise medication use in older people (≥65 years) with little focus on potentially inappropriate prescribing (PIP) in middle-aged adults. We have developed a set of explicit prescribing criteria called PROMPT (PRescribing Optimally in Middle-aged People's Treatments) which may be applied to prescribing datasets to determine the prevalence of PIP in this age-group.

METHODS: A literature search was conducted to identify published prescribing criteria for all age groups, with the Project Steering Group (convened for this study) adding further criteria for consideration, all of which were reviewed for relevance to middle-aged adults. These criteria underwent a two-round Delphi process, using an expert panel consisting of general practitioners, pharmacists and clinical pharmacologists from the United Kingdom and Republic of Ireland. Using web-based questionnaires, 17 panellists were asked to indicate their level of agreement with each criterion via a 5-point Likert scale (1 = Strongly Disagree, 5 = Strongly Agree) to assess the applicability to middle-aged adults in the absence of clinical information. Criteria were accepted/rejected/revised dependent on the panel's level of agreement using the median response/interquartile range and additional comments.

RESULTS: Thirty-four criteria were rated in the first round of this exercise and consensus was achieved on 17 criteria which were accepted into the PROMPT criteria. Consensus was not reached on the remaining 17, and six criteria were removed following a review of the additional comments. The second round of this exercise focused on the remaining 11 criteria, some of which were revised following the first exercise. Five criteria were accepted from the second round, providing a final list of 22 criteria [gastro-intestinal system (n = 3), cardiovascular system (n = 4), respiratory system (n = 4), central nervous system (n = 6), infections (n = 1), endocrine system (n = 1), musculoskeletal system (n = 2), duplicates (n = 1)].

CONCLUSIONS: PROMPT is the first set of prescribing criteria developed for use in middle-aged adults. The utility of these criteria will be tested in future studies using prescribing datasets.

Characterization of adenosinergic system in Rett syndrome

Tese de mestrado, Neurociências, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2015

Development of a new cellular model for the visualization and study of GFAP oligomerization in living cells

Tese de mestrado, Neurociências, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2016

A biosignal embedded system for physiological computing

Thesis submitted in the fulfilment of the requirements for the Degree of Master in Electronic and Telecomunications Engineering

Cells with neuronal characteristics differentiate and persist for one year in rat optic nerve explants cultures.

Evidence concerning the presence or absence of common neuronglia lineages in the postnatal mammalian central nervous system is still a matter of speculation. We address this problem using optic nerve explants, which show an extremely long survival in culture. Morphological, immunocytochemical and immunochemical methods were applied. The results obtained from in vitro tissue were compared with optic nerves (ONs) and whole-brain samples from animals of different ages. Newborn rat ONs represented the starting material of our tissue culture; they are composed of unmyelinated axons, astrocytes and progenitor cells but devoid of neuronal cell bodies. At this age, Western blots of ONs were positively stained by neurofilament and synapsin I specific antibodies. These bands increased in intensity during postnatal in situ development. In explant cultures, the glia cells reach a stage of functional differentiation and they maintain, together with undifferentiated cells, a complex histotypic organization. After 6 days in vitro, neurofilaments and synapsin I could not be detected on immunoblots, indicating that 1) axonal degeneration was completed, and 2) neuronal somata were absent at the time. Surprisingly, after about 4-5 weeks in culture, a new cell type appeared, which showed characteristics typical of neurons. After 406 days in vitro, neurofilaments and synapsin I were unequivocally detectable on Western blots. Furthermore, both immunocytochemical staining and light and electron microscopic examinations corroborated the presence of this earlier-observed cell type. These in vitro results clearly show the high developmental plasticity of ON progenitor cells, even late in development. The existence of a common neuron-glia precursor, which never gives rise to neurons in situ, is suggested.

Identification of novel retinoid receptors and their roles in vertebrate and invertebrate nervous systems

In vertebrates, signaling by retinoic acid (RA) is known to play an important role in embryonic development, as well as organ homeostasis in the adult. In organisms such as adult axolotls and newts, RA is also important for regeneration of the CNS, limb, tail, and many other organ systems. RA mediates many of its effects in development and regeneration through nuclear receptors, known as retinoic acid receptors (RARs) and retinoid X receptors (RXRs). This study provides evidence for an important role of the RA receptor, RAR~2, in ,( '. regeneration ofthe spinal cord and tail of the adult newt. It has previously been proposed that the ability of the nervous system to regenerate might depend on the presence or absence of this RAR~2 isoform. Here, I show for the very first time, that the regenerating spinal cord of the adult newt expresses this ~2 receptor isoform, and inhibition of retinoid signaling through this specific receptor with a selective antagonist inhibits tail and spinal cord regeneration. This provides the first evidence for a role of this receptor in this process. Another species capable of CNS ~~generation in the adult is the invertebrate, " Lymnaea stagnalis. Although RA has been detected in a small number of invertebrates (including Lymnaea), the existence and functional roles of the retinoid receptors in most invertebrate non-chordates, have not been previously studied. It has been widely believed, however, that invertebrate non-chordates only possess the RXR class of retinoid receptors, but not the RARs. In this study, a full-length RXR cDNA has been cloned, which was the first retinoid receptor to be discovered in Lymnaea. I then went on to clone the very first full-length RAR eDNA from any non-chordate, invertebrate species. The functional role of these receptors was examined, and it was shown that normal molluscan development was altered, to varying degrees, by the presence of various RXR and RAR agonists or antagonists. The resulting disruptions in embryogenesis ranged from eye and shell defects, to complete lysis of the early embryo. These studies strongly suggest an important role for both the RXR and RAR in non-chordate development. The molluscan RXR and RAR were also shown to be expressed in the adult, nonregenerating eNS, as well as in individual motor neurons regenerating in culture. More specifically, their expression displayed a non-nuclear distfibution, suggesting a possible non-genomic role for these 'nuclear' receptors. It was shown that immunoreactivity for the RXR was present in almost all regenerating growth cones, and (together with N. Farrar) it was shown that this RXR played a novel, non-genomic role in mediating growth cone turning toward retinoic acid. Immunoreactivity for the novel invertebrate RAR was also found in the regenerating growth cones, but future work will be required to determine its functional role in nerve cell regeneration. Taken together, these data provide evidence for the importance of these novel '. retinoid receptors in development and regeneration, particularly in the adult nervous system, and the conservation of their effects in mediating RA signaling from invertebrates to vertebrates.

Impact de l'haploinsuffisance du gène Sim1 sur le développement et la fonction du noyau paraventriculaire de l'hypothalamus

L’obésité provient d’un déséquilibre de l’homéostasie énergétique, c’est-à-dire une augmentation des apports caloriques et/ou une diminution des dépenses énergétiques. Plusieurs données, autant anatomiques que physiologiques, démontrent que l’hypothalamus est un régulateur critique de l’appétit et des dépenses énergétiques. En particulier, le noyau paraventriculaire (noyau PV) de l’hypothalamus intègre plusieurs signaux provenant du système nerveux central (SNC) et/ou de la périphérie, afin de contrôler l’homéostasie énergétique via des projections axonales sur les neurones pré-ganglionnaires du système autonome situé dans le troc cérébral et la moelle épinière. Plusieurs facteurs de transcription, impliqués dans le développement du noyau PV, ont été identifiés. Le facteur de transcription SIM1, qui est produit par virtuellement tous les neurones du noyau PV, est requis pour le développement du noyau PV. En effet, lors d’une étude antérieure, nous avons montré que le noyau PV ne se développe pas chez les souris homozygotes pour un allèle nul de Sim1. Ces souris meurent à la naissance, probablement à cause des anomalies du noyau PV. Par contre, les souris hétérozygotes survivent, mais développent une obésité précoce. De façon intéressante, le noyau PV des souris Sim1+/- est hypodéveloppé, contenant 24% moins de cellules. Ces données suggèrent fortement que ces anomalies du développement pourraient perturber le fonctionnement du noyau PV et contribuer au développement du phénotype d’obésité. Dans ce contexte, nous avons entrepris des travaux expérimentaux ayant pour but d’étudier l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur : 1) le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) l’homéostasie énergétique; et 3) les voies neuronales physiologiques contrôlant l’homéostasie énergétique chez les souris Sim1+/-. A cette fin, nous avons utilisé : 1) des injections stéréotaxiques combinées à des techniques d’immunohistochimie afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur le développement du noyau PV et de ses projections neuronales efférentes; 2) le paradigme des apports caloriques pairés, afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur l’homéostasie énergétique; et 3) une approche pharmacologique, c’est-à-dire l’administration intra- cérébroventriculaire (i.c.v.) et/ou intra-péritonéale (i.p.) de peptides anorexigènes, la mélanotane II (MTII), la leptine et la cholécystokinine (CCK), afin de déterminer l’impact de l’haploinsuffisance de Sim1 sur les voies neuronales contrôlant l’homéostasie énergétique. Dans un premier temps, nous avons constaté une diminution de 61% et de 65% de l’expression de l’ARN messager (ARNm) de l’ocytocine (Ot) et de l’arginine-vasopressine (Vp), respectivement, chez les embryons Sim1+/- de 18.5 jours (E18.5). De plus, le nombre de cellules produisant l’OT et la VP est apparu diminué de 84% et 41%, respectivement, chez les souris Sim1+/- adultes. L’analyse du marquage axonal rétrograde des efférences du noyau PV vers le tronc cérébral, en particulier ses projections sur le noyau tractus solitaire (NTS) aussi que le noyau dorsal moteur du nerf vague (X) (DMV), a permis de démontrer une diminution de 74% de ces efférences. Cependant, la composition moléculaire de ces projections neuronales reste inconnue. Nos résultats indiquent que l’haploinsuffisance de Sim1 : i) perturbe spécifiquement le développement des cellules produisant l’OT et la VP; et ii) abolit le développement d’une portion importante des projections du noyau PV sur le tronc cérébral, et notamment ses projections sur le NTS et le DMV. Ces observations soulèvent donc la possibilité que ces anomalies du développement du noyau PV contribuent au phénotype d’hyperphagie des souris Sim1+/-. En second lieu, nous avons observé que la croissance pondérale des souris Sim1+/- et des souris Sim1+/+ n’était pas significativement différente lorsque la quantité de calories présentée aux souris Sim1+/- était la même que celle consommée par les souris Sim1+/+. De plus, l’analyse qualitative et quantitative des tissus adipeux blancs et des tissus adipeux bruns n’a démontré aucune différence significative en ce qui a trait à la taille et à la masse de ces tissus chez les deux groupes. Finalement, au terme de ces expériences, les souris Sim1+/--pairées n’étaient pas différentes des souris Sim1+/+ en ce qui a trait à leur insulinémie et leur contenu en triglycérides du foie et des masses adipeuses, alors que tous ces paramètres étaient augmentés chez les souris Sim1+/- nourries ad libitum. Ces résultats laissent croire que l’hyperphagie, et non une diminution des dépenses énergétiques, est la cause principale de l’obésité des souris Sim1+/-. Par conséquent, ces résultats suggèrent que : i) l’haploinsuffisance de Sim1 est associée à une augmentation de l’apport calorique sans toutefois moduler les dépenses énergétiques; ii) l’existence d’au moins deux voies neuronales issues du noyau PV : l’une qui régule la prise alimentaire et l’autre la thermogénèse; et iii) l’haploinsuffisance de Sim1 affecte spécifiquement la voie neuronale qui régule la prise alimentaire. En dernier lieu, nous avons montré que l’injection de MTII, de leptine ainsi que de CCK induit une diminution significative de la consommation calorique des souris des deux génotypes, Sim1+/+ et Sim1+/-. De fait, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 37% et de 51%, respectivement, durant les 4 heures suivant l’administration i.p. de MTII comparativement à l’administration d’une solution saline. Lors de l’administration i.c.v. de la leptine, la consommation calorique cumulative des souris Sim1+/- et Sim1+/+ est diminuée de 47% et de 32%, respectivement. Finalement, l’injection i.p. de CCK diminue la consommation calorique des souris Sim1+/- et Sim1+/+ de 52% et de 36%, respectivement. L’ensemble des résultats suggère ici que l’haploinsuffisance de Sim1 diminue l’activité de certaines voies neuronales régulant l’homéostasie énergétique, et particulièrement de celles qui contrôlent la prise alimentaire. En résumé, ces travaux ont montré que l’haploinsuffisance de Sim1 affecte plusieurs processus du développement au sein du noyau PV. Ces anomalies du développement peuvent conduire à des dysfonctions de certains processus physiologiques distincts régulés par le noyau PV, et notamment de la prise alimentaire, et contribuer ainsi au phénotype d’obésité. Les souris hétérozygotes pour le gène Sim1 représentent donc un modèle animal unique, où l’hyperphagie, et non les dépenses énergétiques, est la principale cause de l’obésité. En conséquence, ces souris pourraient représenter un modèle expérimental intéressant pour l’étude des mécanismes cellulaires et moléculaires en contrôle de la prise alimentaire.

Étude ultrastructurale et développementale du récepteur EphA4 dans l’hippocampe du rat

Afin de mieux comprendre l’évolution des fonctions du récepteur EphA4 pendant le développement du système nerveux central (SNC), nous avons étudié sa localisation cellulaire et subcellulaire dans l’hippocampe du rat, d’abord chez l’adulte, puis pendant le développement postnatal, ainsi que ses rôles potentiels dans la genèse, la migration ou la maturation des cellules granulaires dans l’hippocampe adulte. Pour ce faire, nous avons utilisé la méthode d’immunocytochimie en microscopie photonique, électronique et confocale. En microscopie photonique, une forte immunoréactivité (peroxydase/DAB) pour EphA4 est observée aux jours 1 et 7 suivant la naissance (P1 et P7) dans les couches de corps cellulaires, avec un marquage notamment associé à la surface des corps cellulaires des cellules granulaires et pyramidales, ainsi que dans les couches de neuropile du gyrus dentelé et des secteurs CA3 et CA1. L’intensité du marquage diminue progressivement dans les couches de corps cellulaires, entre P7 et P14, pour devenir faible à P21 et chez l’adulte, tandis qu’elle persiste dans les couches de neuropile, sauf celles qui reçoivent des afférences du cortex entorhinal. En microscopie électronique, après marquage à la peroxydase/DAB, EphA4 décore toute la surface des cellules pyramidales et granulaires, du corps cellulaire jusqu’aux extrémités distales, entre P1 et P14, pour devenir confiné aux extrémités synaptiques, c’est-à-dire les terminaisons axonales et les épines dendritiques, à P21 et chez l’adulte. À la membrane plasmique des astrocytes, EphA4 est redistribué comme dans les neurones, marquant le corps cellulaire et ses prolongements proximaux à distaux, à P1 et P7, pour devenir restreint aux prolongements périsynaptiques distaux, à partir de P14. D’autre part, des axones en cours de myélinisation présentent souvent une forte immunoréactivité punctiforme à leur membrane plasmique, à P14 et P21. En outre, dans les neurones et les astrocytes, le réticulum endoplasmique, l’appareil de Golgi et les vésicules de transport, organelles impliquées dans la synthèse, la modification posttraductionnelle et le transport des protéines glycosylées, sont aussi marqués, et plus intensément chez les jeunes animaux. Enfin, EphA4 est aussi localisé dans le corps cellulaire et les dendrites des cellules granulaires générées chez l’adulte, au stade de maturation où elles expriment la doublecortine (DCX). De plus, des souris adultes knockouts pour EphA4 présentent des cellules granulaires DCX-positives ectopiques, c’est-à-dire positionnées en dehors de la zone sous-granulaire, ce qui suggère un rôle d’EphA4 dans la régulation de leur migration. Ces travaux révèlent ainsi une redistribution d’EphA4 dans les cellules neuronales et gliales en maturation, suivant les sites cellulaires où un remodelage morphologique s’effectue : les corps cellulaires lorsqu’ils s’organisent en couches, les prolongements dendritiques et axonaux pendant leur croissance, guidage et maturation, puis les épines dendritiques, les terminaisons axonales et les prolongements astrocytaires distaux associés aux synapses excitatrices, jusque chez l’adulte, où la formation de nouvelles synapses et le renforcement des connexions synaptiques existantes sont exercés. Ces localisations pourraient ainsi correspondre à différents rôles d’EphA4, par lesquels il contribuerait à la régulation des capacités plastiques du SNC, selon le stade développemental, la région, l’état de santé, ou l’expérience comportementale de l’animal.

Développement et caractérisation d’une méthode photonique pour créer des distributions spatiales de protéines

Les cellules sont capables de détecter les distributions spatiales de protéines et ainsi de migrer ou s’étendre dans la direction appropriée. Une compréhension de la réponse cellulaire aux modifications de ces distributions spatiales de protéines est essentielle pour l’avancement des connaissances dans plusieurs domaines de recherches tels que le développement, l’immunologie ou l’oncologie. Un exemple particulièrement complexe est le guidage d’axones se déroulant pendant le développement du système nerveux. Ce dernier nécessite la présence de plusieurs distributions de molécules de guidages étant attractives ou répulsives pour connecter correctement ce réseau complexe qu’est le système nerveux. Puisque plusieurs indices de guidage collaborent, il est particulièrement difficile d’identifier la contribution individuelle ou la voie de signalisation qui est déclenchée in vivo, il est donc nécessaire d’utiliser des méthodes pour reproduire ces distributions de protéines in vitro. Plusieurs méthodes existent pour produire des gradients de protéines solubles ou liées aux substrats. Quelques méthodes pour produire des gradients solubles sont déjà couramment utilisées dans plusieurs laboratoires, mais elles limitent l’étude aux distributions de protéines qui sont normalement sécrétées in vivo. Les méthodes permettant de produire des distributions liées au substrat sont particulièrement complexes, ce qui restreint leur utilisation à quelques laboratoires. Premièrement, nous présentons une méthode simple qui exploite le photoblanchiment de molécules fluorescentes pour créer des motifs de protéines liées au substrat : Laser-assisted protein adsorption by photobleaching (LAPAP). Cette méthode permet de produire des motifs de protéines complexes d’une résolution micrométrique et d’une grande portée dynamique. Une caractérisation de la technique a été faite et en tant que preuve de fonctionnalité, des axones de neurones du ganglion spinal ont été guidés sur des gradients d’un peptide provenant de la laminine. Deuxièmement, LAPAP a été amélioré de manière à pouvoir fabriquer des motifs avec plusieurs composantes grâce à l’utilisation de lasers à différentes longueurs d’onde et d’anticorps conjugués à des fluorophores correspondants à ces longueurs d’onde. De plus, pour accélérer et simplifier le processus de fabrication, nous avons développé LAPAP à illumination à champ large qui utilise un modulateur spatial de lumière, une diode électroluminescente et un microscope standard pour imprimer directement un motif de protéines. Cette méthode est particulièrement simple comparativement à la version originale de LAPAP puisqu’elle n’implique pas le contrôle de la puissance laser et de platines motorisées, mais seulement d’envoyer l’image du motif désiré au modulateur spatial. Finalement, nous avons utilisé LAPAP pour démontrer que notre technique peut être utilisée dans des analyses de haut contenu pour quantifier les changements morphologiques résultant de la croissance neuronale sur des gradients de protéines de guidage. Nous avons produit des milliers de gradients de laminin-1 ayant différentes pentes et analysé les variations au niveau du guidage de neurites provenant d’une lignée cellulaire neuronale (RGC-5). Un algorithme pour analyser les images des cellules sur les gradients a été développé pour détecter chaque cellule et quantifier la position du centroïde du soma ainsi que les angles d’initiation, final et de braquage de chaque neurite. Ces données ont démontré que les gradients de laminine influencent l’angle d’initiation des neurites des RGC-5, mais n’influencent pas leur braquage. Nous croyons que les résultats présentés dans cette thèse faciliteront l’utilisation de motifs de protéines liées au substrat dans les laboratoires des sciences de la vie, puisque LAPAP peut être effectué à l’aide d’un microscope confocal ou d’un microscope standard légèrement modifié. Cela pourrait contribuer à l’augmentation du nombre de laboratoires travaillant sur le guidage avec des gradients liés au substrat afin d’atteindre la masse critique nécessaire à des percées majeures en neuroscience.

HDAC inhibitors attenuate the development of hypersensitivity in models of neuropathic pain

Histone deacetylase inhibitors (HDACIs) interfere with the epigenetic process of histone acetylation and are known to have analgesic properties in models of chronic inflammatory pain. The aim of this study was to determine whether these compounds could also affect neuropathic pain. Different class I HDACIs were delivered intrathecally into rat spinal cord in models of traumatic nerve injury and antiretroviral drug-induced peripheral neuropathy (stavudine, d4T). Mechanical and thermal hypersensitivity was attenuated by 40% to 50% as a result of HDACI treatment, but only if started before any insult. The drugs globally increased histone acetylation in the spinal cord, but appeared to have no measurable effects in relevant dorsal root ganglia in this treatment paradigm, suggesting that any potential mechanism should be sought in the central nervous system. Microarray analysis of dorsal cord RNA revealed the signature of the specific compound used (MS-275) and suggested that its main effect was mediated through HDAC1. Taken together, these data support a role for histone acetylation in the emergence of neuropathic pain.

Ace gene dosage influences the development of renovascular hypertension

P>1. Clinical and experimental evidence highlights the importance of the renin-angiotensin system in renovascular hypertension. Furthermore, genetic factors affecting angiotensin-converting enzyme (ACE) could influence the development of renovascular hypertension. 2. To test the effect of small gene perturbations on the development of renovascular hypertension, mice harbouring two or three copies of the Ace gene were submitted to 4 weeks of two-kidney, one-clip (2K1C) hypertension. Blood pressure (BP), cardiac hypertrophy, baroreflex sensitivity and blood pressure and heart rate variability were assessed and compared between the different groups. 3. The increase in BP induced by 2K1C was higher in mice with three copies of the Ace gene compared with mice with only two copies (46 vs 23 mmHg, respectively). Moreover, there was a 3.8-fold increase in the slope of the left ventricle mass/BP relationship in mice with three copies of the Ace gene. Micewith three copies of the Ace gene exhibited greater increases in cardiac and serum ACE activity than mice with only two copies of the gene. Both baroreflex bradycardia and tachycardia were significantly depressed in mice with three copies of the Ace gene after induction of 2K1C hypertension. The variance in basal systolic BP was greater in mice with three copies of the Ace gene after 2K1C hypertension compared with those with only two copies of the gene (106 vs 54%, respectively). In addition, the low-frequency component of the pulse interval was higher mice with three copies of the Ace gene after 2K1C hypertension compared with those with only two (168 vs 86%, respectively). Finally, in mice with three copies of the Ace gene, renovascular hypertension induced a 6.1-fold increase in the sympathovagal balance compared with a 3.2-fold increase in mice with only two copies of the gene. 4. Collectively, these data provide direct evidence that small genetic disturbances in ACE levels per se have an influence on haemodynamic, cardiac mass and autonomic nervous system responses in mice under pathological perturbation.

Differential regulation of the renin-angiotensin system by nicotine in WKY and SHR glia

Given that (1) the renin-angiotensin system (RAS) is compartmentalized within the central nervous system in neurons and glia (2) the major source of brain angiotensinogen is the glial cells, (3) the importance of RAS in the central control of blood pressure, and (4) nicotine increases the probability of development of hypertension associated to genetic predisposition; the objective of the present study was to evaluate the effects of nicotine on the RAS in cultured glial cells from the brainstem and hypothalamus of Wistar Kyoto (WKY) and spontaneously hypertensive (SHR) rats. Ligand binding, real-time PCR and western blotting assays were used to compare the expression of angiotensinogen, angiotensin converting enzyme, angiotensin converting enzyme 2 and angiotensin II type1 receptors. We demonstrate, for the first time, that there are significant differences in the basal levels of RAS components between WKY and SHR rats in glia from 1-day-old rats. We also observed that nicotine is able to modulate the renin-angiotensin system in glial cells from the brainstem and hypothalamus and that the SHR responses were more pronounced than WKY ones. The present data suggest that nicotine effects on the RAS might collaborate to the development of neurogenic hypertension in SHR through modulation of glial cells.