Dyslexia research at the turn of the 21st century:behavioural, neuroimaging and genetic findings

Behavioural studies have shown that dyslexics are a heterogeneous population and between-group comparisons are thus inadequate. Some subjects do not develop dyslexia despite having a deficit implicated in this disorder, which points to protective factors. Dyslexia co-occurs with ADHD, DCD, SLI, and SSD, so that future behavioural studies will need to screen and/or statistically control for other disorders. Studies of multiple cases of DPs with other developmental disorders are necessary. Neuroimaging findings show structural and/or functional brain abnormalities in language areas, V5/MT and the cerebellum. Future neuroimaging studies need to investigate the whole reading network and multiple cases. Six dyslexia risk genes have been found, mostly involved in neural migration, which may suggest dyslexia is a deficit of neuronal migration. However, it is not clear how these genes can restrict migration to specific brain areas. As a complex and heterogeneous disorder, dyslexia is likely to be associated with several mutated genes. ADHD and SSD are characterised by genetic risk factors which are partially shared with dyslexia, resulting in comorbidity. Future genetic studies need to focus on identifying other risk genes and pleiotropic genes involved in comorbidities, and linking genotypes implicated in dyslexia with brain structure. Any theory of dyslexia needs to take into account a multitude of risk and protective factors across behavioural, neural and genetic domains.

Exploration génétique de l'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne

L'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT, ectopie dans plus de 80 %) a une prévalence de 1 cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT est la conséquence d'une défaillance de la thyroïde embryonnaire à se différencier, à se maintenir ou à migrer vers sa localisation anatomique (partie antérieure du cou), qui aboutit à une absence totale de la thyroïde (athyréose) ou à une ectopie thyroïdienne (linguale ou sublinguale). Les HCDT sont principalement non-syndromiques (soit 98% des cas sont non-familiale), ont un taux de discordance de 92% chez les jumeaux monozygotes, et ont une prédominance féminine et ethnique (i.e., Caucasienne). La majorité des cas d’HCDT n’a pas de cause connue, mais est associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdie). Des mutations germinales dans les facteurs de transcription liés à la thyroïde (NKX2.1, FOXE1, PAX8, NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des patients atteints d’HCDT sporadiques et l’analyse de liaisons exclue ces gènes dans les rares familles multiplex avec HCDT. Nous supposons que le manque de transmission familiale claire d’HCDT peut résulter de la nécessité d’au moins deux « hits » génétiques différents dans des gènes importants pour le développement thyroïdien. Pour répondre au mieux nos questions de recherche, nous avons utilisé deux approches différentes: 1) une approche gène candidat, FOXE1, seul gène impliqué dans l’ectopie dans le modèle murin et 2) une approche en utilisant les techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS) afin de trouver des variants génétiques pouvant expliquer cette pathologie au sein d’une cohorte de patients avec HCDT. Pour la première approche, une étude cas-contrôles a été réalisée sur le promoteur de FOXE1. Il a récemment été découvert qu’une région du promoteur de FOXE1 est différentiellement méthylée au niveau de deux dinucléotides CpG consécutifs, définissant une zone cruciale de contrôle de l’expression de FOXE1. L’analyse d’association basée sur les haplotypes a révélé qu’un haplotype (Hap1: ACCCCCCdel1C) est associé avec le HCDT chez les Caucasiens (p = 5x10-03). Une réduction significative de l’activité luciférase est observée pour Hap1 (réduction de 68%, p<0.001) comparé au promoteur WT de FOXE1. Une réduction de 50% de l’expression de FOXE1 dans une lignée de cellules thyroïdienne humaine est suffisante pour réduire significativement la migration cellulaire (réduction de 55%, p<0.05). Un autre haplotype (Hap2: ACCCCCCC) est observé moins fréquemment chez les Afro-Américain comparés aux Caucasiens (p = 1.7x10-03) et Hap2 diminue l’activité luciférase (réduction de 26%, p<0.001). Deux haplotypes distincts sont trouvés fréquemment dans les contrôles Africains (Black-African descents). Le premier haplotype (Hap3: GTCCCAAC) est fréquent (30.2%) chez les contrôles Afro-Américains comparés aux contrôles Caucasiens (6.3%; p = 2.59 x 10-9) tandis que le second haplotype (Hap4: GTCCGCAC) est trouvé exclusivement chez les contrôles Afro-Américains (9.4%) et est absent chez les contrôles Caucasiens (P = 2.59 x 10-6). Pour la deuxième approche, le séquençage de l’exome de l’ADN leucocytaire entre les jumeaux MZ discordants n’a révélé aucune différence. D'où l'intérêt du projet de séquençage de l’ADN et l’ARN de thyroïdes ectopiques et orthotopiques dans lesquelles de l'expression monoallélique aléatoire dans a été observée, ce qui pourrait expliquer comment une mutation monoallélique peut avoir des conséquences pathogéniques. Finalement, le séquençage de l’exome d’une cohorte de 36 cas atteints d’HCDT a permis d’identifier de nouveaux variants probablement pathogéniques dans les gènes récurrents RYR3, SSPO, IKBKE et TNXB. Ces quatre gènes sont impliqués dans l’adhésion focale (jouant un rôle dans la migration cellulaire), suggérant un rôle direct dans les défauts de migration de la thyroïde. Les essais de migration montrent une forte diminution (au moins 60% à 5h) de la migration des cellules thyroïdiennes infectées par shRNA comparés au shCtrl dans 2 de ces gènes. Des zebrafish KO (-/- et +/-) pour ces nouveaux gènes seront réalisés afin d’évaluer leur impact sur l’embryologie de la thyroïde.

Exploration génétique de l'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne

L'hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT, ectopie dans plus de 80 %) a une prévalence de 1 cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT est la conséquence d'une défaillance de la thyroïde embryonnaire à se différencier, à se maintenir ou à migrer vers sa localisation anatomique (partie antérieure du cou), qui aboutit à une absence totale de la thyroïde (athyréose) ou à une ectopie thyroïdienne (linguale ou sublinguale). Les HCDT sont principalement non-syndromiques (soit 98% des cas sont non-familiale), ont un taux de discordance de 92% chez les jumeaux monozygotes, et ont une prédominance féminine et ethnique (i.e., Caucasienne). La majorité des cas d’HCDT n’a pas de cause connue, mais est associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdie). Des mutations germinales dans les facteurs de transcription liés à la thyroïde (NKX2.1, FOXE1, PAX8, NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des patients atteints d’HCDT sporadiques et l’analyse de liaisons exclue ces gènes dans les rares familles multiplex avec HCDT. Nous supposons que le manque de transmission familiale claire d’HCDT peut résulter de la nécessité d’au moins deux « hits » génétiques différents dans des gènes importants pour le développement thyroïdien. Pour répondre au mieux nos questions de recherche, nous avons utilisé deux approches différentes: 1) une approche gène candidat, FOXE1, seul gène impliqué dans l’ectopie dans le modèle murin et 2) une approche en utilisant les techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS) afin de trouver des variants génétiques pouvant expliquer cette pathologie au sein d’une cohorte de patients avec HCDT. Pour la première approche, une étude cas-contrôles a été réalisée sur le promoteur de FOXE1. Il a récemment été découvert qu’une région du promoteur de FOXE1 est différentiellement méthylée au niveau de deux dinucléotides CpG consécutifs, définissant une zone cruciale de contrôle de l’expression de FOXE1. L’analyse d’association basée sur les haplotypes a révélé qu’un haplotype (Hap1: ACCCCCCdel1C) est associé avec le HCDT chez les Caucasiens (p = 5x10-03). Une réduction significative de l’activité luciférase est observée pour Hap1 (réduction de 68%, p<0.001) comparé au promoteur WT de FOXE1. Une réduction de 50% de l’expression de FOXE1 dans une lignée de cellules thyroïdienne humaine est suffisante pour réduire significativement la migration cellulaire (réduction de 55%, p<0.05). Un autre haplotype (Hap2: ACCCCCCC) est observé moins fréquemment chez les Afro-Américain comparés aux Caucasiens (p = 1.7x10-03) et Hap2 diminue l’activité luciférase (réduction de 26%, p<0.001). Deux haplotypes distincts sont trouvés fréquemment dans les contrôles Africains (Black-African descents). Le premier haplotype (Hap3: GTCCCAAC) est fréquent (30.2%) chez les contrôles Afro-Américains comparés aux contrôles Caucasiens (6.3%; p = 2.59 x 10-9) tandis que le second haplotype (Hap4: GTCCGCAC) est trouvé exclusivement chez les contrôles Afro-Américains (9.4%) et est absent chez les contrôles Caucasiens (P = 2.59 x 10-6). Pour la deuxième approche, le séquençage de l’exome de l’ADN leucocytaire entre les jumeaux MZ discordants n’a révélé aucune différence. D'où l'intérêt du projet de séquençage de l’ADN et l’ARN de thyroïdes ectopiques et orthotopiques dans lesquelles de l'expression monoallélique aléatoire dans a été observée, ce qui pourrait expliquer comment une mutation monoallélique peut avoir des conséquences pathogéniques. Finalement, le séquençage de l’exome d’une cohorte de 36 cas atteints d’HCDT a permis d’identifier de nouveaux variants probablement pathogéniques dans les gènes récurrents RYR3, SSPO, IKBKE et TNXB. Ces quatre gènes sont impliqués dans l’adhésion focale (jouant un rôle dans la migration cellulaire), suggérant un rôle direct dans les défauts de migration de la thyroïde. Les essais de migration montrent une forte diminution (au moins 60% à 5h) de la migration des cellules thyroïdiennes infectées par shRNA comparés au shCtrl dans 2 de ces gènes. Des zebrafish KO (-/- et +/-) pour ces nouveaux gènes seront réalisés afin d’évaluer leur impact sur l’embryologie de la thyroïde.

Migration and differentiation of neuronal precursors in the postnatal brain: insights from the subventricular zone and cerebellum

Fundação para a Ciência e a Tecnologia - SFRH/BD/42848/2008, através do Programa MIT_Portugal em Sistemas de Bioengenharia; projectos PTDC/SAUNEU/104415/2008 e Projecto ref. 96542 da Fundação Caloust Gulbenkian

Polarity of microtubule assemblies during neuronal cell migration.

The active migration of neurons from their sites of origin to their final destinations requires the unidirectional translocation of the nuclei and somatic cytoplasm within the growing leading processes. To explore the cellular machinery underlying this translocation, we determined the polarity of microtubules situated within the leading and trailing processes of migrating cerebellar granule cells in situ. Our analysis reveals that the newly assembled positive ends of the microtubules in the leading process uniformly face the growing tip, while their disintegrating negative ends face the nucleus. In the trailing process, by contrast, microtubule arrays are of mixed polarity. We suggest that the dynamics of slow polymerization in combination with fast disintegration of oriented microtubules create "push" and "pull" forces that contribute to the piston-like saltatory displacement of the nucleus and cytoplasm within the membrane cylinder of the leading process of the migrating neuron.

N-syndecan and HB-GAM in neural migration and differentiation : Modulation of growth factor activity in brain

The juvenile sea squirt wanders through the sea searching for a suitable rock or hunk of coral to cling to and make its home for life. For this task it has a rudimentary nervous system. When it finds its spot and takes root, it doesn't need its brain any more so it eats it. It's rather like getting tenure. Daniel C. Dennett (from Consciousness Explained, 1991) The little sea squirt needs its brain for a task that is very simple and short. When the task is completed, the sea squirt starts a new life in a vegetative state, after having a nourishing meal. The little brain is more tightly structured than our massive primate brains. The number of neurons is exact, no leeway in neural proliferation is tolerated. Each neuroblast migrates exactly to the correct position, and only a certain number of connections with the right companions is allowed. In comparison, growth of a mammalian brain is a merry mess. The reason is obvious: Squirt brain needs to perform only a few, predictable functions, before becoming waste. The more mobile and complex mammals engage their brains in tasks requiring quick adaptation and plasticity in a constantly changing environment. Although the regulation of nervous system development varies between species, many regulatory elements remain the same. For example, all multicellular animals possess a collection of proteoglycans (PG); proteins with attached, complex sugar chains called glycosaminoglycans (GAG). In development, PGs participate in the organization of the animal body, like in the construction of parts of the nervous system. The PGs capture water with their GAG chains, forming a biochemically active gel at the surface of the cell, and in the extracellular matrix (ECM). In the nervous system, this gel traps inside it different molecules: growth factors and ECM-associated proteins. They regulate the proliferation of neural stem cells (NSC), guide the migration of neurons, and coordinate the formation of neuronal connections. In this work I have followed the role of two molecules contributing to the complexity of mammalian brain development. N-syndecan is a transmembrane heparan sulfate proteoglycan (HSPG) with cell signaling functions. Heparin-binding growth-associated molecule (HB-GAM) is an ECM-associated protein with high expression in the perinatal nervous system, and high affinity to HS and heparin. N-syndecan is a receptor for several growth factors and for HB-GAM. HB-GAM induces specific signaling via N-syndecan, activating c-Src, calcium/calmodulin-dependent serine protein kinase (CASK) and cortactin. By studying the gene knockouts of HB-GAM and N-syndecan in mice, I have found that HB-GAM and N-syndecan are involved as a receptor-ligand-pair in neural migration and differentiation. HB-GAM competes with the growth factors fibriblast growth factor (FGF)-2 and heparin-binding epidermal growth factor (HB-EGF) in HS-binding, causing NSCs to stop proliferation and to differentiate, and affects HB-EGF-induced EGF receptor (EGFR) signaling in neural cells during migration. N-syndecan signaling affects the motility of young neurons, by boosting EGFR-mediated cell migration. In addition, these two receptors form a complex at the surface of the neurons, probably creating a motility-regulating structure.

Controlled adhesion and growth of long term glial and neuronal cultures on Parylene-c

This paper explores the long term development of networks of glia and neurons on patterns of Parylene-C on a SiO 2 substrate. We harvested glia and neurons from the Sprague-Dawley (P1-P7) rat hippocampus and utilized an established cell patterning technique in order to investigate cellular migration, over the course of 3 weeks. This work demonstrates that uncontrolled glial mitosis gradually disrupts cellular patterns that are established early during culture. This effect is not attributed to a loss of protein from the Parylene-C surface, as nitrogen levels on the substrate remain stable over 3 weeks. The inclusion of the anti-mitotic cytarabine (Ara-C) in the culture medium moderates glial division and thus, adequately preserves initial glial and neuronal conformity to underlying patterns. Neuronal apoptosis, often associated with the use of Ara-C, is mitigated by the addition of brain derived neurotrophic factor (BDNF). We believe that with the right combination of glial inhibitors and neuronal promoters, the Parylene-C based cell patterning method can generate structured, active neural networks that can be sustained and investigated over extended periods of time. To our knowledge this is the first report on the concurrent application of Ara-C and BDNF on patterned cell cultures. © 2011 Delivopoulos, Murray.

Night-time neuronal activation of Cluster N in a day- and night-migrating songbird.

Magnetic compass orientation in a night-migratory songbird requires that Cluster N, a cluster of forebrain regions, is functional. Cluster N, which receives input from the eyes via the thalamofugal pathway, shows high neuronal activity in night-migrants performing magnetic compass-guided behaviour at night, whereas no activation is observed during the day, and covering up the birds' eyes strongly reduces neuronal activation. These findings suggest that Cluster N processes light-dependent magnetic compass information in night-migrating songbirds. The aim of this study was to test if Cluster N is active during daytime migration. We used behavioural molecular mapping based on ZENK activation to investigate if Cluster N is active in the meadow pipit (Anthus pratensis), a day- and night-migratory species. We found that Cluster N of meadow pipits shows high neuronal activity under dim-light at night, but not under full room-light conditions during the day. These data suggest that, in day- and night-migratory meadow pipits, the light-dependent magnetic compass, which requires an active Cluster N, may only be used during night-time, whereas another magnetosensory mechanism and/or other reference system(s), like the sun or polarized light, may be used as primary orientation cues during the day.

Remodelage neuronal de la cicatrice cardiaque suite à un infarctus du myocarde

Suite à un infarctus du myocarde, la formation d’une cicatrice, nommée fibrose de réparation, représente un processus adaptatif et essentiel empêchant la rupture du myocarde. La cicatrice est constituée de myofibroblastes, de cellules vasculaires, de fibres sympathiques ainsi que de cellules souches neuronales cardiaques exprimant la nestine. Une perturbation au niveau de ces constituants cellulaires résulte en une formation maladaptative de la cicatrice et éventuellement, une diminution de la fonction cardiaque. La compréhension des événements cellulaires ainsi que les mécanismes sous-jacents participant à cette fibrose est alors d’une importance primordiale. Cette thèse est axée sur l’identification du rôle du système sympathique et des cellules souches neuronales cardiaques exprimant la nestine dans la formation de la cicatrice ainsi que leur interaction potentielle. Nos travaux examinent l’hypothèse que les cellules souches neuronales exprimant la nestine sont endogènes au cœur et que suite à un dommage ischémique, elles contribuent à la réponse angiogénique et à la réinnervation sympathique du tissu lésé. Les cellules souches neuronales exprimant la nestine sont retrouvées dans les cœurs de différentes espèces incluant le cœur infarci humain. Elles sont résidentes dans le cœur, proviennent de la crête neurale lors du développement et sont intercalées entre les cardiomyocytes n’exprimant pas la nestine. Suite à leur isolation de cœurs infarcis de rats, les cellules souches neuronales cardiaques prolifèrent sous forme de neurosphères et, dans des conditions appropriées in vitro, se différencient en neurones exprimant le neurofilament-M. Suite à un infarctus du myocarde, les niveaux de l’ARNm de nestine sont significativement augmentés au niveau de la région infarcie et non-infarcie. Nos résultats suggèrent que cette augmentation de l’expression de nestine dans la cicatrice reflète en partie la migration des cellules souches neuronales cardiaques exprimant la nestine de la région non-infarcie vers la région infarcie. Lors de la fibrose de réparation, ces cellules représentent un substrat cellulaire pour la formation de nouveaux vaisseaux et contribuent aussi à la croissance des fibres sympathiques dans la région infarcie. Finalement, nous démontrons que la formation de la cicatrice est associée à une innervation sympathique de la région infarcie et péri-infarcie. De plus, les fibres sympathiques présentes dans la région infarcie sont observées à proximité de vaisseaux de petits calibres. Ces données suggèrent indirectement que l’innervation de la cicatrice par les fibres sympathiques peut jouer un rôle dans la réponse angiogénique suite à un infarctus du myocarde. Suite à l’administration du corticostéroïde dexaméthasone, nous détectons un amincissement de la cicatrice, associé à une réduction significative des fibres sympathiques exprimant le neurofilament-M dans la région infarcie et péri-infarcie. La diminution de la densité de ces fibres par le dexaméthasone peut être reliée à une diminution de la prolifération des myofibroblastes et de la production de l’ARNm du facteur neurotrophique nerve growth factor.

Controlled adhesion and growth of long term glial and neuronal cultures on Parylene-C

This paper explores the long term development of networks of glia and neurons on patterns of Parylene-C on a SiO2 substrate. We harvested glia and neurons from the Sprague-Dawley (P1–P7) rat hippocampus and utilized an established cell patterning technique in order to investigate cellular migration, over the course of 3 weeks. This work demonstrates that uncontrolled glial mitosis gradually disrupts cellular patterns that are established early during culture. This effect is not attributed to a loss of protein from the Parylene-C surface, as nitrogen levels on the substrate remain stable over 3 weeks. The inclusion of the anti-mitotic cytarabine (Ara-C) in the culture medium moderates glial division and thus, adequately preserves initial glial and neuronal conformity to underlying patterns. Neuronal apoptosis, often associated with the use of Ara-C, is mitigated by the addition of brain derived neurotrophic factor (BDNF). We believe that with the right combination of glial inhibitors and neuronal promoters, the Parylene-C based cell patterning method can generate structured, active neural networks that can be sustained and investigated over extended periods of time. To our knowledge this is the first report on the concurrent application of Ara-C and BDNF on patterned cell cultures.

Perda neuronal, ativação glial, neurogênese e alterações sensório-motoras após isquemia focal no córtex somestésico de ratos adultos

O Acidente vascular encefálico (AVE) é considerado uma das mais importantes causas de morte e perda funcional no mundo. Poucas condições neurológicas são tão complexas e devastadoras, provocando déficits neurológicos incapacitantes ou óbito nos sobreviventes. As regiões corticais são comumente afetadas por AVE, o que resulta em perda sensorial e motora. O estabelecimento dos padrões neuropatológicos em regiões corticais, incluindo a área somestésica, é fundamental para a investigação de possíveis intervenções terapêuticas. No presente estudo, investigamos os padrões de perda neuronal, microgliose, astrocitose, neurogênese e os déficits funcionais no córtex somestésico primário de ratos adultos, submetidos á lesões isquêmicas focais, induzidas por microinjeções de 40p Moles de endotelina-1 (ET-1). Foram utilizados 30 ratos (Rattus Norvegicus) da linhagem Wistar, adultos jovens, pesando entre 250-280g. Os animais foram divididos em grupos isquêmicos (N= 21) e controle (N=9). Os mesmos foram perfundidos nos tempos de sobrevida de 1, 3 e 7 dias. Os animais do grupo de 7 dias foram submetidos à testes comportamentais para avaliar a perda de função sensório-motora. Secções foram coradas pela violeta de cresila, citocromo oxidase e imunomarcadas para identificação neurônios (anti-NeuN), microglia ativada e não ativada (Iba-1), macrófagos/microglia ativados (ED-1), astrócitos (GFAP) e neuroblastos (DCX). As comparações estatísticas entre os grupos foram feitas por análise de variância (ANOVA), um critério com correção a posteriore de Tukey. Os animais isquêmicos apresentaram déficits sensório-motores revelados pela Escala Neurológica de Bederson, Teste de Colocação da Pata Anterior e Teste do Canto. Microinjeções de ET-1 induziram lesão isquêmica focal na área somestésica primária com perda neuronal, astrocitose e microgliose progressivas principalmente nos tempos mais tardios. A coloração para citocromo oxidase revelou o campo de barris, mas, inesperadamente, marcou uma população de células inflamatórias com características de macrófagos na região isquêmica. Houve aumento do número de neuroblastos, principalmente ao sétimo dia, na zona subventricular do hemisfério isquêmico, em relação ao hemisfério contralateral e animais controle. Não houve migração significativa de neuroblastos no córtex somestésico isquêmico. Os resultados mostram que microinjeções de ET-1 são um método eficaz para indução de perda tecidual e déficits sensoriais no córtex somestésico primário de ratos adultos. Também se evidencia que a zona subventricular é influenciada por eventos isquêmicos distantes e que populações macrofágicas parecem aumentar o padrão de expressão de citocromo oxidase. O referido modelo experimental pode ser utilizado em estudos futuros onde agentes neuroprotetores em potencial podem ser utilizados para minimizar as alterações neuropatológicas descritas.

Effects of lithium on the proliferation and migration of neuroblasts in the rostral migratory stream in adult mice

The discovery of neurogenesis in adult brains opened the possibility of cellular therapy strategies for the treatment of neurodegenerative diseases, such as Alzheimer’s disease. Neurogenesis in the adult brain occurs in two areas: subgranular zone of the hippocampus and subventricular zone (SVZ) of the lateral ventricles. Neurons that originate from the SVZ migrate to the olfactory bulb (OB) through the rostral migratory stream (RMS). In Alzheimer’s disease, there is a progressive neuronal dysfunction and degeneration, resulting in brain atrophy and cognitive impairments including olfactory dysfunction. Several studies have demonstrated that pharmacological treatment with lithium exerts positive effects on adult neurogenesis, and one pathway seems to be the modulation of factors that regulate the migration of neuroblasts. The objective of this study was to investigate whether treatment with lithium promotes the increase of migratory neuroblasts using as parameter the RMS. Adult male C57BL/6 mice were divided into control and lithium-treated groups. The animals were treated for 6 weeks and, at four different time points, i.e., 10 days, 7 days, 3 days and 1 day before the end of treatments, they received an injection of BrdU (cell proliferation marker). The animals were sacrificed by perfusion fixation and the brains were immunohistochemically labeled for BrdU for analysis of migrating neuroblasts in the RMS. The results showed that the number of BrdU+ cells in the RMS was not significantly different between the two groups, suggesting that lithium, alone, is not capable of increasing the number of neuroblasts migrating from the SVZ to the OB

Grafted neuronal precursor cells differentiate and integrate in injured hippocampus in experimental pneumococcal meningitis

Bacterial meningitis (BM) frequently causes persisting neurofunctional sequelae. Autopsy studies in patients dying from BM show characteristic apoptotic brain injury to the stem cell niche in the subgranular zone of the hippocampal dentate gyrus (DG), and this form of brain damage is associated with learning and memory deficits in experimental BM. With an eye to potential regenerative therapies, the survival, migration, and differentiation of neuronal precursor cells (NPCs) were evaluated after engraftment into the injured hippocampus in vitro and in vivo in an infant rat model of pneumococcal meningitis. Green fluorescent protein (GFP)-expressing NPCs were grafted into the DG of organotypic hippocampal slice cultures injured by challenge with live Streptococcus pneumoniae. Seven days after engraftment, NPCs had migrated from the site of injection into the injured granular layer of the DG and electro-functionally integrated into the hippocampal network. In vivo, GFP-expressing NPCs migrated within 1 week from the injection site in the hilus region to the injured granular layer of the hippocampal DG and showed neuronal differentiation at 2 and 4 weeks after transplantation. Hippocampal injury induced by BM guides grafted NPCs to the area of brain damage and provides a microenvironment for neuronal differentiation and functional integration.