Phenotype and function of protective T cell immune responses in HIV.

PURPOSE OF REVIEW: Definition of T cell immune correlates in HIV infection remains a lofty goal towards our understanding of the HIV-specific immune response. This review will focus upon recent developments and controversies in our understanding of protective T cell responses against HIV. RECENT FINDINGS: It has become clear that multiple functions and phenotypic markers of T cells must be assessed to accurately characterize the complexity of CD4 and CD8 T cell responses. While evidence indicates that a hallmark of protective immune responses in HIV infection is the presence of 'polyfunctional' T cell responses, a disconnect remains between the function and phenotype of effective HIV-specific T cells. Moreover, there may be inherent differences in the ability of specific human leukocyte antigen class I families to promote CD8 T cell effector versus polyfunctional responses. It remains to be determined how polyfunctional responses arise in HIV infection, which functions are important for control, and whether surface phenotype markers provide an indication of protective capacity. SUMMARY: Polyfunctional and phenotypic assessment of T cell responses have clearly advanced our understanding of HIV specific immune responses. Critical questions remain, however, especially whether polyfunctional T cell responses control, or are controlled by, HIV replication.

RAX and anophthalmia in humans: Evidence of brain anomalies.

PURPOSE: To report the clinical and genetic study of two families of Egyptian origin with clinical anophthalmia. To further determine the role of the retina and anterior neural fold homeobox gene (RAX) in anophthalmia and associated cerebral malformations. METHODS: Three patients with clinical anophthalmia and first-degree relatives from two consanguineous families of Egyptian origin underwent full ophthalmologic, general and neurologic examination, and blood tests. Cerebral magnetic resonance imaging (MRI) was performed in the index cases of both families. Genomic DNA was prepared from venous leukocytes, and direct sequencing of all the exons and intron-exon junctions of RAX was performed after PCR amplification. RESULTS: Clinical bilateral anophthalmia was observed in all three patients. General and neurologic examinations were normal; obesity and delay in psychomotor development were observed in the isolated case. Orbital MRI showed a hypoplastic orbit with present but rudimentary extraocular muscles and normal lacrimal glands. Cerebral MRI showed agenesis of the optic nerves, optic tracts, and optic chiasma. In the index case of family A, the absence of the frontal and sphenoidal sinuses was also noted. In the index case of family B, only the sphenoidal sinus was absent, and there was significant cortical atrophy. The three patients carried a novel homozygous c.543+3A>G mutation (IVS2+3A>G) in RAX. Parents were healthy heterozygous carriers. No mutations were detected in orthodenticle homeobox 2 (OTX2), ventral anterior homeobox 1 (VAX1), or sex determining region Y-box 2 (SOX2). CONCLUSIONS: This is the first report of a homozygous splicing RAX mutation associated with autosomal recessive bilateral anophthalmia. To our knowledge, only two isolated cases of anophthalmia, three null and one missense case affecting nuclear localization or the DNA-binding homeodomain, have been found to be caused by compound heterozygote RAX mutations. A novel missense RAX mutation was identified in three patients with bilateral anophthalmia and a distinct systemic and neurologic phenotype. The mutation potentially affects splicing of the last exon and is thought to result in a protein that has an aberrant homeodomain and no paired-tail domain. Functional consequences of this change still need to be characterized.

Comparative morphology and identification key for females of nine Sarcophagidae species (Diptera) with forensic importance in Southern Brazil

ABSTRACTThe identification of female flesh flies was always considered a difficult task since morphological descriptions and keys for females are rare. Even in a forensic entomology framework, where females play a major role, female flesh flies are usually not identified. In order to fill this gap in Southern Brazil fauna we provide detailed descriptions and key for the female of nine species included in four genera: Microcerella halli (Engel), Oxysarcodexia paulistanensis (Mattos), Oxysarcodexia riograndensis (Lopes), Peckia (Euboettcheria) australis (Townsend), Peckia(Euboettcheria) florencioi (Prado and Fonseca), Peckia (Pattonella) intermutans (Walker), Peckia(Pattonella) resona (Lopes), Peckia (Sarcodexia) lambens (Wiedemann), and Sarcophaga(Bercaea) africa (Wiedemann). These species are distinguished mainly by genital characters as tergite 6 divided or undivided, presence of tergite 8, spermatheca morphology and vaginal plate shape.

Fuel metabolism during exercise in euglycaemia and hyperglycaemia in patients with type 1 diabetes mellitus--a prospective single-blinded randomised crossover trial.

Aims/hypothesis We assessed systemic and local muscle fuel metabolism during aerobic exercise in patients with type I diabetes at euglycaemia and hyperglycaemia with identical insulin levels.Methods This was a single-blinded randomised crossover study at a university diabetes unit in Switzerland. We studied seven physically active men with type I diabetes (mean +/- SEM age 33.5 +/- 2.4 years, diabetes duration 20.1 +/- 3.6 years, HbA(1c) 6.7 +/- 0.2% and peak oxygen uptake [VO2peak] 50.3 +/- 4.5 ml min(-1) kg(-1)). Men were studied twice while cycling for 120 min at 55 to 60% of VO2peak, with a blood glucose level randomly set either at 5 or 11 mmol/l and identical insulinaemia. The participants were blinded to the glycaemic level; allocation concealment was by opaque, sealed envelopes. Magnetic resonance spectroscopy was used to quantify intramyocellular glycogen and lipids before and after exercise. Indirect calorimetry and measurement of stable isotopes and counter-regulatory hormones complemented the assessment of local and systemic fuel metabolism.Results The contribution of lipid oxidation to overall energy metabolism was higher in euglycaemia than in hyperglycaemia (49.4 +/- 4.8 vs 30.6 +/- 4.2%; p<0.05). Carbohydrate oxidation accounted for 48.2 +/- 4.7 and 66.6 +/- 4.2% of total energy expenditure in euglycaemia and hyperglycaemia, respectively (p<0.05). The level of intramyocellular glycogen before exercise was higher in hyperglycaemia than in euglycaemia (3.4 +/- 0.3 vs 2.7 +/- 0.2 arbitrary units [AU]; p<0.05). Absolute glycogen consumption tended to be higher in hyperglycaemia than in euglycaemia (1.3 +/- 0.3 vs 0.9 +/- 0.1 AU). Cortisol and growth hormone increased more strongly in euglycaemia than in hyperglycaemia (levels at the end of exercise 634 52 vs 501 +/- 32 nmol/l and 15.5 +/- 4.5 vs 7.4 +/- 2.0 ng/ml, respectively; p<0.05).Conclusions/interpretation Substrate oxidation in type I diabetic patients performing aerobic exercise in euglycaemia is similar to that in healthy individuals revealing a shift towards lipid oxidation during exercise. In hyperglycaemia fuel metabolism in these patients is dominated by carbohydrate oxidation. Intramyocellular glycogen was not spared in hyperglycaemia.

Characterization of PHO1 and PHO1;H1 gene function in Arabidopsis thaliana

Summary Phosphorus is one of the major macronutrients required for plant growth and development. Plant roots acquire phosphorus as inorganic phosphate (Pi), which is further distributed to the shoot, via the transpiration stream and root pressure, where Pi is imported again into cells. PHO1 in Arabidopsis has been identified as a protein involved in the loading of Pi into the root xylem. PHO1 does not have any homology to described Pi transporters including the Pht1 family of H+/ Pi cotransporters. PHO1 bears two domains, SPX and EXS domains, previously identified in Saccharomyces cerevisiae proteins involved in Pi transport and/or sensing, or in sorting proteins to endomembranes. Phylogenetic analysis of the PHO1 gene family revealed the presence of three clusters, with PHO1 and PHO1;H1 forming one cluster. The biological significance behind this cluster was demonstrated by the complementation of the pho1 mutant with only PHO1 and PHO1;H1, of all the PHO1 family members, when expressed under the PHO1 promoter. PHO1 has been shown to be expressed mostly in the root vascular cylinder and at low level in the shoot. PHO1;H1 had a different expression pattern, being expressed in both root and shoot vascular cylinder to the same level, with the levels in leaves increasing with the leaf maturity, suggesting additional role of PHO1;H1 in the Pi mobilization in leaves. In order to further explore the role of PHO1, Pi dynamics was studied on plants expressing PHO1 at different levels compared to the wild type: PHO1 overexpressors, PHO1 underexpressors and the pho1 mutant. Overexpression of the PHO1 protein in the shoot vascular tissue was shown to lead to increased Pi efflux out of the leaf cells and Pi accumulation in the shoot xylem apoplast compared to wild type, confirming the hypothesized role of PHO1 in xylem loading with Pi. The overexpression of PHO1 in the shoot was responsible far both changed Pi dynamic and stunted growth of PHO1 overexpressors, as shown by grafting experiments between wild type and PHO1 overexpressor. We found a ca. 2 fold decrease of shoot phosphorus and a 5-10 fold decrease in vacuolar Pi content in the PHO1 underexpressors and the pho1 null mutant compared to wild type, consistent with the role of PHO1 in the transfer of Pi from the root to the shoot. Shoot Pi deficiency results in a poor growth of the pho1 mutant. Grafting experiments between pho1 and wild type confirmed that both Pi deficiency and stunt growth of the pho1 mutant were dependent on the pho1 root, further supporting the importance of PHO1 in the root xylem loading with Pi. The pho1 mutant and the PHO1 underexpressors accumulated 8-15 fold more Pi in the root relative to wild type. In contrast to the pho1 mutant, the growth of PHO1 underexpressors was not impaired by the low shoat Pi content. This finding suggests that either PHO1 protein or root Pi concentration is important in Pi signaling and development of Pi deficiency symptoms leading to reduced growth. Résumé Le phosphore est l'un des nutriments essentiels à la croissance et au développement des plantes. Les racines absorbent le phosphore sous forme de phosphate inorganique (Pi) qui est dirigé, par la transpiration et la pression de la racine, vers les feuilles où le phosphate est acquis par les cellules. La protéine PHO1 a été démontrée indispensable au chargement du Pi dans le xylème des racines d'Arabidopsis. PHO1 ne démontre pas d'homologie aux transporteurs de Pi connus, incluant la famille Pht1 de cotransporteurs H+/Pi qui ont comme fonction le transport du phosphate à l'intérieur de la cellule. PHO1 contient deux domaines, SPX et EXS, aussi présents dans des protéines de Saccharomyces cerevisiae impliquées dans le transport ou la perception du phosphate, ou dans la localisation des protéines vers différentes membranes. Le génome d'Arabidopsis contient onze gènes homologues à PHO1. Neuf de ces homologues sont répartis en trois groupes. PHO1 et PHO1;H1 forment un de ces groupes. Nos travaux ont démontré que seuls PHO1;H1 et PHO1, sous contrôle du promoteur PHO1, peuvent complémenter le mutant pho1. PHO1 est exprimé principalement dans le cylindre vasculaire de la racine et faiblement dans la partie aérienne. Le degré d'expression de PHO1;H1 est similaire dans le cylindre vasculaire de la racine et des feuilles. Ceci suggère que PHO1;H1 est aussi impliqué dans la mobilisation du Pi dans les feuilles, en plus de son rôle dans le transfert du Pi dans le xylème des racines. Afin de mieux explorer le rôle de PHO1, la dynamique du phosphate a été observée dans trois lignées de plantes transgéniques: un sur-expresseur de PHO1, un sous-expresseur de PHO1 et le mutant pho1. La sur-expression de PHO1 dans le tissue vasculaire des feuilles a provoqué l'efflux du Pi vers l'espace apoplastic du xylème, ce qui confirme le rôle de PHO1 dans le chargement du Pi dans le xylème. La sur-expressìon de PHO1 dans la rosette est responsable d'un changement de la dynamique du Pi et de la diminution de la croissance, ce qui fut démontré par une expérience de greffe de la rosette du sur-expresseur de PHO1 sur les racines du sauvage. On a observé pour le sous-expresseur de PHO1 et le mutant pho1 une diminution du phosphore d'environ 2 fais au niveau des feuilles, et une diminution de 5-10 fois du Pi dans les vacuoles des feuilles, par rapport au sauvage. Ceci confirme le rôle proposé de PHO1 dans le transfert du Pi des racines aux feuilles. La carence de Pi chez pho1 implique une diminution de la taille de la rosette. Pour expliquer ce phénotype une autre expérience de greffe démontra que la cause de ce changement provenait des racines. Ceci renforce l'hypothèse de l'importance du rôle de PHO1 dans le xylème de la racine pour le chargement du Pi. Le mutant phot et le sous-expresseur de PHO1 accumulent 8-15 fois plus de Pi dans leurs racines comparé au sauvage. Cependant, contrairement au phot mutant, le sous-expresseur de PHO1 avait une croissance comparable au sauvage malgré le niveau bas du Pi dans les feuilles. Ceci suggère que la taille de la rosette lors d'une carence en Pi chez Arabidopsis serait la conséquence d'un changement de concentration de Pi dans les racines ou d'une influence de la protéine PHO1.

IRF6 is a mediator of the Notch pro-differentiation and tumour suppressive function in keratinocytes

I. Résumé large publicIRF6 est un médiateur de Notch dans la différenciation des kératinocytes et dans sa fonction de suppresseur de tumeursLa peau est l'organe le plus important du corps humain, elle représente chez l'adulte une surface d'environ 1,5 m2 et elle est composée de 2000 milliards de cellules. La peau est composée de plusieurs types cellulaires dont les kératinocvtes. Ces cellules, qui se trouvent dans la couche la plus externe de la peau (Pépiderme), nous protègent de la déshydratation et des agressions externes telles que les infections et rayons ultraviolets. Cette fonction de « barrière » est mise en place grâce à un processus appelé différenciation des kératinocvtes durant lequel les kératinocytes deviennent matures et finalement meurent pour former la couche cornée la plus externe difficilement pénétrable. L'homéostasie tissulaire est un mécanisme qui régule l'équilibre entre prolifération, différentiation et mort cellulaire. Une perturbation de cet équilibre peut mener à la formation d'une tumeur. Il existe différents types de tumeurs de la peau. Nous nous sommes intéressés aux «carcinomes spino-cellulaires» (SCC) qui se développent à partir des keratinocytes en différenciation. Notch est une molécule impliquée positivement dans la différenciation des kératinocytes et joue un rôle prépondérant dans la suppression des tumeurs kératinocytaires comme les SCC dans lesquelles Notch est faiblement exprimé. L'implication de Notch dans la différenciation et dans la carcinogenèse kératinocytaire n'est plus controversée, mais les mécanismes qui sont à la base de ces fonctions restent encore à élucider. IRfF6 est une protéine qui, d'après sa structure, a été classée parmi une famille de régulateurs de la défense de l'organisme (IRFs). Des études ultérieures ont montré qu'IRf 6 n'a pas de rôle dans la réponse immunitaire mais qu'il est plutôt impliqué dans le développement de l'épiderme. Dans ce travail, nous avons établi que, dans les kératinocytes, l'expression d'IPJF6 est contrôlé par Notch et que, comme pour ce dernier, elle est réduite dans les SCCs. De plus, nous avons observé qu'IRF6 régule les mêmes gènes que Notch, et qu'il est en effet un médiateur de la fonction de Notch dans la différenciation des kératinocytes. Parmi les gènes contrôlés par l'axe Notch-IRF6 il y en a trois qui sont sur-exprimés dans les SCCs et qui sont réprimés par cet axe. Il s'agit d'une part d'IRF3 et IRF7, deux autres membres de la famille IRF, et du récepteur EGFR (Epidermal growth factor receptor), un oncogène (un gène impliqué dans l'accélération de la formation de tumeurs). Dans leur ensemble, ces découvertes nous informent sur les mécanismes impliqués dans les fonctions pro-differentiatrice et tumeur suppressive de Notch. Plus encore, elles ouvrent des perspectives intéressantes quant au développement de nouvelles approches thérapeutiques dans le traitement des cancers.II. RésuméLa voie de signalisation de Notch joue un rôle très important dans la différenciation cellulaire et dans la carcinogenèse de nombreux tissus. Dans les kératinocytes, elle agit comme suppresseur de tumeurs, fonction altérée dans les cancers spino cellulaires SCC (tumeurs kératinocytaires) de part la perte d'expression de Notch.Bien que les fonctions pro-différenciatrice et tumeur-suppressive de la voie de signalisation de Notch soient aujourd'hui reconnues, les mécanismes sous-jacents restent à explorer.Dans ce travail, nous montrons qu'IRF6, un membre de la famille des régulateurs de la voie de l'interféron (IRF), ne possédant pas de rôles dans la réponse immunitaire mais essentiel dans le développement de l'épiderme, est d'autant plus exprimé que le kératinocytes sont différenciées alors que son expression est drastiquement diminuée dans les SCC. De façon intéressante, l'expression d'IRF6 durant la différenciation kératinocytaire est directement contrôlée par Notch.Dans les kératinocytes l'expression accrue d'IRP6 a les mêmes effets que 1'activation de la voie de Notch induisant les marqueurs de différentiation des couches supra-basales de l'épiderme et inhibant ceux de la couche basale impliqués dans la prolifération cellulaire. Cependant IRF6 n'est pas impliqué dans la régulation d'autres cibles de Notch, comme p21WAFI/CiP' et Hesl. Comme Notch, IRF6 contrôle négativement l'expression de EGFR et IRF3/7. De ce fait EGFR et IRF3 et IRF7 sont fortement exprimés dans les SCCs humaines où l'expression de Notch et IRF6 est fortement réduite.En conclusion, nous avons démontré qu'IRF6 est une cible directe de Notch/CSL dans les keratinocytes qui medie les effets "non-canonique" de cette voie de signalisation dans la différentiation et dans la suppression tumorale.III. SummaryThe Notch pathway is an important regulator of differentiation and carcinogenesis. In keratinocytes it acts as tumour suppressor and the Notch gene is markedly reduced in keratinocyte-derived squamous cell carcinoma (SCC). While the pro-differentiation and tumour suppressive functions of Notch signalling in keratinocytes are well established, the underlying mechanisms are still poorly understood, We report here that Interferon Regulatory Factor 6 (IRF6), an IRF family member with an essential role in epidermal development, is downmodulated in SCC and is induced in differentiating cells. We observed that the induction of IRF6 in differentiating keratinocytes is suppressed by Notch inhibition. IRF6 expression is also decreased in mice with keratinocyte-specific deletion of the Notch 1/2.Moreover we show that the expression of this gene is induced by Notch activation through a CSL-dependent mechanism even under conditions of protein synthesis inhibition, with endogenous Notch 1 binding to the IRF6 promoter.Increased IRJF6 expression is necessary for the impact of Notch activation on differentiation markers K1 and Involucrin, and proliferation markers integrins and p63, but not on other "canonical" Notch targets like p21WAF1/Cipl, Hes1 and Hey1. Like Notch 1, IRF6 down-modulates expression of epidermal growth factor receptor (EGFR) as well as two other IRF family members, IRF3 and 7, which we previously linked to positive control of p63 expression. Expression of IRF3, IRF7 and EGFR is enhanced in cutaneous squamous cell carcinomas, illustrating a strikingly opposite pattern compared to Notch and IRF6.Thus, IRF6 is a primary Notch target in keratinocytes, which mediates the effects of this pathway on differentiation and contributes to tumor suppression.

Cystamine and cysteamine increase brain levels of BDNF in Huntington disease via HSJ1b and transglutaminase

There is no treatment for the neurodegenerative disorder Huntington disease (HD). Cystamine is a candidate drug; however, the mechanisms by which it operates remain unclear. We show here that cystamine increases levels of the heat shock DnaJ-containing protein 1b (HSJ1b) that are low in HD patients. HSJ1b inhibits polyQ-huntingtin¿induced death of striatal neurons and neuronal dysfunction in Caenorhabditis elegans. This neuroprotective effect involves stimulation of the secretory pathway through formation of clathrin-coated vesicles containing brain-derived neurotrophic factor (BDNF). Cystamine increases BDNF secretion from the Golgi region that is blocked by reducing HSJ1b levels or by overexpressing transglutaminase. We demonstrate that cysteamine, the FDA-approved reduced form of cystamine, is neuroprotective in HD mice by increasing BDNF levels in brain. Finally, cysteamine increases serum levels of BDNF in mouse and primate models of HD. Therefore, cysteamine is a potential treatment for HD, and serum BDNF levels can be used as a biomarker for drug efficacy.

Cell locations AQP1, AQP4 and 9 in the non-human primate brain

Rapport de synthèse : La présence de trois canaux d'eau, appelés aquaporines AQP1, AQP4 et AQP9, a été observée dans le cerveau sain ainsi que dans plusieurs modèles des pathologies cérébrales des rongeurs. Peu est connu sur la distribution des AQP dans le cerveau des primates. Cette connaissance sera utile pour des futurs essaies médicamenteux qui visent à prévenir la formation des oedèmes cérébraux. Nous avons étudié l'expression et la distribution cellulaire des AQP1, 4 et 9 dans le cerveau primate non-humain. La distribution des AQP4 dans le cerveau primate non-humain a été observée dans des astrocytes périvasculaires, comparable à l'observation faite dans le cerveau du rongeur. Contrairement à ce qui a été décrit chez le rongeur, l'AQPI chez le primate est exprimée dans les processus et dans les prolongations périvasculaires d'un sous-type d'astrocytes, qui est avant tout localisé dans la matière blanche et dans la glia limitans et qui est peut-être impliqué dans l'homéostasie de l'eau. L'AQPI a aussi été observée dans les neurones qui innervent des vaisseaux sanguins de la pie-mère, suggérant un rôle possible dans la régularisation de la vascularisation cérébrale. Comme décrit chez le rongeur, le mRNA et les protéines de l'AQP9 ont été détectés dans des astrocytes et dans des neurones catécholaminergiques. Chez le primate, des localisations supplémentaires ont été observées dans des populations de neurones placées dans certaines zones corticales. Cet article décrit une étude détaillée sur la distribution des AQP1, 4 et 9 dans le cerveau primate non-humain. Les observations faites s'additionnent aux data déjà publié sur le cerveau du rongeur. Ces importantes différences entre les espèces doivent être considérées dans l'évaluation des médicaments qui agiront potentiellement sur des AQP des primates non-humains avant d'entrer dans la phase des essais cliniques sur des humains.

Ammonia-induced toxicity in developing brain cells and strategies for neuroprotection

RESUME L'hyperammonémie est particulièrement toxique pour le cerveau des jeunes patients et entraîne une atrophie corticale, un élargissement des ventricules et des défauts de myélinisation, responsables de retards mentaux et développementaux. Les traitements actuels se limitent à diminuer le plus rapidement possible le taux d'ammoniaque dans l'organisme. L'utilisation de traitements neuroprotecteurs pendant les crises d'hyperammonémie permettrait de contrecarrer les effets neurologiques de l'ammoniaque et de prévenir l'apparition des troubles neurologiques. Au cours de cette thèse, nous avons testé trois stratégies de neuroprotection sur des cultures de cellules en agrégats issues du cortex d'embryons de rats et traitées à l'ammoniaque. - Nous avons tout d'abord testé si l'inhibition de protéines intracellulaires impliquées dans le déclenchement de la mort cellulaire pouvait protéger les cellules de la toxicité de l'ammoniaque. Nous avons montré que L'exposition à l'ammoniaque altérait la viabilité des neurones et des oligodendrocytes, et activait les caspases, la calpaïne et la kinase-5 dépendante des cyclines (cdk5) associée à son activateur p25. Alors que l'inhibition pharmacologique des caspases et de la calpaïne n'a pas permis de protéger les cellules cérébrales, un inhibiteur de la cdk5, appelé roscovitine, a réduit significativement la mort neuronale. L'inhibition de la cdk5 semble donc être une stratégie thérapeutique prometteuse pour prévenir 1es effets toxiques de 1'ammoniaque sur les neurones. - Nous avons ensuite étudié les mécanismes neuroprotecteurs déclenchés par le cerveau en réponse à la toxicité de l'ammoniaque. Nous avons montré que l'ammoniaque induisait la synthèse du facteur neurotrophique ciliaire (CNTF) par les astrocytes, via l'activation de la protéine kinase (MIAPK) p38. D'autre part, l'ajout de CNTF a permis de protéger les oligodendrocytes mais pas les neurones des cultures exposées à l'ammoniaque, via les voies de signalisations JAK/STAT, SAPK/JNK et c-jun. - Dans une dernière partie, nous avons voulu contrecarrer, par l'ajout de créatine, le déficit énergétique cérébral induit par l'ammoniaque. La créatine a permis de protéger des cellules de type astrocytaire mais pas les cellules cérébrales en agrégats. Cette thèse amis en évidence que les stratégies de neuroprotection chez les patients hyperammonémiques nécessiteront de cibler plusieurs voies de signalisation afin de protéger tous les types cellulaires du cerveau. Summary : In pediatric patients, hyperammonemia is mainly caused by urea cycle disorders or other inborn errors of metabolism, and leads to neurological injury with cortical atrophy, ventricular enlargement and demyelination. Children rescued from neonatal hyperammonemia show significant risk of mental retardation and developmental disabilities. The mainstay of therapy is limited to ammonia lowering through dietary restriction and alternative pathway treatments. However, the possibility of using treatments in a neuroprotective goal may be useful to improve the neurological outcome of patients. Thus, the main objective of this work was to investigate intracellular and extracellular signaling pathways altered by ammonia tonicity, so as to identify new potential therapeutic targets. Experiments were conducted in reaggregated developing brain cell cultures exposed to ammonia, as a model for the developing CNS of hyperammonemic young patients. Theses strategies of neuroprotection were tested: - The first strategy consisted in inhibiting intracellular proteins triggering cell death. Our data indicated that ammonia exposure altered the viability of neurons and oligodendrocytes. Apoptosis and proteins involved in the trigger of apoptosis, such as caspases, calpain and cyclin-dependent kinase-5 (cdk5) with its activator p25, were activated by ammonia exposure. While caspases and calpain inhibitors exhibited no protective effects, roscovitine, a cdk5 inhibitor, reduced ammonia-induced neuronal death. This work revealed that inhibition of cdk5 seems a promising strategy to prevent the toxic effects of ammonia on neurons. - The second strategy consisted in mimicking, the endogenous protective mechanisms triggered by ammonia in the brain. Ammonia exposure caused an increase of the ciliary neurotrophic factor (CNTF) expression, through the activation of the p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) in astrocytes. Treatment of cultures exposed to ammonia with exogenous CNTF demonstrated strong protective effects on oligodendrocytes but not on neurons. These protective effects seemed to involve JAK/STAT, SAPK/JNK and c-jun proteins. - The third strategy consisted in preventing the ammonia-induced cerebral energy deficit with creatine. Creatine treatment protected the survival of astrocyte-like cells through MAPKs pathways. In contrast, it had no protective effects in reaggregated developing brain cell cultures exposed to ammonia. The present study suggests that neuroprotective strategies should optimally be directed at multiple targets to prevent ammonia-induced alterations of the different brain cell types.

A framework to understand the variations of PSD-95 expression in brain aging and in Alzheimer's disease.

The postsynaptic density protein PSD-95 is a major element of synapses. PSD-95 is involved in aging, Alzheimer's disease (AD) and numerous psychiatric disorders. However, contradictory data about PSD-95 expression in aging and AD have been reported. Indeed in AD versus control brains PSD-95 varies according to regions, increasing in the frontal cortex, at least in a primary stage, and decreasing in the temporal cortex. In contrast, in transgenic mouse models of aging and AD PSD-95 expression is decreased, in behaviorally aged impaired versus unimpaired rodents it can decrease or increase and finally, it is increased in rodents grown in enriched environments. Different factors explain these contradictory results in both animals and humans, among others concomitant psychiatric endophenotypes, such as depression. The possible involvement of PSD-95 in reactive and/or compensatory mechanisms during AD progression is underscored, at least before the occurrence of important synaptic elimination. Thus, in AD but not in AD transgenic mice, enhanced expression might precede the diminution commonly observed in advanced aging. A two-compartments cell model, separating events taking place in cell bodies and synapses, is presented. Overall these data suggest that AD research will progress by untangling pathological from protective events, a prerequisite for effective therapeutic strategies.

Expression and function of the NALP3 inflammasome in rheumatoid synovium.

Summary The NACHT, LRR and PYD domains containing protein (NALP3) inflammasome is a key regulator of interleukin-1beta (IL-1beta) secretion. As there is strong evidence for a pro-inflammatory role of IL-1beta in rheumatoid arthritis (RA) and in murine models of arthritis, we explored the expression of the different components of the NALP3 inflammasome as well as other nucleotide oligomerization domain (NOD)-like receptors (NLRs) in synovium obtained from patients with RA. The expression of NLRs was also studied in fibroblast lines derived from joint tissue. By immunohistology, NALP3 and apoptosis-associated speck-like protein containing a CARD domain (ASC) were expressed in myeloid and endothelial cells and B cells. T cells expressed ASC but lacked NALP3. In synovial fibroblast lines, NALP3 expression was not detected at the RNA and protein levels and stimulation with known NALP3 agonists failed to induce IL-1beta secretion. Interestingly, we were unable to distinguish RA from osteoarthritis synovial samples on the basis of their basal level of RNA expression of known NLR proteins, though RA samples contained higher levels of caspase-1 assayed by enzyme-linked immunsorbent assay. These results indicate that myeloid and endothelial cells are the principal sources of inflammasome-mediated IL-1beta production in the synovium, and that synovial fibroblasts are unable to activate caspase-1 because they lack NALP3. The NALP3 inflammasome activity does not account for the difference in level of inflammation between RA and osteoarthritis.

Consequences of modified lipid and glucose metabolism on peripheral nervous system structure and function

284 million people worldwide suffered from type 2 diabetes mellitus (T2DM) in 2010, which will, in approximately half of them, lead to the development of diabetic peripheral neuropathy (DPN). Although DPN is the most common complication of diabetes mellitus and the leading cause of non-traumatic amputations its pathophysiology is still poorly understood. To get more insight into the molecular mechanism underlying DPN in T2DM, I used a rodent model of T2DM, the db/db mice.¦ln vivo electrophysiological recordings of diabetic animals indicated that in addition to reduced nerve conduction velocity db/db mice also present increased nerve excitability. Further ex vivo evaluation of the electrophysiological properties of db/db nerves clearly established a presence of the peripheral nerve hyperexcitability (PNH) phenotype in diabetic animals. Using pharmacological inhibitors we demonstrated that PNH is mostly mediated by the decreased activity of Kv1 channels. ln agreement with these data 1 observed that the diabetic condition led to a reduced presence of the Kv1.2 subunits in juxtaparanodal regions of db/db peripheral nerves whereas its mANA and protein expression levels were not affected. Lmportantly, I confirmed a loss of juxtaparanodal Kv1.2 subunits in nerve biopsies from type 2 diabetic patients. Together these observations indicate that the type 2 diabetic condition leads to potassium-channel mediated changes of nerve excitability thus identifying them as potential drug targets to treat sorne of the DPN related symptoms.¦Schwann cells ensheath and isolate peripheral axons by the production of myelin, which consists of lipids and proteins in a ratio of 2:1. Peripheral myelin protein 2 (= P2, Pmp2 or FABP8) was originally described as one of the most abundant myelin proteins in the peripheral nervous system. P2, which is a member of the fatty acid binding protein (FABP) family, is a 14.8 kDa cytosolic protein expressed on the cytoplasmic side of compact myelin membranes. As indicated by their name, the principal role of FABPs is thought to be the binding and transport of fatty acids.¦To study its role in myelinating glial cells I have recently generated a complete P2 knockout mouse model (P2-/-). I confirmed the loss of P2 in the sciatic nerve of P2-/- mice at the mRNA and protein level. Electrophysiological analysis of the adult (P56) mutant mice revealed a mild but significant reduction in the motor nerve conduction velocity. lnterestingly, this functional change was not accompanied by any detectable alterations in general myelin structure. However, I have observed significant alterations in the mRNA expression level of other FABPs, predominantly FABP9, in the PNS of P2-/- mice as compared to age-matched P2+/+ mice indicating a role of P2 in the glial myelin lipid metabolism.¦Le diabète de type 2 touche 284 million de personnes dans le monde en 2010 et son évolution conduit dans la moitié des cas à une neuropathie périphérique diabétique. Bien que la neuropathie périphérique soit la complication la plus courante du diabète pouvant conduire jusqu'à l'amputation, sa physiopathologie est aujourd'hui encore mal comprise. Dans le but d'améliorer les connaissances moléculaires expliquant les mécanismes de la neuropathie liée au diabète de type 2, j'ai utilisé un modèle murin du diabète de type 2, les souris db/db.¦ln vivo, les enregistrements éléctrophysiologiques des animaux diabétiques montrent qu'en plus d'une diminution de la vitesse de conduction nerveuse, les souris db/db présentent également une augmentation de l'excitabilité nerveuse. Des mesures menées Ex­ vivo ont montré l'existence d'un phénotype d'hyperexcitabilité sur les nerfs périphériques isolés d'animaux diabétiques. Grâce à l'utilisation d'inhibiteurs pharmacologiques, nous avons pu démontrer que l'hyperexcitabilité démontrée était due à une réduction d'activité des canaux Kv1. En accord avec ces données, j'ai observé qu'une situation de diabète conduisait à une diminution des canaux Kv1.2 aux régions juxta-paranodales des nerfs périphériques db/db, alors que l'expression du transcrit et de la protéine restait stable. J'ai également confirmé l'absence de canaux Kv1.2 aux juxta-paranoeuds de biopsies de nerfs de patients diabétiques. L'ensemble de ces observations montrent que les nerfs périphériques chez les patients atteints de diabète de type 2 est due à une diminution des canaux potassiques rapides juxtaparanodaux les identifiant ainsi comme des cibles thérapeutiques potentielles.¦Les cellules de Schwann enveloppent et isolent les axones périphériques d'une membrane spécialisée, la myéline, composée de deux fois plus de lipides que de protéines. La protéine P2 (Pmp2 "peripheral myelin protein 2" ou FABP8 "fatty acid binding protein") est l'une des protéines les plus abondantes au système nerveux périphérique. P2 appartient à la famille de protéines FABP liant et transportant les acides gras et est une protéine cytosolique de 14,8 kDa exprimée du côté cytoplasmique de la myéline compacte.¦Afin d'étudier le rôle de P2 dans les cellules de Schwann myélinisantes, j'ai généré une souris knockout (P2-/-). Après avoir validé l'absence de transcrit et de protéine P2 dans les nerfs sciatiques P2-/-, des mesures électrophysiologiques ont montré une réduction modérée mais significative de la vitesse de conduction du nerf moteur périphérique. Il est important de noter que ces changements fonctionnels n'ont pas pu être associés à quelconque changement dans la structure de la myéline. Cependant, j'ai observé dans les nerfs périphériques P2-/-, une altération significative du niveau d'expression d'ARNm d'autres FABPs et en particulier FABP9. Ce dernier résultat démontre l'importance du rôle de la protéine P2 dans le métabolisme lipidique de la myéline.

Interaction between neuropeptide Y (NPY) and brain-derived neurotrophic factor in NPY-mediated neuroprotection against excitotoxicity : a role for microglia

The neuroprotective effect of neuropeptide Y (NPY) receptor activation was investigated in organotypic mouse hippocampal slice cultures exposed to the glutamate receptor agonist alpha-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid (AMPA). Exposure of 2-week-old slice cultures, derived from 7-day-old C57BL/6 mice, to 8 microm AMPA, for 24 h, induced degeneration of CA1 and CA3 pyramidal cells, as measured by cellular uptake of propidium iodide (PI). A significant neuroprotection, with a reduction of PI uptake in CA1 and CA3 pyramidal cell layers, was observed after incubation with a Y(2) receptor agonist [NPY(13-36), 300 nm]. This effect was sensitive to the presence of the selective Y(2) receptor antagonist (BIIE0246, 1 microm), but was not affected by addition of TrkB-Fc or by a neutralizing antibody against brain-derived neurotrophic factor (BDNF). Moreover, addition of a Y(1) receptor antagonist (BIBP3226, 1 microm) or a NPY-neutralizing antibody helped to disclose a neuroprotective role of endogenous NPY in CA1 region. Cultures exposed to 8 microm AMPA for 24 h, displayed, as measured by an enzyme-linked immunosorbent assay, a significant increase in BDNF. In such cultures there was an up-regulation of neuronal TrkB immunoreactivity, as well as the presence of BDNF-immunoreactive microglial cells at sites of injury. Thus, an increase of AMPA-receptor mediated neurodegeneration, in the mouse hippocampus, was prevented by neuroprotective pathways activated by NPY receptors (Y(1) and Y(2)), which can be affected by BDNF released by microglia and neurons.

Neural regulation of pancreatic islet cell mass and function.

Intracellular glucose signalling pathways control the secretion of glucagon and insulin by pancreatic islet α- and β-cells, respectively. However, glucose also indirectly controls the secretion of these hormones through regulation of the autonomic nervous system that richly innervates this endocrine organ. Both parasympathetic and sympathetic nervous systems also impact endocrine pancreas postnatal development and plasticity in adult animals. Defects in these autonomic regulations impair β-cell mass expansion during the weaning period and β-cell mass adaptation in adult life. Both branches of the autonomic nervous system also regulate glucagon secretion. In type 2 diabetes, impaired glucose-dependent autonomic activity causes the loss of cephalic and first phases of insulin secretion, and impaired suppression of glucagon secretion in the postabsorptive phase; in diabetic patients treated with insulin, it causes a progressive failure of hypoglycaemia to trigger the secretion of glucagon and other counterregulatory hormones. Therefore, identification of the glucose-sensing cells that control the autonomic innervation of the endocrine pancreatic and insulin and glucagon secretion is an important goal of research. This is required for a better understanding of the physiological control of glucose homeostasis and its deregulation in diabetes. This review will discuss recent advances in this field of investigation.