Neuronal and axonal degeneration in experimental spinal cord injury: in vivo proton magnetic resonance spectroscopy and histology.

Longitudinal in vivo proton magnetic resonance spectroscopy (1H-MRS) and immunohistochemistry were performed to investigate the tissue degeneration in traumatically injured rat spinal cord rostral and caudal to the lesion epicenter. On 1H-MRS significant decreases in N-acetyl aspartate (NAA) and total creatine (Cr) levels in the rostral, epicenter, and caudal segments were observed by 14 days, and levels remained depressed up to 56 days post-injury (PI). In contrast, the total choline (Cho) levels increased significantly in all three segments by 14 days PI, but recovered in the epicenter and caudal, but not the rostral region, at 56 days PI. Immunohistochemistry demonstrated neuronal cell death in the gray matter, and reactive astrocytes and axonal degeneration in the dorsal, lateral, and ventral white-matter columns. These results suggest delayed tissue degeneration in regions both rostrally and caudally from the epicenter in the injured spinal cord tissue. A rostral-caudal asymmetry in tissue recovery was seen both on MRI-observed hyperintense lesion volume and the Cho, but not NAA and Cr, levels at 56 days PI. These studies suggest that dynamic metabolic changes take place in regions away from the epicenter in injured spinal cord.

Proteolytic mechanisms of cell injury following glucose -oxygen deprivation in primary neuronal cultures

Researchers have historically emphasized the contribution of caspase-3 to apoptotic but not necrotic cell death, while calpain has been implicated primarily in necrosis and, to a lesser extent, in apoptosis. Activation of these proteases occurs in vivo following various CNS insults including ischemia. In addition, both necrotic and apoptotic cell death phenotypes are detected following ischemia. However, the contributions of calpain and caspase-3 to apoptotic and necrotic cell death phenotypes following CNS insults are relatively unexplored. To date, no study has examined the concurrent activation of calpain and caspase-3 in necrotic and apoptotic cell death phenotypes following any CNS insult. The present study employed oxygen-glucose deprivation (OGD) to determine the relative contributions of caspase-3 and calpain to apoptotic and necrotic cell death following OGD. Experiments characterized a model of OGD by evaluating cell viability and characterizing the cell death phenotypes following OGD in primary septo-hippocampal co-cultures. Furthermore, cell markers (NeuN and MAP2 or GFAP) assessed the effects of OGD on neuronal and astroglial viability, respectively. In addition, calpain and caspase-3 mediated proteolysis of α-spectrin was examined using Western blot techniques. Activation of these proteases in individual cells phenotypically characterized as apoptotic and necrotic was also evaluated by using antibodies specific for calpain or caspase-3 mediated breakdown products to α-spectrin. Administration of appropriate caspase-3 and calpain inhibitors also examined the effects of protease inhibition on cell death. OGD produced prominent expression of apoptotic cell death phenotypes primarily in neurons, with relatively little damage to astroglia. Although Western blot data suggested greater proteolysis of α-spectrin by calpain than caspase-3, co-activation of both proteases was usually detected in cells exhibiting apoptotic or necrotic cell death phenotypes. While inhibition of calpain and caspase-3 activity decreased LDH release following OGD, it was not clear whether this effect was also associated with a decrease in cell death and the appearance of apoptotic cell death phenotypes. These data demonstrate that both calpain and caspase-3 contribute to the expression of apoptotic cell death phenotypes following OGD, and that calpain could potentially have a larger role in the expression of apoptotic cell death than previously thought. ^

Potential for Cell-Transplant Therapy with Human Neuronal Precursors to Treat Neuropathic Pain in Models of PNS and CNS Injury: Comparison of hNT2.17 and hNT2.19 Cell Lines

Effective treatment of sensory neuropathies in peripheral neuropathies and spinal cord injury (SCI) is one of the most difficult problems in modern clinical practice. Cell therapy to release antinociceptive agents near the injured spinal cord is a logical next step in the development of treatment modalities. But few clinical trials, especially for chronic pain, have tested the potential of transplant of cells to treat chronic pain. Cell lines derived from the human neuronal NT2 cell line parentage, the hNT2.17 and hNT2.19 lines, which synthesize and release the neurotransmitters gamma-aminobutyric acid (GABA) and serotonin (5HT), respectively, have been used to evaluate the potential of cell-based release of antinociceptive agents near the lumbar dorsal (horn) spinal sensory cell centers to relieve neuropathic pain after PNS (partial nerve and diabetes-related injury) and CNS (spinal cord injury) damage in rat models. Both cell lines transplants potently and permanently reverse behavioral hypersensitivity without inducing tumors or other complications after grafting. Functioning as cellular minipumps for antinociception, human neuronal precursors, like these NT2-derived cell lines, would likely provide a useful adjuvant or replacement for current pharmacological treatments for neuropathic pain.

Mesenchymal stem cells as mediators of the neuronal cell niche

This study examined the role of heparan sulfate proteoglycans (HSPGs) in neural lineage differentiation of human mesenchymal stem cells (hMSCs). Several HSPGs were identified as potential new targets controlling neural fate specification and may be applied to the development of improved models to examine and repair brain damage. hMSCs were characterised throughout extended in vitro expansion for neural lineage potential (neurons, astrocytes, oligodendrocytes) and differentiated using terminal differentiation and intermediate sphere formation. Brain damage and neurological disorders caused by injury or disease affect a large number of people often resulting in lifelong disabilities. Multipotent mesenchymal stem cells have a large capacity for self-renewal and provide an excellent model to examine the regulation and contribution of both stem cells and their surrounding microenvironment to the repair of neural tissue damage.

CNS injury, γ1 laminin, and its KDI peptide

Nisäkkäillä keskushermoston uudistuminen on rajallista. Keskushermostovamman jälkeen aktivoituu monien paranemista edistävien tekijöiden lisäksi myös estäviä tekijöitä. Monella molekyylillä, kuten laminiinilla, on keskushermoston paranemista tehostava vaikutus. Laminiinit ovat myös kehon tyvikalvojen oleellisia rakennuskomponentteja. Keskushermoston laminiinit ovat tärkeitä sikiökehityksen aikana, esimerkiksi hermosäikeiden ohjauksessa. Myöhemmin ne osallistuvat veriaivoesteen ylläpitoon sekä vammojen jälkeiseen kudosreaktioon. Väitöskirjatutkimuksessani olen selvittänyt lamiiniinien, erityisesti γ1 laminiinin ja sen KDI peptidin, ekspressiota keskushermoston vammatilanteissa. Kokeellisessa soluviljelmäasetelmassa, joka simuloi vammautunutta keskushermostoympäristöä, osoitimme että KDI peptidi voimistaa sekä hermosolujen selviytymistä että hermosäikeiden kasvua. Kainihappo on glutamaattianalogi, ja glutamaattitoksisuudella uskotaan olevan tärkeä merkitys keskushermoston eri vamma- ja sairaustilanteissa tapahtuvassa hermosolukuolemassa. Toisessa väitöskirjani osatyössä osoitimme eläinmallissa KDI peptidin suojaavan rotan aivojen hippokampuksen hermosoluja kainihapon aiheuttamalta solutuholta. Elektrofysiologisilla mittauksilla osoitimme kolmannessa osatyössäni, että KDI peptidi estää glutamaattireseptorivirtoja ja suojaa siten glutamaattitoksisuudelta. Aivoveritulpan aiheuttama aivovaurio on yleinen syy aivohalvaukseen. Viimeisessä osatyössäni tutkimme eläinmallissa laminiinien ekspressiota iskemian vaurioittamassa aivokudoksessa. Laminiiniekspression todettiin voimistuvan vaurion jälkeen sekä tyvikalvo- että soluväliainerakenteissa. Vaurion ympärillä havaittiin astrosyyttejä, jotka jo melko aikaisessa vaiheessa vamman jälkeen ekspressoivat γ1 laminiinia ja KDI peptidiä. Tästä voidaan päätellä laminiinien osallistuvan aivoiskeemisen vaurion patofysiologiaan. Yleisesti väitöskirjatyöni kartoitti laminiinien ekspressiota sekä terveessä että vammautuneessa keskushermostossa. Väitöskirjatyöni tukee hypoteesia, jonka mukaan KDI peptidi suojaa keskushermostoa vaurioilta.

Analysis of connectivity map: Control to glutamate injured and phenobarbital treated neuronal network

We study the responses of a cultured neural network when it is exposed to epileptogenesis glutamate injury causing epilepsy and subsequent treatment with phenobarbital by constructing connectivity map of neurons using correlation matrix. This study is particularly useful in understanding the pharmaceutical drug induced changes in the neuronal network properties with insights into changes at the systems biology level. (C) 2010 American Institute of Physics. [doi:10.1063/1.3398025]

T-type calcium channel:from physiological function to therapeutical targeting – Exploring neuronal development

Tämän tutkimuksen tarkoitus oli tutkia T-tyypin kalsiumkanavan toimintaa ja sen mahdollista roolia neuronaalisten kantasolujen migraatiossa. T-tyypin kalsiumkanavan tehtävän kehittyneissä aivoissa tiedetään olevan elektroenkefalografisten oskillaatioiden tuottaminen. Nämä taas ovat eräiden fysiologisten ja patofysiologisten tapahtumien säätelyssä avainasemassa. Tällaisia tapahtumia ovat uni, muisti, oppiminen ja epileptiset poissaolokohtaukset. Näiden lisäksi T-tyypin kalsiumkanavalla on myös periferaalisia vaikutuksia, mutta tämä tutkielma keskittyy sen neuronaalisiin toimintoihin. Tämän matalan jännitteen säätelemän kanavan toiminta neurogeneesin aikana on vähemmän tutkittua ja tunnettua kuin sen vaikutukset kehittyneissä aivoissa. T-tyypin kalsiumkanavan tiedetään edistävän kantasolujen proliferaatiota ja erilaistumista neurogeneesiksen aikana, mutta vaikutukset niiden migraatioon ovat vähemmän tunnetut. Tämä tutkimus näyttää T-tyypin kalsiumkanavan todennäköisesti osallistuvan neuronaaliseen migraatioon hiiren alkion subventrikkeli alueelta eristetyillä kanta- tai progeniittorisoluilla tehdyissä kokeissa. Selektiiviset T-tyypin kalsiumkanavan antagonistit, etosuksimidi, nikkeli ja skorpionitoksiini, kurtoxin hidastivat migraatiota erilaistuvissa progeniittorisoluissa. Tämä tutkimus koostuu kirjallisuuskatsauksesta ja kokeellisesta osasta. Tämän tutkimuksen toinen tarkoitus oli esitellä vaihtoehtoinen lähestymistapa invasiiviselle kantasoluterapialle, joka vaatii kantasolujen viljelyä ja siirtämistä ihmiseen. Tämä toinen tapa on endogeenisten kantasolujen eiinvasiivinen stimulointi, jolla ne saadaan migratoitumaan kohdekudokseen, erilaistumaan siellä ja tehtävänsä suoritettuaan lopettamaan jakaantumisen. Non-invasiivinen kantasoluterapia on vasta tiensä alussa, ja tarvitsee farmakologista osaamista kehittyäkseen. Joitain onnistuneita ei-invasiivisia hoitoja on jo tehty selkärangan vaurioiden korjaamisessa. Vastaavanlaisia menetelmiä voitaisiin käyttää myös keskushermoston vaurioiden ja neurodegeneratiivisten sairauksien hoidossa. Näiden menetelmien kehittäminen vaatii endogeenisten kantasoluja inhiboivien ja indusoivien mekanismien tuntemista. Yksi tärkeä kantasolujen erilaistumista stimuloiva tekijä on kalsiumioni. Jänniteherkät kalsiumkanavat osallistuvat kaikkiin neurogeneesiksen eri vaiheisiin. T-tyypin kalsiumkanava, joka ekspressoituu suuressa määrin keskushermoston kehityksen alkuvaiheessa ja vähenee neuronaalisen kehityksen edetessä, saattaa olla oleellisessa asemassa progeniittorisolujen ohjaamisessa.

Altered distribution of interstitial cells and innervation in the rat urinary bladder following spinal cord injury

Introduction Changes in the distribution of interstitial cells (IC) are reportedly associated with dysfunctional bladder. The present study investigated whether spinal cord injury (SCI) resulted in changes to IC subpopulations (vimentin-positive with the ultrastructural profile of IC), smooth muscle and nerves within the bladder wall and correlated cellular remodelling with functional properties. Methods Bladders from SCI (T8/9 transection) and sham-operated rats five-weeks post-injury were used for ex vivo pressure-volume experiments or processed for morphological analysis with transmission electron microscopy (TEM) and light/confocal microscopy. Results Pressure-volume relationships revealed low-pressure, hypercompliance in SCI bladders indicative of decompensation. Extensive networks of vimentin-positive IC were typical in sham lamina propria and detrusor but were markedly reduced post-SCI; semi-quantitative analysis showed significant reduction. Nerves labelled with anti-neurofilament and anti-vAChT were notably decreased post-SCI. TEM revealed lamina propria IC and detrusor IC which formed close synaptic-like contacts with vesicle-containing nerve varicosities in shams. Lamina propria and detrusor IC were ultrastructurally damaged post-SCI with retracted/lost cell processes and were adjacent to areas of cellular debris and neuronal degradation. Smooth muscle hypertrophy was common to SCI tissues. Conclusions IC populations in bladder wall were decreased five weeks post-SCI, accompanied with reduced innervation, smooth muscle hypertrophy and increased compliance. These novel findings indicate that bladder wall remodelling post-SCI affects the integrity of interactions between smooth muscle, nerves and IC, with compromised IC populations. Correlation between IC reduction and a hypercompliant phenotype suggests that disruption to bladder IC contribute to pathophysiological processes underpinning the dysfunctional SCI bladder.

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.

Cyanocobalamin is a Superoxide Scavenger and Neuroprotectant in Neuronal Cells

Les dommages au nerf optique (neuropathie optique) peuvent entraîner la perte permanente de la vision ou la cécité causée par la mort des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR). Nous avons identifié qu’une surproduction de l'anion superoxyde constitue un événement moléculaire critique précédant la mort cellulaire induite par des lésions. Récemment, Suarez-Moreira et al (JACS 131:15078, 2009) ont démontré que la vitamine B12 peut capter l’anion superoxyde aussi efficacement que l’enzyme superoxyde dismutase. La carence en vitamine B12 peut conduire à une neuropathie optique causée par des mécanismes inconnus. Nous avons étudié la relation entre la captation de superoxyde par la cyanocobalamine (forme de vitamine B12 la plus abondante) et ses propriétés neuroprotectrices dans les cellules neuronales. La cyanocobalamine aux concentrations de 10 μM et 100 μM a réduit le taux de production de superoxyde respectivement par 34% et 79% dans les essais sans-cellule. Dans les cellules RGC-5 traités avec la ménadione, les concentrations de cyanocobalamine supérieures à 10 nM ont diminué l’anion superoxyde à des valeurs similaires à celles traitées par PEG-SOD. La cyanocobalamine aux concentrations de 100 μM et 1 μM a réduit la mort des cellules RGC-5 exposées à la ménadione par 20% et 32%, respectivement. Chez les rats avec section du nerf optique unilatérale, une dose intravitréenne de 667 μM de cyanocobalamine a réduit le nombre de CGRs exposées au superoxyde. Cette dose a également augmenté le taux de survie des CGRs comparativement aux rats injectés avec la solution témoin. Ces données suggèrent que la vitamine B12 peut être un neuroprotecteur important, et sa carence nutritionnelle pourrait causer la mort de CGRs. La vitamine B12 pourrait aussi potentiellement être utilisée comme une thérapie pour ralentir la progression de la mort CGR chez les patients avec les neuropathies optiques caractérisés par une surproduction de superoxyde.

Role of the ASPP Family in the Regulation of p53-Mediated Apoptotic Death of Retinal Ganglion Cells after Optic Nerve Injury

Le glaucome est la première cause de cécité irréversible à travers le monde. À présent il n’existe aucun remède au glaucome, et les thérapies adoptées sont souvent inadéquates. La perte de vision causée par le glaucome est due à la mort sélective des cellules rétiniennes ganglionnaires, les neurones qui envoient de l’information visuelle de la rétine au cerveau. Le mécanisme principal menant au dommage des cellules rétiniennes ganglionnaires lors du glaucome n’est pas bien compris, mais quelques responsables putatifs ont été proposés tels que l’excitotoxicité, le manque de neurotrophines, la compression mécanique, l’ischémie, les astrocytes réactifs et le stress oxidatif, parmis d’autres. Indépendamment de la cause, il est bien établi que la perte des cellules rétiniennes ganglionnaires lors du glaucome est causée par la mort cellulaire programmée apoptotique. Cependant, les mécanismes moléculaires précis qui déclenchent l’apoptose dans les cellules rétiniennes ganglionnaires adultes sont mal définis. Pour aborder ce point, j’ai avancé l’hypothèse centrale que l’identification de voies de signalisations moléculaires impliquées dans la mort apoptotique des cellules rétiniennes ganglionnaires offrirait des avenues thérapeutiques pour ralentir ou même prévenir la mort de celles-ci lors de neuropathies oculaires telles que le glaucome. Dans la première partie de ma thèse, j’ai caractérisé le rôle de la famille de protéines stimulatrices d’apoptose de p53 (ASPP), protéines régulatrices de la famille p53, dans la mort apoptotique des cellules rétiniennes ganglionnaires. p53 est un facteur de transcription nucléaire impliqué dans des fonctions cellulaires variant de la transcription à l’apoptose. Les membres de la famille ASPP, soit ASPP1, ASPP2 et iASPP, sont des protéines de liaison de p53 qui régulent l’apoptose. Pourtant, le rôle de la famille des ASPP dans la mort des cellules rétiniennes ganglionnaires est inconnu. ASPP1 et ASPP2 étant pro-apoptotiques, l’hypothèse de cette première étude est que la baisse ciblée de ASPP1 et ASPP2 promouvrait la survie des cellules rétiniennes ganglionnaires après une blessure du nerf optique. Nous avons utilisé un modèle expérimental bien caractérisé de mort apoptotique neuronale induite par axotomie du nerf optique chez le rat de type Sprague Dawley. Les résultats de cette étude (Wilson et al. Journal of Neuroscience, 2013) ont démontré que p53 est impliqué dans la mort apoptotique des cellules rétiniennes ganglionnaires, et qu’une baisse ciblée de ASPP1 et ASPP2 par acide ribonucléique d’interference promeut la survie des cellules rétiniennes ganglionnaires. Dans la deuxième partie de ma thèse, j’ai caractérisé le rôle d’iASPP, le membre anti-apoptotique de la famille des ASPP, dans la mort apoptotique des cellules rétiniennes ganglionnaires. L’hypothèse de cette seconde étude est que la surexpression d’iASPP promouvrait la survie des cellules rétiniennes ganglionnaires après axotomie. Mes résultats (Wilson et al. PLoS ONE, 2014) démontrent que le knockdown ciblé de iASPP exacerbe la mort apoptotique des cellules rétiniennes ganglionnaires, et que la surexpression de iASPP par virus adéno-associé promeut la survie des cellules rétiniennes ganglionnaires. En conclusion, les résultats présentés dans cette thèse contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes régulateurs sous-jacents la perte de cellules rétiniennes ganglionnaires par apoptose et pourraient fournir des pistes pour la conception de nouvelles stratégies neuroprotectrices pour le traitement de maladies neurodégénératives telles que le glaucome.

GABA and 5-HT chitosan nanoparticles enhanced liver cell proliferation and neuronal survival in partially hepatectomised rats: GABAB and 5-HT2A receptors functional

Nanoparticulate drug delivery systems provide wide opportunities for solving problems associated with drug stability or disease states and create great expectations in the area of drug delivery (Bosselmann & Williams, 2012). Nanotechnology, in a simple way, explains the technology that deals with one billionth of a meter scale (Ochekpe, et al., 2009). Fewer side effects, poor bioavailability, absorption at intestine, solubility, specific delivery to site of action with good pharmacological efficiency, slow release, degradation of drug and effective therapeutic outcome, are the major challenges faced by most of the drug delivery systems. To a great extent, biopolymer coated drug delivery systems coupled with nanotechnology alleviate the major drawbacks of the common delivery methods. Chitosan, deacetylated chitin, is a copolymer of β-(1, 4) linked glucosamine (deacetylated unit) and N- acetyl glucosamine (acetylated unit) (Radhakumary et al., 2005). Chitosan is biodegradable, non-toxic and bio compatible. Owing to the removal of acetyl moieties that are present in the amine functional groups of chitin, chitosan is readily soluble in aqueous acidic solution. The solubilisation occurs through the protonation of amino groups on the C-2 position of D-glucosamine residues whereby polysaccharide is converted into polycation in acidic media. Chitosan interacts with many active compounds due to the presence of amine group in it. The presence of this active amine group in chitosan was exploited for the interaction with the active molecules in the present study. Nanoparticles of chitosan coupled drugs are utilized for drug delivery in eye, brain, liver, cancer tissues, treatment of spinal cord injury and infections (Sharma et al., 2007; Li, et a., 2009; Paolicelli et al., 2009; Cho et al., 2010). To deliver drugs directly to the intended site of action and to improve pharmacological efficiency by minimizing undesired side effects elsewhere in the body and decrease the long-term use of many drugs, polymeric drug delivery systems can be used (Thatte et al., 2005).

The citrus flavanone naringenin inhibits inflammatory signalling in glial cells and protects against neuroinflammatory injury

Neuroinflammation plays an integral role in the progression of neurodegeneration. In this study we investigated the anti-inflammatory effects of different classes of flavonoids (flavanones, flavanols and anthocyanidins) in primary mixed glial cells. We found that the flavanones naringenin and hesperetin and the flavols (+)-catechin and (-)-epicatechin, but not the anthocyanidins cyanidin and pelargonidin, attenuated LPS/IFN-gamma-induced TNF-alpha production in glial cells. Naringenin also inhibited LPS/IFN-gamma-induced iNOS expression and nitric oxide production in glial cells, thus showing the strongest antiinflammatory activity among all flavonoids tested. Moreover, naringenin protected against inflammatory-induced neuronal death in a primary neuronal-glial co-culture system. Naringenin also inhibited LPS/IFN-gamma-induced p38 mitogen-activated protein kinase (MAPK) phosphorylation and downstream signal transducer and activator of transcription-1 (STAT-1) in LPS/IFN-gamma stimulated primary mixed glial cells. Taken together, our results suggest that naringenin may produce an anti-inflammatory effect in LPS/IFN-gamma stimulated glial cells that may be due to its interaction with p38 signalling cascades and the STAT-I trascription factor. (C) 2009 Elseiver Inc. All rights reserved.

The interactions of flavonoids within neuronal signalling pathways

Emerging evidence suggests that dietary phytochemicals, in particular flavonoids, may exert beneficial effects in the central nervous system by protecting neurons against stress-induced injury, by suppressing neuroinflammation and by promoting neurocognitive performance, through changes in synaptic plasticity. It is likely that flavonoids exert such effects in neurons, through selective actions on different components within a number of protein kinase and lipid kinase signalling cascades, such as phosphatidylinositol-3 kinase (PI3K)/Akt, protein kinase C and mitogen-activated protein kinase. This review details the potential inhibitory or stimulatory actions of flavonoids within these pathways, and describes how such interactions are likely to affect cellular function through changes in the activation state of target molecules and/or by modulating gene expression. Although, precise sites of action are presently unknown, their abilities to: (1) bind to ATP binding sites on enzymes and receptors; (2) modulate the activity of kinases directly; (3) affect the function of important phosphatases; (4) preserve neuronal Ca2+ homeostasis; and (5) modulate signalling cascades lying downstream of kinases, are explored. Future research directions are outlined in relation to their precise site(s) of action within the signalling pathways and the sequence of events that allow them to regulate neuronal function in the central nervous system.

Transdural motor cortex stimulation reverses neuropathic pain in rats: A profile of neuronal activation

Motor cortex stimulation (MCS) has been used to treat patients with neuropathic pain resistant to other therapeutic approaches; however, the mechanisms of pain control by MCS are still not clearly understood. We have demonstrated that MCS increases the nociceptive threshold of naive conscious rats, with opioid participation. In the present study, the effect of transdural MCS on neuropathic pain in rats subjected to chronic constriction injury of the sciatic nerve was investigated. In addition, the pattern of neuronal activation, evaluated by Fos and Zif268 immunolabel, was performed in the spinal cord and brain sites associated with the modulation of persistent pain. MCS reversed the mechanical hyperalgesia and allodynia induced by peripheral neuropathy. After stimulation, Fos immunoreactivity (Fos-IR) decreased in the dorsal horn of the spinal cord and in the ventral posterior lateral and medial nuclei of the thalamus, when compared to animals with neuropathic pain. Furthermore, the MCS increased the Fos-IR in the periaqueductal gray, the anterior cingulate cortex and the central and basolateral amygdaloid nuclei. Zif268 results were similar to those obtained for Fos, although no changes were observed for Zif268 in the anterior cingulate cortex and the central amygdaloid nucleus after MCS. The present findings suggest that MCS reverts neuropathic pain phenomena in rats, mimicking the effect observed in humans, through activation of the limbic and descending pain inhibitory systems. Further investigation of the mechanisms involved in this effect may contribute to the improvement of the clinical treatment of persistent pain. (c) 2010 European Federation of International Association for the Study of Pain Chapters. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.