O comportamento clínico e neurofisiológico da neuropatia durante os episódios reacionais da hanseníase

A hanseníase, uma doença conhecida por suas lesões de pele anestésicas, é a principal causa de neuropatia periférica nos países endêmicos. Os episódios reacionais são classicamente conhecidos por promover piora da função nervosa através das chamadas neurites que variam de quadros exuberantes a assintomáticos. Estas características da neuropatia tornam o diagnóstico precoce excepcionalmente desafiador assim como a necessidade de se intervir para se prevenir lesões permanentes nos nervos. Este estudo clínico, prospectivo, foi realizado selecionando-se pacientes com hanseníase, independente da forma clínica, no Ambulatório Souza Araujo, Fiocruz, Rio de Janeiro, que apresentavam episódios reacionais. O objetivo foi estudar o perfil neurológico clínico, eletroneurofisiológico e por imagem do nervo antes e após o tratamento das reações. Foram avaliados vinte e cinco pacientes levando-se em conta: exame neurológico, avaliação fisioterápica, estudo de condução nervosa, avaliação de espessura e ecogenicidade nervosa pelo método ultrassonográfico, fluxometria por laser Doppler e teste quantitativo da sensibilidade durante e um ano após o tratamento da reação. Estes pacientes foram divididos em três grupos: oito pacientes com neurite aguda, nove pacientes com neurite silenciosa e oito pacientes com reação cutânea sem neurite. Nos pacientes com episódios reacionais, observou-se predomínio do sexo masculino (60%), do grupo multibacilar (80%) e da forma clínica borderline-lepromatosa (36%). A neurite isolada foi o tipo de reação mais frequente, seguida de neurite associada à reação do tipo1, seguida da neurite associada à reação do tipo 2. O nervo motor mais acometido por neurite foi o fibular seguido pelo ulnar, enquanto o nervo sensitivo mais acometido foi o sural. O padrão eletroneuromiográfico característico dos episódios reacionais foi a mononeurite múltipla. A ultrassonografia, a fluxometria por laser Doppler e o teste quantitativo de sensibilidade, associados à clínica e ao estudo da condução nervosa, foram tidos como exames úteis para avaliação inicial e para acompanhar o tratamento dos episódios reacionais. Após o tratamento, foi constatada melhora nos parâmetros referentes à função motora, mas o mesmo não ocorreu para sensibilidade. Com esse estudo, observa-se a necessidade de acompanhamento multidiciplinar com exames especializados para os pacientes com hanseníase a fim de diagnóstico de reação e tratamento precoce evitando sequelas neurológicas.

Influence of Extracellular Matrix Components on the Expression of Integrins and Regeneration of Adult Retinal Ganglion Cells

Purpose Retinal ganglion cells (RGCs) are exposed to injury in a variety of optic nerve diseases including glaucoma. However, not all cells respond in the same way to damage and the capacity of individual RGCs to survive or regenerate is variable. In order to elucidate factors that may be important for RGC survival and regeneration we have focussed on the extracellular matrix (ECM) and RGC integrin expression. Our specific questions were: (1) Do adult RGCs express particular sets of integrins in vitro and in vivo? (2) Can the nature of the ECM influence the expression of different integrins? (3) Can the nature of the ECM affect the survival of the cells and the length or branching complexity of their neurites? Methods Primary RGC cultures from adult rat retina were placed on glass coverslips treated with different substrates: Poly-L-Lysine (PL), or PL plus laminin (L), collagen I (CI), collagen IV (CIV) or fibronectin (F). After 10 days in culture, we performed double immunostaining with an antibody against beta III-Tubulin to identify the RGCs, and antibodies against the integrin subunits: alpha V, alpha 1, alpha 3, alpha 5, beta 1 or beta 3. The number of adhering and surviving cells, the number and length of the neurites and the expression of the integrin subunits on the different substrates were analysed. Results PL and L were associated with the greatest survival of RGCs while CI provided the least favourable conditions. The type of substrate affected the number and length of neurites. L stimulated the longest growth. We found at least three different types of RGCs in terms of their capacity to regenerate and extend neurites. The different combinations of integrins expressed by the cells growing on different substrata suggest that RGCs expressed predominantly alpha 1 beta 1 or alpha 3 beta 1 on L, alpha 1 beta 1 on CI and CIV, and alpha 5 beta 3 on F. The activity of the integrins was demonstrated by the phosphorylation of focal adhesion kinase (FAK). Conclusions Adult rat RGCs can survive and grow in the presence of different ECM tested. Further studies should be done to elucidate the different molecular characteristics of the RGCs subtypes in order to understand the possible different sensitivity of different RGCs to damage in diseases like glaucoma in which not all RGCs die at the same time.

Hanseníase neural, aspectos diagnósticos da forma neural pura e mecanismos imunopatogênicos da lesão do nervo na doença. Participação de quimiocinas CCL2 e CXCL10 e metaloproteinases 2 e 9

O diagnóstico da hanseníase neural pura baseia-se em dados clínicos e laboratoriais do paciente, incluindo a histopatologia de espécimes de biópsia de nervo e detecção de DNA de Mycobacterium leprae (M. leprae) pelo PCR. Como o exame histopatológico e a técnica PCR podem não ser suficientes para confirmar o diagnóstico, a imunomarcação de lipoarabinomanana (LAM) e/ou Glicolipídio fenólico 1 (PGL1) - componentes de parede celular de M. leprae foi utilizada na primeira etapa deste estudo, na tentativa de detectar qualquer presença vestigial do M. leprae em amostras de nervo sem bacilos. Além disso, sabe-se que a lesão do nervo na hanseníase pode diretamente ser induzida pelo M. leprae nos estágios iniciais da infecção, no entanto, os mecanismos imunomediados adicionam severidade ao comprometimento da função neural em períodos sintomáticos da doença. Este estudo investigou também a expressão imuno-histoquímica de marcadores envolvidos nos mecanismos de patogenicidade do dano ao nervo na hanseníase. Os imunomarcadores selecionados foram: quimiocinas CXCL10, CCL2, CD3, CD4, CD8, CD45RA, CD45RO, CD68, HLA-DR, e metaloproteinases 2 e 9. O estudo foi desenvolvido em espécimes de biópsias congeladas de nervo coletados de pacientes com HNP (n=23 / 6 BAAR+ e 17 BAAR - PCR +) e pacientes diagnosticados com outras neuropatias (n=5) utilizados como controle. Todas as amostras foram criosseccionadas e submetidas à imunoperoxidase. Os resultados iniciais demonstraram que as 6 amostras de nervos BAAR+ são LAM+/PGL1+. Já entre as 17 amostras de nervos BAAR-, 8 são LAM+ e/ou PGL1+. Nas 17 amostras de nervos BAAR-PCR+, apenas 7 tiveram resultados LAM+ e/ou PGL1+. A detecção de imunorreatividade para LAM e PGL1 nas amostras de nervo do grupo HNP contribuiu para a maior eficiência diagnóstica na ausência recursos a diagnósticos moleculares. Os resultados da segunda parte deste estudo mostraram que foram encontradas imunoreatividade para CXCL10, CCL2, MMP2 e MMP9 nos nervos da hanseníase, mas não em amostras de nervos com outras neuropatias. Além disso, essa imunomarcação foi encontrada predominantemente em células de Schwann e em macrófagos da população celular inflamatória nos nervos HNP. Os outros marcadores de ativação imunológica foram encontrados em leucócitos (linfócitos T e macrófagos) do infiltrado inflamatório encontrados nos nervos. A expressão de todos os marcadores, exceto CXCL10, apresentou associação com a fibrose, no entanto, apenas a CCL2, independentemente dos outros imunomarcadores, estava associada a esse excessivo depósito de matriz extracelular. Nenhuma diferença na frequência da imunomarcação foi detectada entre os subgrupos BAAR+ e BAAR-, exceção feita apenas às células CD68+ e HLA-DR+, que apresentaram discreta diferença entre os grupos BAAR + e BAAR- com granuloma epitelioide. A expressão de MMP9 associada com fibrose é consistente com os resultados anteriores do grupo de pesquisa. Estes resultados indicam que as quimiocinas CCL2 e CXCL10 não são determinantes para o estabelecimento das lesões com ou sem bacilos nos em nervo em estágios avançados da doença, entretanto, a CCL2 está associada com o recrutamento de macrófagos e com o desenvolvimento da fibrose do nervo na lesão neural da hanseníase.

Incorporação e remodelação de enxertos homólogos na reconstrução alveolar em humanos: análise tomográfica, histológica e histomorfométrica

Enxertos ósseos homólogos congelados têm sido documentados apresentando bons resultados clínicos como substituto ao material autógeno nas reconstruções alveolares. Entretanto, dados referentes à incorporação e remodelação destes enxertos não estão disponíveis na literatura. Este estudo tem por objetivo determinar um período ótimo de espera para instalação de implantes em rebordos reconstruídos com enxertos ósseos homólogos em bloco no que se refere à incorporação e reabsorção. 24 pacientes foram submetidos à reconstrução alveolar óssea homóloga previamente à instalação de implantes. Os indivíduos foram alocados randomicamente em um de 3 grupos de acordo com o tempo de espera para o segundo estágio cirúrgico (4, 6 e 8 meses). Análises tomográficas, histológicas e histomorfométricas foram utilizadas a fim de determinar o grau de reabsorção e incorporação dos enxertos nos diferentes intervalos de tempo para cada grupo. Os dados de reabsorção sofrida pelos enxertos demonstraram diferenças estatisticamente significativas para os três intervalos de espera. Da mesma forma, parâmetros histomorfométricos como contagem de osteócitos e quantificação de remanescentes de osso homólogo nas biópsias apresentaram diferenças significativas entre os grupos. De acordo com os dados do presente trabalho, no que diz respeito à remodelação e incorporação, o período mais favorável à instalação dos implantes a curto prazo após recontruções com enxertos homólogos é de 4 meses.

Efeito da suplementação dietética com cálcio sobre a plasticidade ontogenética no modelo de superalimentação pós-natal

A obesidade está relacionada com o desenvolvimento da diabetes, estresse oxidativo, esteatose hepática, alteração da sensibilidade hormonal e redução da capacidade termogênica pelo tecido adiposo marrom (TAM). Na obesidade, alterações do sistema dopaminérgico mesocorticolímbico podem levar ao vício por alimentos palatáveis. Todas estas características contribuem para o baixo gasto energético e o alto consumo alimentar. Para estudar os efeitos em longo prazo da obesidade infantil, utilizamos o modelo de redução do tamanho da ninhada. Para induzir a superalimentação neonatal, o tamanho da ninhada foi reduzido para 3 filhotes machos de PN3 21 (grupo SL). O grupo controle permaneceu com 10 filhotes (grupo NL). Em PN120, o grupo SL foi dividido em: SL que recebeu ração controle e SL-Ca que recebeu dieta controle suplementada com 10g/kg de CaCO3. Os sacrifícios ocorreram em PN120 e PN180. Durante todo o período experimental, avaliamos o consumo alimentar e peso corporal. Em PN175, avaliamos a preferência alimentar dos animais por uma dieta rica em açúcar ou em lipídio. Avaliamos os hormônios por ELISA, RIA e quimioluminescência; o conteúdo proteico por Western blotting no fígado, tecido adiposo branco (TAB) e marrom (TAM), adrenal e regiões cerebrais; as atividades enzimáticas no soro e no fígado por cinética enzimática. Em PN21, PN120 e PN180, avaliamos in vivo a atividade simpática do TAM. Ao desmame, os ratos SL apresentaram maior estado pró-oxidativo no fígado e plasma e menor sensibilidade às catecolaminas no TAB. Na idade adulta, a suplementação é capaz de melhorar o estado pró-oxidativo no fígado e plasma, a sensibilidade à insulina e a microesteatose no fígado. Tanto a alteração de metabolismo/ação da vitamina D e do glicocorticóide no tecido adiposo como a menor capacidade termogênica do TAM contribuem para a maior adiposidade dos animais do grupo SL. A suplementação com cálcio corrigiu parte dessas alterações. A superalimentação pós-natal levou a redução da via dopaminérgica e a maior preferencia por gordura, enquanto a suplementação com cálcio normalizou esta via apenas a nível hipotalâmico e corrigiu a preferência alimentar. Nossos dados destacam o impacto benéfico da suplementação dietética com cálcio, que pode ter um papel nutricional promissor para auxiliar a perda de peso e minimizar os distúrbios relacionados a obesidade e a síndrome metabólica dos animais obesos que foram superalimentados na lactação.

Major histocompatibility complex class I involvement in the rejection of allogeneic erythrocytes in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss)

Major histocompatibility complex genes are thought to be involved in allogeneic graft rejection but not many reports are available on their functional analysis in fish. Analysis of available sequences of MHC genes suggests functions in antigen presentation similar to those found in higher vertebrates. In mammals, the MHC class I and class II molecules are major determinants of allogeneic graft rejection due to their polymorphism in conjunction with their antigen presenting function. In fish, MHC class H molecules are found to be involved in rejection of allogeneic scale grafts. The present study was designed to investigate the involvement of MHC class I molecules in allograft rejection. Erythrocytes were collected from donors of rainbow trout expressed different class MHC class I alleles, stained with two dyes, mixed and grafted to the recipients that were of the same sibling group as the donors. The grafts were rejected by allogeneic recipients and the MHC class I linkage group was the major determinant for the rejection.

The role of vibration and drainage in femoral impaction bone grafting.

Vibration is commonly used in civil engineering applications to efficiently compact aggregates. This study examined the effect of vibration and drainage on bone graft compaction and cement penetration in an in vitro femoral impaction bone grafting model with the use of 3-dimensional micro-computed tomographic imaging. Three regions were analyzed. In the middle and proximal femoral regions, there was a significant increase in the proportion of bone grafts with a reciprocal reduction in water and air in the vibration-assisted group (P < .01) as compared with the control group, suggesting tighter graft compaction. Cement volume was also significantly reduced in the middle region in the vibration-assisted group. No difference was observed in the distal region. This study demonstrates the value of vibration and drainage in bone graft compaction, with implications therein for clinical application and outcome.

眼镜蛇毒神经生长因子对成年猫坐骨神经损伤后的作用

目的　探讨从眼镜蛇毒分离纯化出的神经生长因子(nerve grow th facto r, N GF) 对成年猫坐骨神经 损伤后的影响。方法　制成成年猫坐骨神经损伤模型, 损伤局部注射蛇毒N GF 2 Lgö(kg·d) , 分别治疗10 d 和30 d, 并与对照组(损伤坐骨神经, 不给药物) 比较。结果　术后10 d, 对照组术侧远端神经纤维数量比治疗组明显减少 (P < 0. 01) , 治疗组术侧足底刺激出现早, 肢体活动恢复快。术后30 d, 治疗组术侧远端神经纤维大量再生, 再生神 经纤维数量已明显超过对照组和术后10 d 组水平(P < 0. 01) , 但结构紊乱, 轴突和郎氏结消失。术侧肢体在连续注 射N GF 16 d 左右出现足底刺激反应消失, 肢体瘫痪等改变。结论　眼镜蛇毒N GF 在神经损伤早期应用能减轻神 经纤维发生的溃变, 促进受损神经的再生与功能恢复; 而损伤局部长时间注射蛇毒N GF 则会导致神经纤维增生过 度, 丧失传导功能。

眼镜蛇毒神经生长因子对成年猫坐骨神经损伤治疗效果的实验室观察

目的:探讨从眼镜蛇毒分离纯化出的神经生长因子(nerve growth factor ,NGF) 对成年猫坐 骨经损伤后的影响。方法: 本实验制成成年猫坐骨神经损伤模型, 损伤局部注射蛇毒NGF(2μg/ kg/ d) ,分别治疗10d 和30d ,并与对照组(损伤坐骨神经,不给药物) 比较。结果:眼镜蛇毒NGF 在 神经损伤早期应用能减轻神经纤维发生的溃变,促进神经纤维再生。结论: 损伤局部长时间注射 NGF 会导致神经纤维增生过度,丧失传导功能。

中华眼镜蛇蛇毒神经生长因子生物活性和理化性质测定

目的：控制中华眼镜蛇蛇毒神经生长因子产品质量，研究其理化性质及生物学活性的定性和定量。方法：通过离子交换色谱、凝胶过滤及FPLC色谱分高纯化得到中华眼镜蛇蛇毒神经生长因子，按国家新药审批有关要求对其进行了SDS－PAGE电泳，N端蛋白质序列规定，HPLC色谱分析，UV光谱图谱扫描，并利用PC12细胞培养法和鸡胚背根神经节培养法检测其生物活性。结果：电泳为一条带，亚基分子量为13500，N端蛋白质序列测定后确证为神经生长因子（NGF），HPLC为单峰，相对百分含量为95％以上，279．6nm处呈现出蛋白质样特征吸收峰。生物活性测定为，PC12细胞培养法灵敏度可达1ng／ml，鸡胚背根神经节培养法需30ng／ml的浓度梯度才能在神经节上有所反应。结论：此实验样品为具有较高生物活性的高纯度NGF多肽。

Structure-function relationship of three neurotoxins from the venom of Naja kaouthia: a comparison between the NMR-derived structure of NT2 with its homologues, NT1 and NT3

Three homologous short-chain neurotoxins, named NT1, NT2 and NT3, were purified from the venom of Naja kaouthia. NT1 has an identical amino acid sequence to cobrotoxin from Naja naja atra [Biochemistry 32 (1993) 2131]. NT3 shares the same sequence with cobrotoxin b [J. Biochem. (Tokyo) 122 (1997) 1252], whereas NT2 is a novel 6 1 -residue neurotoxin. Tests of their physiological functions indicate that NT1 shows a greater inhibition of muscle contraction induced by electrical stimulation of the nerve than do NT2 and NT3. Homonuclear proton two-dimensional NMR methods were utilized to study the solution tertiary structure of NT2. A homology model-building method was employed to predict the structure of NT3. Comparison of the structures of these three toxins shows that the surface conformation of NT1 facilitates the substituted base residues, Arg28, Arg30, and Arg36, to occupy the favorable spatial location in the central region of loop 11, and the cation groups of all three arginines face out of the molecular surface of NT1 This may contribute greatly to the higher binding of NT1 with AchR compared to NT2 and NT3. (C) 2002 Elsevier Science B,V. All rights reserved.

Improved suppression of circulating complement does not block acute vascular rejection of pig-to-rhesus monkey cardiac transplants

At present, acute vascular rejection (AVR) remains a primary obstacle inhibiting long-term graft survival in the pig-to-non-human primate transplant model. The present study was undertaken to determine whether repetitive injection of low dose Yunnan-cobra venom factor (Y-CVF), a potent complement inhibitor derived from the venom of Naja kaouthia can completely abrogate hemolytic complement activity and subsequently improve the results in a pig-to-rhesus monkey heterotopic heart transplant model. Nine adult rhesus monkeys received a heterotopic heart transplant from wild-type pigs and the recipients were allocated into two groups: group 1 (n = 4) received repetitive injection of low dose Y-CVF until the end of the study and group 2 (n = 5) did not receive Y-CVF. All recipients were treated with cyclosporine A (CsA), cyclophosphamide (CyP) and steroids. Repetitive Y-CVF treatment led to very dramatic fall in CH50 and serum C3 levels (CH50 < 3 units/C3 remained undetectable throughout the experiment) and successfully prevented hyperacute rejection (HAR), while three of five animals in group 2 underwent HAR. However, the continuous suppression of circulating complement did not prevent AVR and the grafts in group 1 survived from 8 to 13 days. Despite undetectable C3 in circulating blood, C3 deposition was present in these grafts. The venular thrombosis was the predominant histopathologic feature of AVR. We conclude that repetitive injection of low dose Y-CVF can be used to continuously suppress circulating complement in a very potent manner and successfully prevent HAR. However, this therapy did not inhibit complement deposition in the graft and failed to prevent AVR. These data suggest that using alternative pig donors [i.e. human decay accelerating factor (hDAF)-transgenic] in combination with the systemic use of complement inhibitors may be necessary to further control complement activation and improve survival in pig-to-non-human primate xenotransplant model.

Templates and anchors for antenna-based wall following in cockroaches and robots

The interplay between robotics and neuromechanics facilitates discoveries in both fields: nature provides roboticists with design ideas, while robotics research elucidates critical features that confer performance advantages to biological systems. Here, we explore a system particularly well suited to exploit the synergies between biology and robotics: high-speed antenna-based wall following of the American cockroach (Periplaneta americana). Our approach integrates mathematical and hardware modeling with behavioral and neurophysiological experiments. Specifically, we corroborate a prediction from a previously reported wall-following template - the simplest model that captures a behavior - that a cockroach antenna-based controller requires the rate of approach to a wall in addition to distance, e.g., in the form of a proportional-derivative (PD) controller. Neurophysiological experiments reveal that important features of the wall-following controller emerge at the earliest stages of sensory processing, namely in the antennal nerve. Furthermore, we embed the template in a robotic platform outfitted with a bio-inspired antenna. Using this system, we successfully test specific PD gains (up to a scale) fitted to the cockroach behavioral data in a "real-world" setting, lending further credence to the surprisingly simple notion that a cockroach might implement a PD controller for wall following. Finally, we embed the template in a simulated lateral-leg-spring (LLS) model using the center of pressure as the control input. Importantly, the same PD gains fitted to cockroach behavior also stabilize wall following for the LLS model. © 2008 IEEE.

Immobilization of cell-binding peptides on poly-ε-caprolactone film surface to biomimic the peripheral nervous system.

Cell-material interactions are crucial for cell adhesion and proliferation on biomaterial surfaces. Immobilization of biomolecules leads to the formation of biomimetic substrates, improving cell response. We introduced RGD (Arg-Gly-Asp) sequences on poly-ε-caprolactone (PCL) film surfaces using thiol chemistry to enhance Schwann cell (SC) response. XPS elemental analysis indicated an estimate of 2-3% peptide functionalization on the PCL surface, comparable with carbodiimide chemistry. Contact angle was not remarkably reduced; hence, cell response was only affected by chemical cues on the film surface. Adhesion and proliferation of Schwann cells were enhanced after PCL modification. Particularly, RGD immobilization increased cell attachment up to 40% after 6 h of culture. It was demonstrated that SC morphology changed from round to very elongated shape when surface modification was carried out, with an increase in the length of cellular processes up to 50% after 5 days of culture. Finally RGD immobilization triggered the formation of focal adhesion related to higher cell spreading. In summary, this study provides a method for immobilization of biomolecules on PCL films to be used in peripheral nerve repair, as demonstrated by the enhanced response of Schwann cells.

Differentiated adipose-derived stem cells act synergistically with RGD-modified surfaces to improve neurite outgrowth in a co-culture model.

Peripheral nerve damage is a problem encountered after trauma and during surgery and the development of synthetic polymer conduits may offer a promising alternative to autografts. In order to improve the performance of the polymer to be used for nerve conduits, poly-ε-caprolactone (PCL) films were chemically functionalized with RGD moieties, using a chemical reaction previously developed. In vitro cultures of dissociated dorsal root ganglion (DRG) neurons provide a valid model to study different factors affecting axonal growth. In this work, DRG neurons were cultured on RGD-functionalized PCL films. Adult adipose-derived stem cells differentiated to Schwann cells (dASCs) were initially cultured on the functionalized PCL films, resulting in improved attachment and proliferation. dASCs were also co-cultured with DRG neurons on treated and untreated PCL to assess stimulation by dASCs on neurite outgrowth. Neuron response was generally poor on untreated PCL films, but long neurites were observed in the presence of dASCs or RGD moieties. A combination of the two factors enhanced even further neurite outgrowth, acting synergistically. Finally, in order to better understand the extracellular matrix (ECM)-cell interaction, a β1 integrin blocking experiment was carried out. Neurite outgrowth was not affected by the specific antibody blocking, showing that β1 integrin function can be compensated by other molecules present on the cell membrane. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.