Metabolomics analysis in rats with thiamine deficiency identifies key metabolites in vulnerable brain regions and suggests neural stem progenitor cells play a role in ameliorating metabolic dysfunction

La documentation scientifique fait état de la présence, chez l’adulte, de cellules souches et progénitrices neurales (CSPN) endogènes dans les zones sous-ventriculaire et sous-granulaire du cerveau ainsi que dans le gyrus denté de l’hippocampe. De plus, un postulat selon lequel il serait également possible de retrouver ce type de cellules dans la moelle épinière et le néocortex des mammifères adultes a été énoncé. L’encéphalopathie de Wernicke, un trouble neurologique grave toutefois réversible qui entraîne un dysfonctionnement, voire une défaillance du cerveau, est causée principalement par une carence importante en thiamine (CT). Des observations récentes laissent envisager que les facteurs en cause dans la prolifération et la différenciation des CSPN pourraient également jouer un rôle important lors d’un épisode de CT. L’hypothèse, selon laquelle l’identification de nouveaux métabolites entrant dans le mécanisme ou la séquence de réactions se soldant en une CT pourraient en faciliter la compréhension, a été émise au moyen d'une démarche en cours permettant d’établir le profil des modifications métaboliques qui surviennent en de telles situations. Cette approche a été utilisée pour constater les changements métaboliques survenus au niveau du foyer cérébral dans un modèle de rats déficients en thiamine (rats DT), particulièrement au niveau du thalamus et du colliculus inférieur (CI). La greffe de CSPN a quant à elle été envisagée afin d’apporter de nouvelles informations sur la participation des CSPN lors d’un épisode de CT et de déterminer les bénéfices thérapeutiques potentiels offerts par cette intervention. Les sujets de l’étude étaient répartis en quatre groupes expérimentaux : un premier groupe constitué de rats dont la CT était induite par la pyrithiamine (rats DTiP), un deuxième groupe constitué de rats-contrôles nourris ensemble (« pair-fed control rats » ou rats PFC) ainsi que deux groupes de rats ayant subi une greffe de CSPN, soit un groupe de rats DTiP greffés et un dernier groupe constitué de rats-contrôles (rats PFC) greffés. Les échantillons de foyers cérébraux (thalamus et CI) des quatre groupes de rats ont été prélevés et soumis à des analyses métabolomiques non ciblées ainsi qu’à une analyse visuelle par microscopie à balayage électronique (SEM). Une variété de métabolites-clés a été observée chez les groupes de rats déficients en thiamine (rats DTiP) en plus de plusieurs métabolites dont la documentation ne faisait pas mention. On a notamment constaté la présence d’acides biliaires, d’acide cynurénique et d’acide 1,9— diméthylurique dans le thalamus, alors que la présence de taurine et de carnosine a été observée dans le colliculus inférieur. L’étude a de plus démontré une possible implication des CSPN endogènes dans les foyers cérébraux du thalamus et du colliculus inférieur en identifiant les métabolites-clés ciblant les CSPN. Enfin, les analyses par SEM ont montré une amélioration notable des tissus à la suite de la greffe de CSPN. Ces constatations suggèrent que l’utilisation de CSPN pourrait s’avérer une avenue thérapeutique intéressante pour soulager la dégénérescence symptomatique liée à une grave carence en thiamine chez l’humain.

The role of protein convertases in bigdynorphin and dynorphin A metabolic pathway

Les dynorphines sont des neuropeptides importants avec un rôle central dans la nociception et l’atténuation de la douleur. De nombreux mécanismes régulent les concentrations de dynorphine endogènes, y compris la protéolyse. Les Proprotéines convertases (PC) sont largement exprimées dans le système nerveux central et clivent spécifiquement le C-terminale de couple acides aminés basiques, ou un résidu basique unique. Le contrôle protéolytique des concentrations endogènes de Big Dynorphine (BDyn) et dynorphine A (Dyn A) a un effet important sur la perception de la douleur et le rôle de PC reste à être déterminée. L'objectif de cette étude était de décrypter le rôle de PC1 et PC2 dans le contrôle protéolytique de BDyn et Dyn A avec l'aide de fractions cellulaires de la moelle épinière de type sauvage (WT), PC1 -/+ et PC2 -/+ de souris et par la spectrométrie de masse. Nos résultats démontrent clairement que PC1 et PC2 sont impliquées dans la protéolyse de BDyn et Dyn A avec un rôle plus significatif pour PC1. Le traitement en C-terminal de BDyn génère des fragments peptidiques spécifiques incluant dynorphine 1-19, dynorphine 1-13, dynorphine 1-11 et dynorphine 1-7 et Dyn A génère les fragments dynorphine 1-13, dynorphine 1-11 et dynorphine 1-7. Ils sont tous des fragments de peptides associés à PC1 ou PC2. En plus, la protéolyse de BDyn conduit à la formation de Dyn A et Leu-Enk, deux peptides opioïdes importants. La vitesse de formation des deux est réduite de manière significative dans les fractions cellulaires de la moelle épinière de souris mutantes. En conséquence, l'inhibition même partielle de PC1 ou PC2 peut altérer le système opioïde endogène.

Io. Iacob. Huber De medulla spinali speciatim de nervis ab ea provenientibus commentatio ...

Mode of access: Internet.

Disquisitiones microscopicae de medullae spinalis textura, imprimis in piscibus factitatae ...

Inaug.-Diss.--Dorpat.

Studien über das centrale nervensystem ...

"Sonderabdruck aus Acta Societatis scientiarum fennicae. t. XXIV."

De medullae spinalis textura in ranis ratione imprimis habita indolis substantiae cinereae ...

Inaug.-Diss.--Dorpat.

Sul decorso delle vie afferenti del midollo spinale;

Mode of access: Internet.

Cyclopædia of the practice of medicine.

Each volume contains "Biographical sketches of the authors."

Medical clinic, or, Reports of medical cases /

Included in the original collection of the Starling Medical College.

Wnt/β-catenin Signaling Regulates Regeneration in Diverse Tissues of the Zebrafish

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

In vivo gene expression: DNA electrotransfer

The use of electric pulses to deliver therapeutic molecules to tissues and organs in vivo is a rapidly growing field of research. Electrotransfer can be used to deliver a wide range of potentially therapeutic agents, including drugs, proteins, oligonucleotides, RNA and DNA. Optimization of this approach depends upon a number of parameters such as target organ accessibility, cell turnover, microelectrode design, electric pulsing protocols and the physiological response to the therapeutic agent. Many organs have been successfully transfected by electroporation, including skin, liver, skeletal and cardiac muscle, male and female germ cells, artery, gut, kidney, retinal ganglion cells, cornea, spinal cord, joint synovium and brain. Electrotransfer technology is relevant in a variety of research and clinical settings including cancer therapy, modulation of pathogenic immune reactions, delivery of therapeutic proteins and drugs, and the identification of drug targets by the modulation of normal gene expression. This, together with the capacity to deliver very large DNA constructs, greatly expands the research and clinical applications of in vivo DNA electrotransfer.

Systemic apomorphine alters HPA axis responses to interleukin-1 beta adminstration but not sound stress

Apomorphine is a dopamine receptor agonist that was recently licensed for the treatment of erectile dysfunction. However, although sexual activity can be stressful, there has been little investigation into whether treatments for erectile dysfunction affect stress responses. We have examined whether a single dose of apomorphine, sufficient to produce penile erections (50 mug/kg, i.a.), can alter basal or stress-induced plasma ACTH levels, or activity of central pathways thought to control the hypothalamic-pituitary-adrenal axis in rats. An immune challenge (interleukin-1beta, 1 mug/kg, i.a.) was used as a physical stressor while sound stress (100 dB white noise, 30 min) was used as a psychological stressor. Intravascular administration of apomorphine had no effect on basal ACTH levels but did substantially increase the number of Fos-positive amygdala and nucleus tractus solitarius catecholamine cells. Administration of apomorphine prior to immune challenge augmented the normal ACTH response to this stressor at 90 min and there was a corresponding increase in the number of Fos-positive paraventricular nucleus corticotropin-releasing factor cells, paraventricular nucleus oxytocin cells and nucleus tractus solitarius catecholamine cells. However, apomorphine treatment did not alter ACTH or Fos responses to sound stress. These data suggest that erection-inducing levels of apomorphine interfere with hypothalamic-pituitary-adrenal axis inhibitory feedback mechanisms in response to a physical stressor, but have no effect on the response to a psychological stressor. Consequently, it is likely that apomorphine acts on a hypothalamic-pituitary-adrenal axis control pathway that is unique to physical stressors. A candidate for this site of action is the nucleus tractus solitarius catecholamine cell population and, in particular, A2 noradrenergic neurons. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Cardiotrophin-like cytokine/cytokine-like factor 1 is an essential trophic factor for lumbar and facial motoneurons in vivo

The ciliary neurotrophic factor alpha-receptor(CNTFRalpha) is required for motoneuron survival during development, but the relevant ligand(s) has not been determined. One candidate is the heterodimer formed by cardiotrophin-like cytokine (CLC) and cytokine-like factor 1 (CLF). CLC/CLF binds to CNTFRalpha and enhances the survival of developing motoneurons in vitro; whether this novel trophic factor plays a role in neural development in vivo has not been tested. We examined motor and sensory neurons in embryonic chicks treated with CLC and in mice with a targeted deletion of the clf gene. Treatment with CLC increased the number of lumbar spinal cord motoneurons that survived the cell death period in chicks. However, this effect was regionally specific, because brachial and thoracic motoneurons were unaffected. Similarly, newborn clf -/- mice exhibited a significant reduction in lumbar motoneurons, with no change in the brachial or thoracic cord. Clf deletion also affected brainstem motor nuclei in a regionally specific manner; the number of motoneurons in the facial but not hypoglossal nucleus was significantly reduced. Sensory neurons of the dorsal root ganglia were not affected by either CLC treatment or clf gene deletion. Finally, mRNA for both clc and clf was found in skeletal muscle fibers of embryonic mice during the motoneuron cell death period. These findings support the view that CLC/CLF is a target-derived factor required for the survival of specific pools of motoneurons. The in vivo actions of CLC and CLF can account for many of the effects of CNTFRalpha on developing motoneurons.

Convulsive ergotism: epidemics of the serotonin syndrome?

Between 1085 and 1927, epidemics of convulsive ergotism were widespread east of the Rhine in Europe due to consumption of grain contaminated with ergot, which is produced by the fungus Claviceps purpurea. West of the Rhine, consumption of ergot-contaminated food caused epidemics of gangrenous ergotism. The clinical features of convulsive ergotism-muscle twitching and spasms, changes in mental state, hallucinations, sweating, and fever lasting for several weeks-suggest serotonergic overstimulation of the CNS (ie, the serotonin syndrome). The ergot alkaloids are serotonin agonists. Dihydroergotamine binds to serotonin receptors in the dorsal horn of the spinal cord, which is the site of neuropathological changes in convulsive ergotism. Dihydroergotamine given to human beings can cause the serotonin syndrome. Ergots produced by different strains of Claviceps purpurea, and those growing in different soils, may have different ergot alkaloid compositions. An alkaloid, present in high concentrations in ergots from east of the Rhine, may have caused convulsive ergotism at a circulating concentration insufficient to produce peripheral ischaemia. The serotonin syndrome may, therefore, have been a public-health problem long before it was recognised as a complication of modem psychopharmacology.

Neuromuscular synapses mediate motor axon branching and motoneuron survival during the embryonic period of programmed cell death

The embryonic period of motoneuron programmed cell death (PCD) is marked by transient motor axon branching, but the role of neuromuscular synapses in regulating motoneuron number and axonal branching is not known. Here, we test whether neuromuscular synapses are required for the quantitative association between reduced skeletal muscle contraction, increased motor neurite branching, and increased motoneuron survival. We achieved this by comparing agrin and rapsyn mutant mice that lack acetylcholine receptor (AChR) clusters. There were significant reductions in nerve-evoked skeletal muscle contraction, increases in intramuscular axonal branching, and increases in spinal motoneuron survival in agrin and rapsyn mutant mice compared with their wild-type littermates at embryonic day 18.5 (E18.5). The maximum nerve-evoked skeletal muscle contraction was reduced a further 17% in agrin mutants than in rapsyn mutants. This correlated to an increase in motor axon branch extension and number that was 38% more in agrin mutants than in rapsyn mutants. This suggests that specializations of the neuromuscular synapse that ensure efficient synaptic transmission and muscle contraction are also vital mediators of motor axon branching. However, these increases in motor axon branching did not correlate with increases in motoneuron survival when comparing agrin and rapsyn mutants. Thus, agrin-induced synaptic specializations are required for skeletal muscle to effectively control motoneuron numbers during embryonic development. (C) 2003 Elsevier Science (USA). All rights reserved.