Modulation of Endothelin-1 and Insulin-like Growth Factor Type 1-induced Signaling by Curcumin in A-10 Vascular Smooth Muscle Cells

Les maladies cardio-vasculaires (MCV), telles que l’hypertension et l’athérosclérose, s’accompagnent de modifications structurales et fonctionnelles au niveau vasculaire. Un fonctionnement aberrant de la migration, l’hypertrophie et la prolifération des cellules musculaires lisses vasculaires (CMLV) sont des évènements cellulaires à l’origine de ces changements. L’endothéline-1 (ET-1) contribue à la pathogénèse des anomalies vasculaires, notamment via l’activation des protéines MAPK et PI3-K/PKB, des composantes clés impliquées dans les voies prolifératives et de croissance cellulaires. Il a été suggéré que le stress oxydant jouerait un rôle intermédiaire dans les effets pathophysiologiques vasculaires de l’ET-1. En conséquence, une modulation de la signalisation induite par l’ET-1 peut servir comme éventuelle stratégie thérapeutique contre le développement des MCV. Il apparaît de nos jours un regain d’intérêt dans l’utilisation des agents phyto-chimiques pour traiter plusieurs maladies. La curcumine, constituant essentiel de l’épice curcuma, est dotée de plusieurs propriétés biologiques parmi lesquelles des propriétés anti-oxydantes, anti-prolifératrices et cardio-protectrices. Cependant, les mécanismes moléculaires de son effet cardio-protecteur demeurent obscurs. Dans cette optique, l’objectif de cette étude a été d’examiner l’efficacité de la curcumine à inhiber la signalisation induite par l’ET-1 dans les CMLV. La curcumine a inhibé la phosphorylation des protéines IGF-1R, PKB, c-Raf et ERK1/2, induite par l’ET-1 et l’IGF-1. De plus, la curcumine a inhibé l’expression du facteur de transcription Egr-1 induite par l’ET-1 et l’IGF-1, dans les CMLV. Ces résultats suggèrent que la capacité de la curcumine à atténuer ces voies de signalisation serait un mécanisme d’action potentiel de ses effets protecteurs au niveau cardiovasculaire.

Modulation of nociception and pain by attention and stress

Les facteurs psychologiques tels que l'hypnose, l'émotion, le stress et l’attention exercent un effet modulant puissant sur la nociception et la douleur. Toutefois, l’influence de l'attention sur la nociception et la douleur, ainsi que les mécanismes neuronaux sous-jacents, ne sont pas clairs. La littérature actuelle sur la modulation attentionnelle des réponses spinales nociceptives, telles que mesurées par le réflexe RIII, et de la perception de l’intensité de la douleur est discordante et souvent contradictoire. Ce mémoire fournit un nouveau cadre pour examiner la modulation du réflexe RIII et de la douleur par l’attention. Une tâche de discrimination sensorielle a été décomposée en trois composantes attentionnelles : la vigilance, l’orientation, et le contrôle exécutif. Auparavant, la nature multidimensionnelle de l’attention fut largement ignorée dans la littérature. Nous démontrons que les composantes attentionnelles ont des effets modulatoires distincts sur la nociception et la douleur et suggérons que ceci représente une partie de la confusion présente dans la littérature. En prenant compte du stress indépendamment, nous démontrons, pour la première fois, que le stress inhibe la modulation attentionnelle du réflexe RIII ce qui indique une interaction et dissociation de la modulation des réponses nociceptives par l’attention et le stress. Ces résultats importants clarifient, en grande partie, les contradictions dans la littérature, puisque les tâches cognitives produisent souvent des augmentations du stress ce qui confond l’interprétation des résultats. De plus, la tâche de discrimination inclut des stimuli visuels et somatosensoriels et révèle que l’influence de l'attention sur la douleur est spatialement spécifique tandis que la modulation attentionnelle de la nociception est spécifique à la modalité des stimuli, au moins en ce qui concerne les modalités examinées. A partir de ces résultats, un nouveau modèle de la modulation attentionnelle des processus de la douleur, basée sur les composantes attentionnelles, a été proposé. Celui-ci est appuyé par la littérature et fournit une explication systématique et intégratrice des résultats antérieurement contradictoires. De plus, à partir de ce modèle, plusieurs mécanismes neuronaux ont été proposés pour sous-tendre la modulation attentionnelle de la nociception et de la douleur.

Leptin modulation of locomotor and emotional behaviors : the role of STAT3 signaling in dopamine neurons

La leptine circule en proportion de la masse graisseuse du corps et la transduction de son signal à travers la forme longue de son récepteur via un certain nombre de voies neurales , y compris MAPK, PI3-K ,AMPK et JAK2 - STAT3 . Il faut noter que STAT3 constitue une voie clée au récepteur de la leptine par laquelle la leptine module l'expression des gènes impliqués dans la régulation du bilan énergétique. La plupart des recherches ont porté sur la fonction du récepteur de la leptine au sein de l' hypothalamus, en particulier la fonction du récepteur de la leptine dans le noyau arqué. Toutefois, les récepteurs de la leptine sont également exprimés sur les neurones dopaminergiques de l'aire tégmentale ventrale et la leptine agit sur cette région du cerveau pour influencer la prise alimentaire, la motivation, la locomotion, l'anxiété et la transmission de la dopamine. De plus, la leptine active la STAT3 dans les dopaminergiques et GABAergiques populations neuronales. Bien que ces résultats contribuent à notre compréhension des multiples actions de la leptine dans le système nerveux central, il reste à résoudre les cellules et la signalisation du récepteur de la leptine qui sont responsables des effets neurocomportementaux de la leptine dans le mésencéphale. Visant à déterminer la contribution de la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques du mésencéphale, nous avons généré une lignée de souris knockout conditionnel dans lequel l'activation du gène de STAT3 sur son résidu tyrosine 705 ( Tyr 705 ) est absent spécifiquement dans les neurones dopaminergiques. Avec l'utilisation de ce modèle de souris génétique, nous avons évalué l'impact de l'ablation de la signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques sur un certain nombre de fonctions liées à la dopamine, y compris l'alimentation, la locomotion, les comportements liés à la récompense, l'émotion et la libération de dopamine dans le noyau accumbens. Fait intéressant, nous avons observé un dimorphisme sexuel dans le phénotype des souris STAT3DAT-KO. L'activation de la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques est responsable de l'action de la leptine dans la réduction de la locomotion, récompense liée à l'activité physique, et de l'augmentation de la libération et de la disponibilité de la dopamine chez les souris mâles. Cependant, il ne module pas le comportement émotionnel. D'autre part, les souris femelles STAT3DAT-KO augmentent les niveaux d'anxiété et les niveaux plasmatiques de corticostérone, sans provoquer de changements de la dépression. Cependant, la perte d'activation de STAT3 dans les neurones dopaminergiques ne module pas le comportement locomoteur chez les souris femelles. Notamment, les actions de la leptine dans le mésencéphale pour influencer le comportement alimentaire ne sont pas médiées par l'activation de STAT3 dans les neurones dopaminergiques, considérant que les souris mâles et femelles ont un comportement alimentaire normal. Nos résultats démontrent que la voie de signalisation STAT3 dans les neurones dopaminergiques est responsable des effets anxiolytiques de la leptine, et soutient l'hypothèse que la leptine communique l'état d'énergie du corps (i.e. la relation entre la dépense et les apports énergétiques) pour les régions mésolimbiques pour atténuer les effets de motivation et de récompense de plusieurs comportements qui servent à réhabiliter ou à épuiser les réserves d'énergie. En outre, ce travail souligne l'importance d'étudier la modulation de la signalisation de la leptine dans différente types de cellules, afin d'identifier les voies de signalisation et les mécanismes cellulaires impliqués dans les différentes fonctions neuro-comportementales de la leptine.

Neurotensinergic modulation of glutamatergic neurotransmission in VTA neurons.

L’aire tegmentaire ventrale (VTA) contient une forte densité de terminaisons neurotensinergiques ainsi que des récepteurs à la surface des neurones dopaminergiques et non-dopaminergiques. Le VTA a été impliqué dans des maladies comme la schizophrénie, les psychoses et l’abus de substance. Les drogues d’abus sont connues pour induire le phénomène de sensibilisation - un processus de facilitation par lequel l’exposition à un stimulus produit une réponse augmentée lors de l’exposition subséquente au même stimulus. La sensibilisation se développe dans le VTA et implique mécanismes dopaminergiques et glutamatergiques. Il a été montré que les antagonistes neurotensinergiques bloquaient le développement de la sensibilisation et certains mécanismes de récompense et ces effets pourraient être médiés indirectement par une modulation de la neurotransmission glutamatergique. Cependant, on connaît peu les mécanismes de modulation de la transmission glutamatergique par la neurotensine (NT) dans le VTA. Le but de la présente thèse était d’étudier la modulation neurotensinergique de la neurotransmission glutamatergique dans les neurones dopaminergiques et non-dopaminergiques du VTA. Pour ce faire, nous avons utilisé la technique du patch clamp dans la cellule entière dans des tranches horizontales du VTA pour étudier les effets de différents agonistes et antagonistes neurotensinergiques. Les neurones ont été identifié comme Ih+ (présumés dopaminergiques) ou Ih- (présumés non-dopaminergiques) selon qu’ils exprimaient ou non un courant cationique activé par l’hyperpolarisation (Ih). Des techniques d’immunocytochimie ont été utilisées pour marquer les neurones et vérifier leur localisation dans le VTA. Dans une première étude nous avons trouvé que la neurotensine indigène (NT1-13) ou son fragment C-terminal, NT8-13, induisait une augmentation comparable des courants postsynaptiques excitateurs glutamatergiques (CPSEs) dans les neurones Ih+ ou Ih- du VTA. L'augmentation induite dans les neurones Ih+ par la NT8-13 a été bloquée par le SR48692, un antagoniste des récepteurs NTS1, et par le SR142948A, un antagoniste des récepteurs NTS1 et NTS2, suggérant que l'augmentation était médiée par l’activation des récepteurs NTS1. Dans les neurones Ih- l'augmentation n’a été bloquée que par le SR142948A indiquant une implication des récepteurs NTS2. Dans une deuxième étude, nous avons testé les effets de la D-Tyr[11]NT (un analogue neurotensinergique ayant différentes affinités de liaison pour les sous-types de récepteurs neurotensinergiques) sur les CPSEs glutamatergiques dans les neurones Ih+ et Ih- en parallèle avec une série d’expériences comportementales utilisant un paradigme de préférence de place conditionnée (PPC) menée dans le laboratoire de Pierre-Paul Rompré. Nous avons constaté que la D-Tyr[11]NT induisaient une inhibition dépendante de la dose dans les neurones Ih+ médiée par l'activation de récepteurs NTS2. En revanche, la D-Tyr[11]NT a produit une augmentation des CPSEs glutamatergiques médiée par des récepteurs NTS1 dans les neurones Ih-. Les résultats des expériences comportementales ont montré que des microinjections bilatérales de D-Tyr[11]NT dans le VTA induisait une PPC bloquée uniquement par la co-injection de SR142948A et SR48692, indiquant un rôle pour les deux types de récepteurs, NTS1 et NTS2. Cette étude nous a permis de conclure que i) la D-Tyr[11]NT agit dans le VTA via des récepteurs NTS1 et NTS2 pour induire un effet de récompense et ii) que cet effet est dû, au moins en partie, à une augmentation de la neurotransmission glutamatergique dans les neurones non-dopaminergiques (Ih-). Dans une troisième étude nous nous sommes intéressés aux effets de la D-Tyr[11]NT sur les réponses isolées médiées par les récepteurs N-méthyl-D-aspartate (NMDA) et acide α-amino-3- hydroxy-5-méthyl-4-isoxazolepropionique (AMPA) dans les neurones du VTA. Nous avons constaté que dans les neurones Ih+ l’amplitude des CPSEs NMDA et AMPA étaient atténuées de la même manière par la D-Tyr[11] NT. Cette modulation des réponses était médiée par les récepteurs NTS1 et NTS2. Au contraire, dans les neurones Ih-, l’amplitude des réponses NMDA et AMPA étaient augmentées en présence de D-Tyr[11]NT et ces effets dépendaient de l’activation des récepteurs NTS1 localisés sur les terminaisons glutamatergiques. Ces résultats fournissent une preuve supplémentaire que le NT exerce une modulation bidirectionnelle sur la neurotransmission glutamatergique dans les neurones du VTA et met en évidence un nouveau type de modulation peptidergique des neurones non-dopaminergiques qui pourrait être impliqué dans la sensibilisation. En conclusion, la modulation neurotensinergique de la neurotransmission glutamatergique dans les neurones dopaminergiques et non-dopaminergiques du VTA se fait en sens opposé soit, respectivement, par une inhibition ou par une excitation. De plus, ces effets sont médiés par différents types de récepteurs neurotensinergiques. En outre, nos études mettent en évidence une modulation peptidergique de la neurotransmission glutamatergique dans le VTA qui pourrait jouer un rôle important dans les mécanismes de lutte contre la toxicomanie.

Cholinergic modulation of intrinsic fibre-evoked excitatory transmission contains a nicotinic component in immature but not adult rat piriform cortex, in vitro

The piriform cortex (PC) is highly prone to epileptogenesis, particularly in immature animals, where decreased muscarinic modulation of PC intrinsic fibre excitatory neurotransmission is implicated as a likely cause. However, whether higher levels of acetylcholine (ACh) release occur in immature vs. adult PC remains unclear. We investigated this using in vitro extracellular electrophysiological recording techniques. Intrinsic fibre-evoked extracellular field potentials (EFPs) were recorded from layers II to III in PC brain slices prepared from immature (P14-18) and adult (P>40) rats. Adult and immature PC EFPs were suppressed by eserine (1muM) or neostigmine (1muM) application, with a greater suppression in immature ( approximately 40%) than adult ( approximately 30%) slices. Subsequent application of atropine (1muM) reversed EFP suppression, producing supranormal ( approximately 12%) recovery in adult slices, suggesting that suppression was solely muscarinic ACh receptor-mediated and that some 'basal' cholinergic 'tone' was present. Conversely, atropine only partially reversed anticholinesterase effects in immature slices, suggesting the presence of additional non-muscarinic modulation. Accordingly, nicotine (50muM) caused immature field suppression ( approximately 30%) that was further enhanced by neostigmine, whereas it had no effect on adult EFPs. Unlike atropine, nicotinic antagonists, mecamylamine and methyllycaconitine, induced immature supranormal field recovery ( approximately 20%) following anticholinesterase-induced suppression (with no effect on adult slices), confirming that basal cholinergic 'tone' was also present. We suggest that nicotinic inhibitory cholinergic modulation occurs in the immature rat PC intrinsic excitatory fibre system, possibly to complement the existing, weak muscarinic modulation, and could be another important developmentally regulated system governing immature PC susceptibility towards epileptogenesis.

Sex-dependent age modulation of frontostriatal and temporo-parietal activation during cognitive control

Developmental functional imaging studies of cognitive control show progressive age-related increase in task-relevant fronto-striatal activation in male development from childhood to adulthood. Little is known, however, about how gender affects this functional development. In this study, we used event related functional magnetic resonance imaging to examine effects of sex, age, and their interaction on brain activation during attentional switching and interference inhibition, in 63 male and female adolescents and adults, aged 13 to 38. Linear age correlations were observed across all subjects in task-specific frontal, striatal and temporo-parietal activation. Gender analysis revealed increased activation in females relative to males in fronto-striatal areas during the Switch task, and laterality effects in the Simon task, with females showing increased left inferior prefrontal and temporal activation, and males showing increased right inferior prefrontal and parietal activation. Increased prefrontal activation clusters in females and increased parietal activation clusters in males furthermore overlapped with clusters that were age-correlated across the whole group, potentially reflecting more mature prefrontal brain activation patterns for females, and more mature parietal activation patterns for males. Gender by age interactions further supported this dissociation, revealing exclusive female-specific age correlations in inferior and medial prefrontal brain regions during both tasks, and exclusive male-specific age correlations in superior parietal (Switch task) and temporal regions (Simon task). These findings show increased recruitment of age-correlated prefrontal activation in females, and of age-correlated parietal activation in males, during tasks of cognitive control. Gender differences in frontal and parietal recruitment may thus be related to gender differences in the neurofunctional maturation of these brain regions.

Prefrontal cortical-ventral striatal interactions involved in affective modulation of attentional performance: implications for corticostriatal circuit function

Anatomically segregated systems linking the frontal cortex and the striatum are involved in various aspects of cognitive, affective, and motor processing. In this study, we examined the effects of combined unilateral lesions of the medial prefrontal cortex (mPFC) and the core subregion of the nucleus accumbens (AcbC) in opposite hemispheres (disconnection) on a continuous performance, visual attention test [five-choice serial reaction-time task (5CSRTT)]. The disconnection lesion produced a set of specific changes in performance of the 5CSRTT, resembling changes that followed bilateral AcbC lesions while, in addition, comprising a subset of the behavioral changes after bilateral mPFC lesions previously reported using the same task. Specifically, both mPFC/AcbC disconnection and bilateral AcbC lesions markedly affected aspects of response control related to affective feedback, as indexed by perseverative responding in the 5CSRTT. These effects were comparable, although not identical, to those in animals with either bilateral AcbC or mPFC/AcbC disconnection lesions. The mPFC/AcbC disconnection resulted in a behavioral profile largely distinct from that produced by disconnection of a similar circuit described previously, between the mPFC and the dorsomedial striatum, which were shown to form a functional network underlying aspects of visual attention and attention to action. This distinction provides an insight into the functional specialization of corticostriatal circuits in similar behavioral contexts.

Systemic gut microbial modulation of bile acid metabolism in host tissue compartments

We elucidate the detailed effects of gut microbial depletion on the bile acid sub-metabolome of multiple body compartments (liver, kidney, heart, and blood plasma) in rats. We use a targeted ultraperformance liquid chromatography with time of flight mass-spectrometry assay to characterize the differential primary and secondary bile acid profiles in each tissue and show a major increase in the proportion of taurine-conjugated bile acids in germ-free (GF) and antibiotic (streptomycin/penicillin)-treated rats.Although conjugated bile acids dominate the hepatic profile (97.0 ± 1.5%) of conventional animals, unconjugated bile acids comprise the largest proportion of the total measured bile acid profile in kidney (60.0±10.4%) andheart (53.0 ± 18.5%) tissues. In contrast, in the GF animal, taurine-conjugated bile acids (especially taurocholic acid and tauro-β-muricholic acid) dominated the bile acid profiles (liver: 96.0 ± 14.5%; kidney: 96 ± 1%; heart: 93 ± 1%; plasma: 93.0 ± 2.3%), with unconjugated and glycine-conjugated species representing a small proportion of the profile. Higher free taurine levels were found in GF livers compared with the conventional liver (5.1-fold; P < 0.001). Bile acid diversity was also lower in GF and antibiotic-treated tissues compared with conventional animals. Because bile acids perform important signaling functions, it is clear that these chemical communication networks are strongly influencedbymicrobial activitiesormodulation, as evidenced by farnesoid X receptor-regulated pathway transcripts. The presence of specific microbial bile acid co-metabolite patterns in peripheral tissues (including heart and kidney) implies a broader signaling role for these compounds and emphasizes the extent of symbiotic microbial influences in mammalian homeostasis.

Modulation of the fecal microflora profile and immune function by a novel trans-galactooligosaccharide mixture (B-GOS) in healthy elderly volunteers

Background: Aging is associated with reduced numbers of beneficial colonic bifidobacteria and impaired immunity. Galactooligosaccharides (GOSs) stimulate the growth of bifidobacteria in younger adults, but little is known about their effects in the elderly and their immunomodulatory capacity. Objective: We assessed the effect of a prebiotic GOS mixture (B-GOS) on immune function and fecal microflora composition in healthy elderly subjects. Design: In a double-blind, placebo-controlled, crossover study, 44 elderly subjects were randomly assigned to receive either a placebo or the B-GOS treatment (5.5 g/d). Subjects consumed the treatments for 10 wk, and then went through a 4-wk washout period, before switching to the other treatment for the final 10 wk. Blood and fecal samples were collected at the beginning, middle (5 wk), and end of the test period. Predominant bacterial groups were quantified, and phagocytosis, natural killer (NK) cell activity, cytokine production, plasma cholesterol, and HDL cholesterol were measured. Results: B-GOS significantly increased the numbers of beneficial bacteria, especially bifidobacteria, at the expense of less beneficial groups compared with the baseline and placebo. Significant increases in phagocytosis, NK cell activity, and the production of antiinflammatory cytokine interleukin-10 (IL-10) and significant reduction in the production of proinflammatory cytokines (IL-6, IL-1 beta , and tumor necrosis factor-alpha) were also observed. B-GOS exerted no effects on total cholesterol or HDL-cholesterol production, however. Conclusions: B-GOS administration to healthy elderly persons resulted in positive effects on both the microflora composition and the immune response. Therefore, B-GOS may be a useful dietary candidate for the enhancement of gastrointestinal health and immune function in elderly persons. Am J Clin Nutr 2008; 88: 1438-46.

The intracellular genistein metabolite 5,7,3 ',4 '-tetrahydroxyisoflavone mediates G2-M cell cycle arrest in cancer cells via modulation of the p38 signaling pathway

The cellular actions of genistein are believed to mediate the decreased risk of breast cancer associated with high soy consumption. We have investigated the intracellular metabolism of genistein in T47D tumorigenic and MCF-10A nontumorigenic cells and assessed the cellular actions of resultant metabolites. Genistein selectively induced growth arrest and G2-M phase cell cycle block in T47D but not MCF10A breast epithelial cells. These antiproliferative effects were paralleled by significant differences in the association of genistein to cells and in particular its intracellular metabolism. Genistein was selectively taken up into T47D cells and was subject to metabolism by CYP450 enzymes leading to the formation of both 5,7,3',4'-tetrahydroxyisoflavone (THIF) and two glutathionyl conjugates of THIF THIF inhibited cdc2 activation via the phosphorylation of p38 MAP kinase, suggesting that this species may mediate genistein's cellular actions. THIF exposure activated p38 and caused subsequent inhibition of cyclin B1 (Ser 147) and cdc2 (Thr 161) phosphorylation, two events critical for the correct functioning of the cdc2-cyclin B1 complex. We suggest that the formation of THIF may mediate the cellular actions of genistein in tumorigenic breast epithelial cells via the activation of signaling through p38. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Modulation of detoxification enzymes by watercress: in vitro and in vivo investigations in human peripheral blood cells

Epidemiological studies indicate that consumption of cruciferous vegetables (CV) can reduce the risk of cancer. Supposed mechanisms are partly the inhibition of phase I and the induction of phase II enzymes. The aim of this study was to investigate in vitro and in vivo effects of watercress (WC), a member of the CV family, on chemopreventive parameters using human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) as surrogate cells. We investigated the hypothesis that WC reduces cancer risk by inducing detoxification enzymes in a genotype-dependent manner. In vitro gene expression and enzyme activity experiments used PBMC incubated with a crude extract from fresh watercress (WCE, 0.1-10 mu L/mL with 8.2 g WC per 1 mL extract) or with one main key compound phenethyl isothiocyanate (PEITC, 1-10 mu M). From an in vivo perspective, gene expression and glutathione S-transferase (GST) polymorphisms were determined in PBMC obtained from a human intervention study in which subjects consumed 85 g WC per day for 8 weeks. The influence of WC consumption on gene expression was determined for detoxification enzymes such as superoxide dismutase 2 (SOD2) and glutathione peroxidase 1 (GPX1), whilst the SOD and GPX activities in red blood cells were also analysed with respect to GST genotypes. In vitro exposure of PBMC to WCE or PEITC (24 h) increased gene expression for both detoxification enzymes GPX1 (5.5-fold, 1 mu L/mL WCE, 3.7-fold 1 mu M PEITC) and SOD2 (12.1-fold, 10 mu L/mL WCE, 7.3-fold, 10 mu M PEITC), and increased SOD2 activity (1.9-fold, 10 mu L/mL WCE). The WC intervention had no significant effect on in vivo PBMC gene expression, as high individual variations were observed. However, a small but significant increase in GPX (p = 0.025) and SOD enzyme activity (p = 0.054) in red blood cells was observed in GSTM1*0, but not in GSTM1*1 individuals, whilst the GSTT1 genotype had no impact. The results indicate that WC is able to modulate the enzymes SOD and GPX in blood cells in vitro and in vivo, and suggest that the capacity of moderate intake of CV to induce detoxification is dependent in part on the GSTM1 genotype.

Bottom-up, not top-down, modulation of imitation by human and robotic models

Visual observation of human actions provokes more motor activation than observation of robotic actions. We investigated the extent to which this visuomotor priming effect is mediated by bottom-up or top-down processing. The bottom-up hypothesis suggests that robotic movements are less effective in activating the ‘mirror system’ via pathways from visual areas via the superior temporal sulcus to parietal and premotor cortices. The top-down hypothesis postulates that beliefs about the animacy of a movement stimulus modulate mirror system activity via descending pathways from areas such as the temporal pole and prefrontal cortex. In an automatic imitation task, subjects performed a prespecified movement (e.g. hand opening) on presentation of a human or robotic hand making a compatible (opening) or incompatible (closing) movement. The speed of responding on compatible trials, compared with incompatible trials, indexed visuomotor priming. In the first experiment, robotic stimuli were constructed by adding a metal and wire ‘wrist’ to a human hand. Questionnaire data indicated that subjects believed these movements to be less animate than those of the human stimuli but the visuomotor priming effects of the human and robotic stimuli did not differ. In the second experiment, when the robotic stimuli were more angular and symmetrical than the human stimuli, human movements elicited more visuomotor priming than the robotic movements. However, the subjects’ beliefs about the animacy of the stimuli did not affect their performance. These results suggest that bottom-up processing is primarily responsible for the visuomotor priming advantage of human stimuli.

Modulation of neuroinflammation by dietary flavonoids

There is increasing evidence to suggest neuroinflammatory processes contribute to the cascade of events that lead to the progressive neuronal damage observed in neurodegenerative disorders such as Parkinson’s disease and Alzheimer’s disease. The molecular mechanisms underlying such neurodegenerative processes are rather complex and involve modulation of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) and NF-κB pathways leading to the generation of nitric oxide (NO). Such a small molecule may diffuse to the neighbouring neurons and trigger neuronal death through the inhibition of mitochondrial respiration and increases in the reactive oxygen and nitrogen species. Recently, attention has focused on the neuroprotective effects of flavonoids which have been effective in protecting against both age-related cognitive and motor decline in vivo. Although, the precise mechanisms by which flavonoids may exert their neuroprotective effects remain unclear, accumulating evidence suggest that they may exert their neuroprotective effects through the modulation of the MAP Kinase and PI3 Kinase signaling pathways. The aim of the present chapter is to highlight the potential neuroprotective role of dietary flavonoids in terms of their ability to modulate neuroinflammation in the central nervous system. We will provide an outline of the role glial cells play in neuroinflammation and describe the involvement of inflammatory mediators, produced by glia, in the cascade of events leading to neuronal degeneration. We will then present the evidence that flavonoids may modulate neuroinflammation by inhibiting the production of these inflammatory agents and summarise their potential mechanisms of action.

Modulation of vaccine response by concomitant probiotic administration

Evidence suggests that probiotic bacteria modulate both innate and adaptive immunity in the host, and in some situations can result in reduced severity of common illnesses, such as acute rotavirus infection and respiratory infections. Responses to vaccination are increasingly being used to provide high quality information on the immunomodulatory effects of dietary components in humans. The present review focuses on the effect of probiotic administration upon vaccination response. The majority of studies investigating the impact of probiotics on responses to vaccination have been conducted in healthy adults, and at best they show modest effects of probiotics on serum or salivary IgA titres. Studies in infants and in elderly subjects are very limited, and it is too early to draw any firm conclusions regarding the potential for probiotics to act as adjuvants in vaccination. Although some studies are comparable in terms of duration of the intervention and age and characteristics of the subjects, most differ in terms of the probiotic selected. Further well designed, randomized, placebo-controlled studies are needed to fully understand the immunomodulatory properties of probiotics, whether the effects exerted are strain-dependent and age-dependent, and their clinical relevance in enhancing immune protection following vaccination.

Carbon monoxide inhibits L-type Ca2+ channels via redox modulation of key cysteine residues by mitochondrial reactive oxygen species

Conditions of stress, such as myocardial infarction, stimulate up-regulation of heme oxygenase (HO-1) to provide cardioprotection. Here, we show that CO, a product of heme catabolism by HO-1, directly inhibits native rat cardiomyocyte L-type Ca2+ currents and the recombinant alpha1C subunit of the human cardiac L-type Ca2+ channel. CO (applied via a recognized CO donor molecule or as the dissolved gas) caused reversible, voltage-independent channel inhibition, which was dependent on the presence of a spliced insert in the cytoplasmic C-terminal region of the channel. Sequential molecular dissection and point mutagenesis identified three key cysteine residues within the proximal 31 amino acids of the splice insert required for CO sensitivity. CO-mediated inhibition was independent of nitric oxide and protein kinase G but was prevented by antioxidants and the reducing agent, dithiothreitol. Inhibition of NADPH oxidase and xanthine oxidase did not affect the inhibitory actions of CO. Instead, inhibitors of complex III (but not complex I) of the mitochondrial electron transport chain and a mitochondrially targeted antioxidant (Mito Q) fully prevented the effects of CO. Our data indicate that the cardioprotective effects of HO-1 activity may be attributable to an inhibitory action of CO on cardiac L-type Ca2+ channels. Inhibition arises from the ability of CO to promote generation of reactive oxygen species from complex III of mitochondria. This in turn leads to redox modulation of any or all of three critical cysteine residues in the channel's cytoplasmic C-terminal tail, resulting in channel inhibition.