The impact of early life adversity on cortical structure in adolescent twins followed since birth

Des études animales ont montré que l’exposition du foetus à l’adversité affecte le développement cérébral et la régulation d’émotions plus tard. Cette régulation serait reliée aux changements structurels cérébraux, particulièrement au circuit fronto-limbique. Cependant, ces résultats n’ont pas été entièrement répliqués chez l’humain. Le but de cette étude était de tester si l'adversité précoce conduit à des altérations structurelles des régions (orbitofrontal, préfrontal, cingulaire) fronto-limbiques, identifiées comme régions-clés dans la (de)régulation d’émotions. Les mesures principales de l’adversité étaient un poids léger à la naissance et l’hostilité maternelle puisqu’ils étaient parmi les plus prédictifs des résultats développementaux et comportementaux chez l’humain. Les mesures secondaires, incluant le tempérament difficile d’enfant et l’impulsivité en adolescence, étaient utilisées du à leur lien avec le développement cérébral et émotionnel. Les participants étaient des jumeaux identiques, membres de l’Étude des Jumeaux Nouveau-nés du Québec (ÉJNQ, N = 650 paires) suivis depuis 5 mois à 15 ans, leur âge actuel. Ceci a permis de mieux contrôler le facteur génétique et ainsi mieux isoler les effets d’environnement. Trente-sept paires ont été recrutées. La structure cérébrale de chacun, obtenue avec l’imagerie par résonance magnétique, a été analysée avec la régression linéaire. Le poids à la naissance n’a eu aucun effet. L’hostilité maternelle a prédit une réduction de l’aire du gyrus cingulaire postérieur. Tempérament difficile a prédit une réduction de l’aire du cortex orbitofrontal. L’impulsivité était associée avec l’aire et volume du cortex préfrontal réduits. Ces résultats soulignent l’importance des interventions précoces afin d’empêcher des altérations menant à la psychopathologie.

Profilage Moléculaire de la Scoliose Idiopathique de l’Adolescent

La scoliose idiopathique de l’adolescent (SIA) est la déformation la plus fréquente en orthopédie pédiatrique. C'est une maladie qui génère des déformations complexes du rachis, du thorax et du bassin affectant plus sévèrement et majoritairement les filles à la puberté. Malgré de nombreuses années de recherches approfondies dans le domaine de la SIA, la cause n'a toujours pas été résolue. OBJECTIFS : Il a été démontré qu’il existe une dysfonction de la signalisation de la mélatonine par les protéines G inhibitrices (Gi) dans les ostéoblastes isolés de patients atteints de SIA. Ceci a conduit à une stratification des patients en trois groupes fonctionnels. Le but de ce projet de maîtrise est d’établir les profils d’expression moléculaire correspondant à chacun des groupes fonctionnels. Les objectifs spécifiques sont d’identifier les gènes responsables de l’initiation de la SIA et du défaut différentiel observé dans la signalisation des récepteurs couplés aux protéines Gi. MÉTHODES : Des ARNs ont été préparés à partir d’ostéoblastes isolés de patients atteints de SIA sélectionnés pour chaque groupe fonctionnel et comparés aux ARNs obtenus d’ostéoblastes de sujets sains. En plus, des cellules sanguines (PBMCs) isolées d’une paire de jumelles monozygotes discordantes pour la scoliose ont été étudiées pour comparer leur profil d’expression génétique. Nous avons utilisé des biopuces à ADN contenant un ensemble de 54,000 sondes permettant l’analyse du niveau d’expression de plus de 47,000 transcrits représentant 30,000 gènes humains bien caractérisés (Affymetrix, GeneChip® Human gene 1.0 ST array). Les gènes retenus ont par la suite été validés par qPCR sur un plus grand nombre de patients afin de tester la spécificité des profils d’expression pour chaque groupe de patients à partir des cellules osseuses dérivées lors de la chirurgie. RÉSULTATS: Le profilage moléculaire proposé permettra d’établir les fondements moléculaires de la SIA selon le test fonctionnel développé par le Dr Moreau et son équipe et d’identifier de nouveaux gènes associés à la SIA. Ce projet a permis de mettre en évidence des gènes possiblement impliqués dans le défaut de signalisation associé aux protéines Gi communs aux trois groupes, ainsi que des gènes spécifiques à certains groupes, pouvant contribuer au développement de certaines co-morbidités et/ou au risque d’aggravation des déformations rachidiennes. L’étude préliminaire des jumelles monozygotes discordantes pour la scoliose a mis en évidence un nombre limité de gènes possiblement associés au défaut de signalisation observé chez la jumelle scoliotique, gènes dont l’expression pourrait être influencée par des modifications d’ordre épigénétique liées à l’environnement. CONCLUSION: Les données obtenues par des approches de transcriptomiques dans le cadre de ce projet soutiennent notre méthode de stratification fonctionnelle des patients SIA et ont conduit à l’identification de nouveaux gènes associés à la SIA. Ces résultats jettent un éclairage nouveau sur la SIA et contribuent à une meilleure compréhension des mécanismes et facteurs impliqués dans l’étiologie de la SIA. À cet égard, nos résultats permettront éventuellement d’identifier des cibles thérapeutiques potentielles et des traitements personnalisés compte tenu des profils moléculaires distincts observés pour chaque groupe de patients.

Molecular determinants of congenital hypothyroidism due to thyroid dysgenesis

L’hypothyroïdie congénitale par dysgénésie thyroïdienne (HCDT) est la condition endocrinienne néonatale la plus fréquemment rencontrée, avec une incidence d’un cas sur 4000 naissances vivantes. L’HCDT comprend toutes les anomalies du développement de la thyroïde. Parmi ces anomalies, le diagnostic le plus fréquent est l’ectopie thyroïdienne (~ 50% des cas). L’HCDT est fréquemment associée à un déficit sévère en hormones thyroïdiennes (hypothyroïdisme) pouvant conduire à un retard mental sévère si non traitée. Le programme de dépistage néonatal assure un diagnostic et un traitement précoce par hormones thyroïdiennes. Cependant, même avec un traitement précoce (en moyenne à 9 jours de vie), un retard de développement est toujours observé, surtout dans les cas les plus sévères (c.-à-d., perte de 10 points de QI). Bien que des cas familiaux soient rapportés (2% des cas), l’HCTD est essentiellement considérée comme une entité sporadique. De plus, plus de 92% des jumeaux monozygotiques sont discordants pour les dysgénésies thyroïdiennes et une prédominance féminine est rapportée (spécialement dans le cas d’ectopies thyroïdiennes), ces deux observations étant clairement incompatible avec un mode de transmission héréditaire mendélien. Il est donc cohérent de constater que des mutations germinales dans les facteurs de transcription thyroïdiens connus (NKX2.1, PAX8, FOXE1, and NKX2.5) ont été identifiées dans seulement 3% des cas sporadiques testés et furent, de plus, exclues lors d’analyse d’association dans certaines familles multiplex. Collectivement, ces données suggèrent que des mécanismes non mendéliens sont à l’origine de la majorité des cas de dysgénésie thyroïdienne. Parmi ces mécanismes, nous devons considérer des modifications épigénétiques, des mutations somatiques précoces (au stade du bourgeon thyroïdien lors des premiers stades de l’embryogenèse) ou des défauts développementaux stochastiques (c.-à-d., accumulation aléatoire de mutations germinales ou somatiques). Voilà pourquoi nous proposons un modèle «2 hits » combinant des mutations (épi)génétiques germinales et somatiques; ce modèle étant compatible avec le manque de transmission familial observé dans la majorité des cas d’HCDT. Dans cette thèse, nous avons déterminé si des variations somatiques (épi)génétiques sont associées à l’HCTD via une approche génomique et une approche gène candidat. Notre approche génomique a révélé que les thyroïdes ectopiques ont un profil d’expression différent des thyroïdes eutopiques (contrôles) et que ce profil d’expression est enrichi en gènes de la voie de signalisation Wnt. La voie des Wnt est cruciale pour la migration cellulaire et pour le développement de plusieurs organes dérivés de l’endoderme (p.ex. le pancréas). De plus, le rôle de la voie des Wnt dans la morphogénèse thyroïdienne est supporté par de récentes études sur le poisson-zèbre qui montrent des anomalies du développement thyroïdien lors de la perturbation de la voie des Wnt durant différentes étapes de l’organogénèse. Par conséquent, l’implication de la voie des Wnt dans l’étiologie de la dysgénésie thyroïdienne est biologiquement plausible. Une trouvaille inattendue de notre approche génomique fut de constater que la calcitonine était exprimée autant dans les thyroïdes ectopiques que dans les thyroïdes eutopiques (contrôles). Cette trouvaille remet en doute un dogme de l’embryologie de la thyroïde voulant que les cellules sécrétant la calcitonine (cellules C) proviennent exclusivement d’une structure extrathyroïdienne (les corps ultimobranchiaux) fusionnant seulement avec la thyroïde en fin de développement, lorsque la thyroïde a atteint son emplacement anatomique définitif. Notre approche gène candidat ne démontra aucune différence épigénétique (c.-à-d. de profil de méthylation) entre thyroïdes ectopiques et eutopiques, mais elle révéla la présence d’une région différentiellement méthylée (RDM) entre thyroïdes et leucocytes dans le promoteur de FOXE1. Le rôle crucial de FOXE1 dans la migration thyroïdienne lors du développement est connu et démontré dans le modèle murin. Nous avons démontré in vivo et in vitro que le statut de méthylation de cette RDM est corrélé avec l’expression de FOXE1 dans les tissus non tumoraux (c.-à-d., thyroïdes et leucocytes). Fort de ces résultats et sachant que les RDMs sont de potentiels points chauds de variations (épi)génétiques, nous avons lancé une étude cas-contrôles afin de déterminer si des variants génétiques rares localisés dans cette RDM sont associés à la dysgénésie thyroïdienne. Tous ces résultats générés lors de mes études doctorales ont dévoilé de nouveaux mécanismes pouvant expliquer la pathogenèse de la dysgénésie thyroïdienne, condition dont l’étiologie reste toujours une énigme. Ces résultats ouvrent aussi plusieurs champs de recherche prometteurs et vont aider à mieux comprendre tant les causes des dysgénésies thyroïdiennes que le développement embryonnaire normal de la thyroïde chez l’homme.

Genotipificación de HLA-B en pacientes colombianos afectados por el síndrome Stevens-Johnson y la Necrólisis Epidérmica Tóxica

Las reacciones alérgicas a medicamentos cutáneas severas (RAM) como el Síndrome Stevens Johnson (SJS) y la Necrólisis Epidérmica Tóxica (NET),caracterizadas por exantema, erosión de la piel y las membranas mucosas, flictenas, desprendimiento de la piel secundario a la muerte de queratinocitos y compromiso ocular. Son infrecuentes en la población pero con elevada morbi-mortalidad, se presentan luego de la administración de diferentes fármacos. En Asia se ha asociado el alelo HLA-B*15:02 como marcador genético para SJS. En Colombia no hay datos de la incidencia de estas RAM, ni de la relación con medicamentos específicos o potenciales y tampoco estudios de aproximación genómica de genes de susceptibilidad.

A orientação homossexual e as investigações acerca da existência de componentes biológicos e genéticos determinantes; The homosexual orientation and investigations about the existence of components biological and genetics determinants

The male and female homosexual orientation has substantial prevalence in humans and can be explained by determinants of various levels: biological, genetic, psychological, social and cultural. However, the biological and genetic evidence have been the main hypotheses tested in scientific research in the world. This article aims to review research studies about the existence of genetic and biological evidence that determine homosexual orientation. Was conducted a review of the literature, using the database MedLine/PubMed and Google scholar. The papers and books were searched in Portuguese and English, using the following keywords: sexual orientation, sexual behavior, homosexuality, developmental Biology and genetics. Was selected papers of the last 22 years. Were found five main theories about the biological components: (1) fraternal birth order, (2) brain androgenization and 2D:4D ratio; (3) brain activation by pheromones; and (4) epigenetic inheritance; and four theories about the genetic components: (1) genetic polymorphism; (2) pattern of X-linked inheritance; (3) monozygotic twins; and (4) sexual antagonistic selection. Concluded that there were many scientific evidence found over time to explain some of biological and genetic components of homosexuality, especially in males. However, today, there is no definitive explanation about what are the determinants of homosexual orientation components.

The development of language and communicative behaviors in deaf/hearing twins

This paper examines language development in twins--one that is hearing and the other that is hearing impaired.

Human microbiota in health and disease

Each human body plays host to a microbial population which is both numerically vast (at around 1014 microbial cells) and phenomenally diverse (over 1,000 species). The majority of the microbial species in the gut have not been cultured but the application of culture-independent approaches for high throughput diversity and functionality analysis has allowed characterisation of the diverse microbial phylotypes present in health and disease. Studies in monozygotic twins, showing that these retain highly similar microbiota decades after birth and initial colonisation, are strongly indicative that diversity of the microbiome is host-specific and affected by the genotype. Microbial diversity in the human body is reflected in both richness and evenness. Diversity increases steeply from birth reaching its highest point in early adulthood, before declining in older age. However, in healthy subjects there appears to be a core of microbial phylotypes which remains relatively stable over time. Studies of individuals from diverse geopraphies suggest that clusters of intestinal bacterial groups tend to occur together, constituting ‘enterotypes’. So variation in intestinal microbiota is stratified rather than continuous and there may be a limited number of host/microbial states which respond differently to environmental influences. Exploration of enterotypes and functional groups may provide biomarkers for disease and insights into the potential for new treatments based on manipulation of the microbiome. In health, the microbiota interact with host defences and exist in harmonious homeostasis which can then be disturbed by invading organisms or when ‘carpet bombing’ by antibiotics occurs. In a portion of individuals with infections, the disease will resolve itself without the need for antibiotics and microbial homeostasis with the host’s defences is restored. The administration of probiotics (live microorganisms which when administered in adequate amounts confer a health benefit on the host) represents an artificial way to enhance or stimulate these natural processes. The study of innate mechanisms of antimicrobial defence on the skin, including the production of numerous antimicrobial peptides (AMPs), has shown an important role for skin commensal organisms. These organisms may produce AMPs, and also amplify the innate immune responses to pathogens by activating signalling pathways and processing host produced AMPs. Research continues into how to enhance and manipulate the role of commensal organisms on the skin. The challenges of skin infection (including diseases caused by multiply resistant organisms) and infestations remain considerable. The potential to re-colonise the skin to replace or reduce pathogens, and exploring the relationship between microbiota elsewhere and skin diseases are among a growing list of research targets. Lactobacillus species are among the best known ‘beneficial’ bacterial members of the human microbiota. Of the approximately 120 species known, about 15 are known to occur in the human vagina. These organisms have multiple properties, including the production of lactic acid, hydrogen peroxide and bacteriocins, which render the vagina inhospitable to potential pathogens. Depletion of the of the normal Lactobacillus population and overgrowth of vaginal anaerobes, accompanied by the loss of normal vaginal acidity can lead to bacterial vaginosis – the commonest cause of abnormal vaginal discharge in women. Some vaginal anaerobes are associated with the formation of vaginal biofilms which serve to act as a reservoir of organisms which persists after standard antibiotic therapy of bacterial vaginosis and may help to account for the characteristically high relapse rate in the condition. Administration of Lactobacillus species both vaginally and orally have shown beneficial effects in the treatment of bacterial vaginosis and such treatments have an excellent overall safety record. Candida albicans is a frequent coloniser of human skin and mucosal membranes, and is a normal part of the microbiota in the mouth, gut and vagina. Nevertheless Candida albicans is the most common fungal pathogen worldwide and is a leading cause of serious and often fatal nosocomial infections. What turns this organism from a commensal to a pathogen is a combination of increasing virulence in the organism and predisposing host factors that compromise immunity. There has been considerable research into the use of probiotic Lactobacillus spp. in vaginal candidiasis. Studies in reconstituted human epithelium and monolayer cell cultures have shown that L. rhamnosus GG can protect mucosa from damage caused by Candida albicans, and enhance the immune responses of mucosal surfaces. Such findings offer the promise that the use of such probiotic bacteria could provide new options for antifungal therapy. Studies of changes of the human intestinal microbiota in health and disease are complicated by its size and diversity. The Alimentary Pharmabiotic Centre in Cork (Republic of Ireland) has the mission to ‘mine microbes for mankind’ and its work illustrates the potential benefits of understanding the gut microbiota. Work undertaken at the centre includes: mapping changes in the microbiota with age; studies of the interaction between the microbiota and the gut; potential interactions between the gut microbiota and the central nervous system; the potential for probiotics to act as anti-infectives including through the production of bacteriocins; and the characterisation of interactions between gut microbiota and bile acids which have important roles as signalling molecules and in immunity. The important disease entity where the role of the gut microbiota appears to be central is the Irritable Bowel Syndrome (IBS). IBS patients show evidence of immune activation, impaired gut barrier function and abnormal gut microbiota. Studies with probiotics have shown that these organisms can exert anti-inflammatory effects in inflammatory bowel disease and may strengthen the gut barrier in IBS of the diarrhoea-predominant type. Formal randomised trials of probiotics in IBS show mixed results with limited benefit for some but not all. Studies confirm that administered probiotics can survive and temporarily colonise the gut. They can also stimulate the numbers of other lactic acid bacilli in the gut, and reduce the numbers of pathogens. However consuming live organisms is not the only way to influence gut microbiota. Dietary prebiotics are selectively fermented ingredients that can change the composition and/or activity of the gastrointestinal microbiota in beneficial ways. Dietary components that reach the colon, and are available to influence the microbiota include poorly digestible carbohydrates, such as non-starch polysaccharides, resistant starch, non-digestible oligosaccharides (NDOs) and polyphenols. Mixtures of probiotic and prebiotic ingredients that can selectively stimulate growth or activity of health promoting bacteria have been termed ‘synbiotics’. All of these approaches can influence gut microbial ecology, mainly to increase bifidobacteria and lactobacilli, but metagenomic approaches may reveal wider effects. Characterising how these changes produce physiological benefits may enable broader use of these tactics in health and disease in the future. The current status of probiotic products commercially available worldwide is less than ideal. Prevalent problems include misidentification of ingredient organisms and poor viability of probiotic microorganisms leading to inadequate shelf life. On occasions these problems mean that some commercially available products cannot be considered to meet the definition of a probiotic product. Given the potential benefits of manipulating the human microbiota for beneficial effects, there is a clear need for improved regulation of probiotics. The potential importance of the human microbiota cannot be overstated. ‘We feed our microbes, they talk to us and we benefit. We just have to understand and then exploit this.’ (Willem de Vos).

Why children differ in motivation to learn: insights from 13,000 twins from 6 countries

Little is known about why people differ in their levels of academic motivation. This study explored the etiology of individual differences in enjoyment and self-perceived ability for several school subjects in nearly 13,000 twins aged 9 to 16 from 6 countries. The results showed a striking consistency across ages, school subjects, and cultures. Contrary to common belief, enjoyment of learning and children’s perceptions of their competence were no less heritable than cognitive ability. Genetic factors explained approximately 40% of the variance and all of the observed twins’ similarity in academic motivation. Shared environmental factors, such as home or classroom, did not contribute to the twin’s similarity in academic motivation. Environmental influences stemmed entirely from individual specific experiences.

Herdabilidade de preditores do risco cardiovascular

genetic and environmental factors contribute to the development of cardiovascular risk and that influence can be differentiated by factors characteristic of each population, age and sex. Aim: To investigate the heritability of anthropometric and biochemical markers as predictors of cardiovascular risk in men and women of different age groups, using the method of twins. Methods: A sample of 88 subjects and of these 52 children and adolescents (08-17 years old) 32 monozygotic (20 female and 12 male) and 20 dizygotic (12 female and 08 male) and 36 adults (18-28 years age) 24 monozygotic (08 female and 16 male) and 12 dizygotic (06 female and 06 male), living in the metropolitan region of Natal / RN, Brazil. Anthropometric measures were taken as the height, body mass, waist circumference (WC), sum of skinfolds (ΣDC), fat percentage CUN-BAE, BMI and conicity. Biochemical markers analyzed were: fasting glucose (GLU), total cholesterol (COL), HDL-C, LDL-C and triglycerides (TG). After processing the data the index of heritability (h2) = (S ² MZ) / S ² DZ (DZ S ²) X100 was applied disaggregated by sex and age. Results: The variables showed differential heritability of behavior for men and women, depending on age. The variables with the highest heritability values were ΣDC, GLU, HDL, TG, in men and BMI, WC, ΣDC, GLU, HDL-C and TG in women. And more influenced by the environment variables were: body mass, BMI, Chol, LDL-C in men; body mass and LDL-C in women. Conclusion: Differences index of heritability by gender for cardiovascular risk predictors may assist in planning specific intervention strategies according to gender and stage of life of that individual. It is from the level of environmental influence that can run interventions for changes of components related to cardiovascular risk

Mutations in IRF6 cause Van der Woude and popliteal pterygium syndromes

Interferon regulatory factor 6 (IRF6) belongs to a family of nine transcription factors that share a highly conserved helix-turn-helix DNA-binding domain and a less conserved protein-binding domain. Most IRFs regulate the expression of interferon-alpha and -beta after viral infection(1), but the function of IRF6 is unknown. The gene encoding IRF6 is located in the critical region for the Van der Woude syndrome (VWS; OMIM 119300) locus at chromosome 1q32-q41 (refs 2,3). The disorder is an autosomal dominant form of cleft lip and palate with lip pits(4), and is the most common syndromic form of cleft lip or palate. Popliteal pterygium syndrome (PPS; OMIM 119500) is a disorder with a similar orofacial phenotype that also includes skin and genital anomalies(5). Phenotypic overlap(6) and linkage data(7) suggest that these two disorders are allelic. We found a nonsense mutation in IRF6 in the affected twin of a pair of monozygotic twins who were discordant for VWS. Subsequently, we identified mutations in IRF6 in 45 additional unrelated families affected with VWS and distinct mutations in 13 families affected with PPS. Expression analyses showed high levels of Irf6 mRNA along the medial edge of the fusing palate, tooth buds, hair follicles, genitalia and skin. Our observations demonstrate that haploinsufficiency of IRF6 disrupts orofacial development and are consistent with dominant-negative mutations disturbing development of the skin and genitalia.

Metabolismo de glicose em gêmeos monozigóticos discordantes para aptidão cardiorrespiratória

OBJETIVO: Verificar se as concentrações de glicose e insulina em jejum são reguladas pela aptidão cardiorrespiratória (VO2máx), independentemente dos efeitos genéticos. MÉTODOS: Dados de 38 pares de gêmeos monozigóticos (11 a 18 anos) foram analisados transversalmente. Os participantes foram submetidos a um teste de esforço máximo com ergoespirometria aberta (MedGraphics VO2000® - Medical Graphics Corp., St. Paul, MN) e à coleta de sangue para estimar a concentração de glicose e insulina em jejum. A zigosidade foi determinada por intermédio da investigação de concordância dos gêmeos em relação a 15 marcadores genéticos polimórficos. Nove pares demonstraram diferença média intrapar para o consumo máximo de oxigênio ≥10mL.kg-1.min-1 e foram divididos em dois grupos, de alta e baixa aptidão. Os grupos foram comparados a partir do teste pareado de Wilcoxon, tendo em vista a assimetria dos dados. RESULTADOS: em média, os gêmeos do grupo de alta aptidão apresentaram consumo máximo de oxigênio 17% superior (13,5±3,7mL.kg-1.min-1) a seus irmãos menos aptos. Não houve diferença entre os grupos para as concentrações de insulina (36,5±34,6 versus 25,3±13,7mg/dL; p<0,813), porém, os gêmeos mais aptos demonstraram menor concentração de glicose do que seus contrapares menos aptos (82,9±7,3 versus 86,7±7,6mg/dL; p<0,010). CONCLUSÕES: Neste estudo, caracterizado como caso-controle (gêmeos monozigóticos discordantes), o irmão com menor aptidão cardiorrespiratória apresentou maior concentração de glicose em jejum, sugerindo que a baixa aptidão cardiorrespiratória está associada a distúrbios no metabolismo de glicose.