Modulation du métabolisme du glucose astrocytaire par les cytokines pro-inflammatoires et le peptide beta-amyloïde. A la recherche d'une composante gliale aux processus neurodégénératifs

Résumé large public: Une altération localisée du métabolisme du glucose, le substrat énergétique préférentiellement utilisé dans le cerveau, est un trait caractéristique précoce de la maladie d'Alzheimer (MA). Il est maintenant largement admis que le beta-amyloïde, la neuroinflammation et le stress oxydatif participent au développement de la MA. Cependant les mécanismes cellulaires de la pathogenèse restent à identifier. Le métabolisme cérébral a ceci de remarquable qu'il repose sur la coopération entre deux types cellulaires, ainsi les astrocytes et les neurones constituent une unité métabolique. Les astrocytes sont notamment responsables de fournir aux neurones des substrats énergétiques, ainsi que des précurseurs du glutathion pour la défense contre le stress oxydatif. Ces fonctions astrocytaires sont essentielles au bon fonctionnement et à la survie neuronale; par conséquent, une altération de ces fonctions astrocytaires pourrait participer au développement de certaines maladies cérébrales. Le but de ce travail est, dans un premier temps, d'explorer les effets de médiateurs de la neuroinflammation (les cytokines pro-inflammatoires) et du peptide beta-amyloïde sur le métabolisme des astrocytes corticaux, en se focalisant sur les éléments en lien avec le métabolisme énergétique et le stress oxydatif. Puis, dans un second temps, de caractériser les conséquences pour les neurones des modifications du métabolisme astrocytaire induites par ces substances. Les résultats obtenus ici montrent que les cytokines pro-inflammatoires et le beta-amyloïde induisent une profonde altération du métabolisme astrocytaire, selon deux profils distincts. Les cytokines pro-inflammatoires, particulièrement en combinaison, agissent comme « découpleurs » du métabolisme énergétique du glucose, en diminuant l'apport potentiel de substrats énergétiques aux neurones. En plus de son effet propre, le peptide beta-amyloïde potentialise les effets des cytokines pro-inflammatoires. Or, dans le cerveau de patients atteints de la MA, les astrocytes sont exposés simultanément à ces deux types de substances. Les deux types de substances ont un effet ambivalent en termes de stress oxydatif. Ils induisent à la fois une augmentation de la libération de glutathion (potentiellement protecteur pour les neurones voisins) et la production d'espèces réactives de l'oxygène (potentiellement toxiques). Etant donné l'importance de la coopération entre astrocytes et neurones, ces modulations du métabolisme astrocytaire pourraient donc avoir un retentissement majeur sur les cellules environnantes, et en particulier sur la fonction et la survie neuronale. Résumé Les astrocytes et les neurones constituent une unité métabolique. Les astrocytes sont notamment responsables de fournir aux neurones des substrats énergétiques, tels que le lactate, ainsi que des précurseurs du glutathion pour la défense contre le stress oxydatif. Une altération localisée du métabolisme du glucose, le substrat énergétique préférentiellement utilisé dans le cerveau, est un trait caractéristique, précoce, de la maladie d'Alzheimer (MA). Il est maintenant largement admis que le beta-amyloïde, la neuroinflammation et le stress oxydatif participent au développement de la MA. Cependant, les mécanismes cellulaires de la pathogenèse restent à identifier. Le but de ce travail est d'explorer les effets des cytokines pro-inflammatoires (Il-1 ß et TNFα) et du beta-amyloïde (Aß) sur le métabolisme du glucose des astrocytes corticaux en culture primaire ainsi que de caractériser les conséquences, pour la viabilité des neurones voisins, des modifications du métabolisme astrocytaire induites par ces substances. Les résultats obtenus montrent que les cytokines pro-inflammatoires et le beta-amyloïde induisent une profonde altération du métabolisme astrocytaire, selon deux profils distincts. Les cytokines pro-inflammatoires, particulièrement en combinaison, agissent comme « découpleurs » du métabolisme glycolytique astrocytaire. Après 48 heures, le traitement avec TNFα et Il-lß cause une augmentation de la capture de glucose et de son métabolisme dans la voie des pentoses phosphates et dans le cycle de Krebs. A l'inverse, il cause une diminution de la libération de lactate et des stocks cellulaires de glycogène. En combinaison avec les cytokines tel qu'in vivo dans les cerveaux de patients atteints de MA, le peptide betaamyloïde potentialise les effets décrits ci-dessus. Isolément, le Aß cause une augmentation coordonnée de la capture de glucose et de toutes les voies de son métabolisme (libération de lactate, glycogenèse, voie des pentoses phosphate et cycle de Krebs). Les traitements altèrent peu les taux de glutathion intracellulaires, par contre ils augmentent massivement la libération de glutathion dans le milieu extracellulaire. A l'inverse, les deux types de traitements augmentent la production intracellulaire d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). De plus, les cytokines pro-inflammatoires en combinaison augmentent massivement la production des ROS dans l'espace extracellulaire. Afin de caractériser l'impact de ces altérations métaboliques sur la viabilité des neurones environnants, un modèle de co-culture et des milieux conditionnés astrocytaires ont été utilisés. Les résultats montrent qu'en l'absence d'une source exogène d'antioxydants, la présence d'astrocytes favorise la viabilité neuronale ainsi que leur défense contre le stress oxydatif. Cette propriété n'est cependant pas modulée par les différents traitements. D'autre part, la présence d'astrocytes, et non de milieu conditionné, protège les neurones contre l'excitotoxicité due au glutamate. Les astrocytes prétraités (aussi bien avec le beta-amyloïde qu'avec les cytokines pro-inflammatoires) perdent cette propriété. Cet élément suggère que la perturbation du métabolisme astrocytaire causé par les cytokines pro-inflammatoires ou le beta-amyloïde pourrait participer à l'atteinte de la viabilité neuronale associée à certaines pathologies neurodégénératives.

BRAIN DAMAGE IN METHYLMALONIC ACIDURIA: 2-METHYLCITRATE LEADS TO AMMONIA INCREASE AND APOPTOSIS

A 3D in vitro model of rat organotypic brain cell cultures in aggregates was used to investigate neurotoxicity mechanisms in methylmalonic aciduria. 1 mM methylmalonate (MMA), 2-methylcitrate (2-MCA) or propionate (PA) were repeatedly added to the culture media at two different time points of the cultures. In cultures treated with 2-MCA, we observed a significant increase of lactate in the medium, consistent with a possible inhibition of Krebs cycle and respiratory chain, as described earlier in the literature. Interestingly, we further observed that 2-MCA induced an important increase in ammonia production with concomitant decrease of glutamine concentrations, which suggests an inhibition of the astrocytic enzyme glutamine synthetase. These previously unreported findings may uncover a pathogenic mechanism in this disease with deleterious effects on early stages of brain development. By immunohistochemistry we could show that 2-MCA substantially increased the number of apoptotic cells. On the cellular level, 2-MCA had a toxic effect (cell swelling and cell death) on glial cells, but not on neurons. Surprisingly, MMA seemed to have a growth stimulating effect on the cultures. We can conclude that 2-MCA was the most toxic metabolite in our model for methylmalonic aciduria inducing ammonia accumulation and massive apoptosis in brain cells.

Comparative efficacy of chelators to remove renal cadmium burden in isolated perfused rat kidneys

Trois agents chélateurs (l?acide diéthylène triamine penta-acétique, DTPA; l?acide méso-2,3- dimercaptosucchique, DMSA; l?acide 2,3-dimercapto- 1 -propanesulfonique, DMPS) ont été comparés quant à leur efficacité à mobiliser du cadmium (Cd) accumulé dans le tissu rénal. Des reins prélevés chez des rats exposés durant 3 j au Cd (acétate de Cd , 0.75 mg/kg.j, i.p) ont été isolés et perfusés in vitro, à l?aide d?un système de reperfusion utilisant une solution de Krebs-Henseleit, pH 7.4, contenant 8 acides aminés et 6% d?albumine. Les concentrations de Cd dans le perfusat et l?urine ont été mesurées par spectrométrie d?absorption atomique. Six périodes de clearance, après une période d?équilibration de 20 min, ont ?été obtenues. Le DMSA et le DMPS ont mobilisé le Cd à partir du tissu rénal, comme l?ont montré les augmentations dose-dépendantes des concentrations de Cd dans l?urine et le perfusat. L?accumulation de Cd était nettement plus élevée dans le perfusat que dans l?urine, indiquant que l?effet des chélateurs se marquait surtout au niveau tubulaire basolatéral. Le DTPA n?induisait qu?une faible mobilisation de Cd dans l?urine et le perfusat, et son efficacité était clairement inférieure à celle des autres chélateurs. Comme prévu, la quantité de Cd présente dans le tissu rénal après perfùsion par le DMSA ou le DMPS diminuait en fonction de l?efficacité des chélateurs, jusqu?à des valeurs inférieures de 46% au taux rénal de Cd avant perfusion. Le DMPS apparaissait induire une excretion urinaire de Cd plus importante que celle induite par le DMSA, une caractéristique qui pourrait être liée à une sécrétion tubulaire du chélateur, qui a été décrite antérieurement. Un intervalle de temps prolongé (1 -2 semaines) entre le moment de l?administration du Cd et la perfusion du rein avec le DMPS induisait une augmentation de l?excrétion urinaire de Cd. Tous les chélateurs se sont montrés néphrotoxiques à concentrations élevées.

Archiving Primary Data: Solutions for Long-Term Studies.

The recent trend for journals to require open access to primary data included in publications has been embraced by many biologists, but has caused apprehension amongst researchers engaged in long-term ecological and evolutionary studies. A worldwide survey of 73 principal investigators (Pls) with long-term studies revealed positive attitudes towards sharing data with the agreement or involvement of the PI, and 93% of PIs have historically shared data. Only 8% were in favor of uncontrolled, open access to primary data while 63% expressed serious concern. We present here their viewpoint on an issue that can have non-trivial scientific consequences. We discuss potential costs of public data archiving and provide possible solutions to meet the needs of journals and researchers.

Drug-induced mitochondrial dysfunction and cardiotoxicity.

Mitochondria has an essential role in myocardial tissue homeostasis; thus deterioration in mitochondrial function eventually leads to cardiomyocyte and endothelial cell death and consequent cardiovascular dysfunction. Several chemical compounds and drugs have been known to directly or indirectly modulate cardiac mitochondrial function, which can account both for the toxicological and pharmacological properties of these substances. In many cases, toxicity problems appear only in the presence of additional cardiovascular disease conditions or develop months/years following the exposure, making the diagnosis difficult. Cardiotoxic agents affecting mitochondria include several widely used anticancer drugs [anthracyclines (Doxorubicin/Adriamycin), cisplatin, trastuzumab (Herceptin), arsenic trioxide (Trisenox), mitoxantrone (Novantrone), imatinib (Gleevec), bevacizumab (Avastin), sunitinib (Sutent), and sorafenib (Nevaxar)], antiviral compound azidothymidine (AZT, Zidovudine) and several oral antidiabetics [e.g., rosiglitazone (Avandia)]. Illicit drugs such as alcohol, cocaine, methamphetamine, ecstasy, and synthetic cannabinoids (spice, K2) may also induce mitochondria-related cardiotoxicity. Mitochondrial toxicity develops due to various mechanisms involving interference with the mitochondrial respiratory chain (e.g., uncoupling) or inhibition of the important mitochondrial enzymes (oxidative phosphorylation, Szent-Györgyi-Krebs cycle, mitochondrial DNA replication, ADP/ATP translocator). The final phase of mitochondrial dysfunction induces loss of mitochondrial membrane potential and an increase in mitochondrial oxidative/nitrative stress, eventually culminating into cell death. This review aims to discuss the mechanisms of mitochondrion-mediated cardiotoxicity of commonly used drugs and some potential cardioprotective strategies to prevent these toxicities.

Integrating quantitative proteomics and metabolomics in a cellular model of diabetic retinopathy

Diabetic retinopathy is the leading cause of visual loss in individuals under the age of 55. Most investigations into the pathogenesis of diabetic retinopathy have been concentrated on the neural retina since this is where clinical lesions are manifested. Recently, however, various abnormalities in the structural and secretory functions of retinal pigment epithelium that are essential for neuroretina survival, have been found in diabetic retinopathy. In this context, here we study the effect of hyperglycemic and hypoxic conditions on the metabolism of a human retinal pigment epithelial cell line (ARPE-19) by integrating quantitative proteomics using tandem mass tagging (TMT), untargeted metabolomics using MS and NMR, and 13C-glucose isotopic labeling for metabolic tracking. We observed a remarkable metabolic diversification under our simulated in vitro hyperglycemic conditions of diabetes, characterized increased flux through polyol pathways and inhibition of the Krebs cycle and oxidative phosphorylation. Importantly, under low oxygen supply RPE cells seem to consume rapidly glycogen storages and stimulate anaerobic glycolysis. Our results therefore pave the way to future scenarios involving new therapeutic strategies addressed to modulating RPE metabolic impairment, with the aim of regulating structural and secretory alterations of RPE. Finally, this study shows the importance of tackling biomedical problems by integrating metabolomic and proteomics results.

Conflictos cognitivos (dilemas) en pacientes diagnosticados con Trastornos de Ansiedad

El siguiente estudio tiene por objetivo identificar un tipo de conflicto cognitivo, los dilemas implicativos (DI), en pacientes con Trastorno de Ansiedad (TA). El concepto de DI se refiere a las implicaciones positivas y negativas que tiene el síntoma para la persona que lo sufre. La alternativa deseada, es decir, la dirección en la que el cliente quiere ir, tiene implicaciones negativas, por lo cual se resiste al cambio; pudiendo acarrear consecuencias negativas para su sentido de identidad. Desde un enfoque constructivista y mediante la Técnica de la Rejilla de Kelly, se pretende comparar la presencia y número de dilemas en una muestra de 45 pacientes y un grupo de 39 controles. Los resultados evidencian una diferencia significativa entre la presencia de dilemas en los pacientes ansiosos (49%) y el grupo control (25%). Si los DI implican conflicto psicológico y sufrimiento, la ansiedad podría ser una expresión sintomática del conflicto y de su intensidad. Ello plantea la necesidad de tratar a los pacientes con TA tanto sintomáticamente como en sus conflictos cognitivos. Estos resultados son particularmente relevantes al planificar y desarrollaruna intervención terapéutica que debería ser focalizada, eficiente y adecuada a las necesidades del paciente y a sus estructuras cognitivas.

Expressão do P16 e do PDGFR-Beta no adenocarcinoma gástrico

OBJETIVO: Detectar a expressão imunoistoquímica do p16 e do PDGFR-beta no adenocarcinoma gástrico. MÉTODOS: Foram estudados 36 pacientes submetidos a cirurgia para adenocarcinoma gástrico entre 1998 e 2002 no Hospital da Santa Casa de Porto Alegre. As variáveis investigadas foram: idade, sexo, tamanho e localização do tumor, número de linfonodos dissecados, número de linfonodos metastáticos, tipo histológico, extensão da ressecção cirúrgica e estadiamento patológico. RESULTADOS: Não foi detectada expressão do PDGFR-beta nas peças cirúrgicas. Em relação ao p16, detectou-se perda de expressão menor que 10% e menor que 1% respectivamente em 89% e 79% das peças estudadas. CONCLUSÃO: Não houve correlação entre a perda de p16 e as variáveis estudadas.

Gêmeos unidos: diagnóstico pré-natal, parto e desfecho após o nascimento

OBJETIVO: analisar a evolução dos casos de gêmeos unidos do diagnóstico pré-natal ao desfecho após o nascimento. MÉTODOS: análise descritiva, retrospectiva, dos casos de gêmeos unidos diagnosticados por exame ultrassonográfico durante o pré-natal. Foram avaliadas as características maternas, os exames ultrassonográficos e de ecocardiografia fetal do período antenatal, os dados do parto e dos recém-nascidos, bem como os resultados da separação cirúrgica e anatomopatológico. Os gêmeos foram classificados segundo o tipo de união e dados referentes aos aspectos ultrassonográficos, parto, evolução pós-natal e de sobrevida foram analisados. RESULTADOS: quarenta casos de gêmeos unidos foram incluídos no estudo. Observou-se 72,5% de toracópagos, 12,5% de parápagos, 7,5% de onfalo-isquiópagos, 5% de onfalópagos e 2,5% de cefalópagos. A autorização judicial para interrupção da gestação foi solicitada em 58,8% dos casos. Todos os casos em que não se realizou a interrupção judicial da gestação, o parto foi cesárea, em idade gestacional média de 35 semanas. Todos nasceram vivos com mediana do peso de 3.860 g e 88% evoluíram para óbito pós-natal. Dos nascidos vivos, 10% foram submetidos à separação cirúrgica com sobrevida de 60%. A sobrevida geral foi de 7,5% e a pós-natal, de 12%. A avaliação antenatal da letalidade e da possibilidade de separação cirúrgica pós-natal foi precisa. Não foram observadas complicações maternas relacionadas ao parto. CONCLUSÃO: a gemelidade imperfeita apresenta prognóstico sombrio, relacionado, principalmente, às fusões cardíacas complexas presentes na maioria dos toracópagos. Em centros de referência, a avaliação ultrassonográfica e ecocardiográfica antenatal delineia com acurácia o prognóstico de letalidade e de possibilidade de separação cirúrgica pós-natal.

Intoxicação por monofluoroacetato em animais

O monofluoroacetato (MF) ou ácido monofluoroacético é utilizado na Austrália e Nova Zelândia no controle populacional de mamíferos nativos ou exóticos. O uso desse composto é proibido no Brasil, devido ao risco de intoxicação de seres humanos e de animais, uma vez que a substância permanece estável por décadas. No Brasil casos recentes de intoxicação criminosa ou acidental têm sido registrados. MF foi identificado em diversas plantas tóxicas, cuja ingestão determina "morte súbita"; de bovinos na África do Sul, Austrália e no Brasil. O modo de ação dessa substância baseia-se na formação do fluorocitrato, seu metabólito ativo, que bloqueia competitivamente a aconitase e o ciclo de Krebs, o que reduz produção de ATP. As espécies animais têm sido classificadas nas quatro Categorias em função do efeito provocado por MF: (I) no coração, (II) no sistema nervoso central (III) sobre o coração e sistema nervoso central ou (IV) com sintomatologia atípica. Neste trabalho, apresenta-se uma revisão crítica atualizada sobre essa substância. O diagnóstico da intoxicação por MF é realizado pelo histórico de ingestão do tóxico, pelos achados clínicos e confirmado por exame toxicológico. Uma forma peculiar de degeneração hidrópico-vacuolar das células epiteliais dos túbulos uriníferos contorcidos distais tem sido considerada como característica dessa intoxicação em algumas espécies. O tratamento da intoxicação por MF é um desafio, pois ainda não se conhece um agente capaz de reverte-la de maneira eficaz; o desfecho geralmente é fatal

Kolme kaupallista analyysiohjelmaa ekologeille

Tietokoneohjelman arvostelu.

[Vespro della Beata Vergine]

Soitinnus: lauluääni (mezzosopraano), orkesteri.