NMDA modulates oligodendrocyte differentiation of subventricular zone cells through PKC activation

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TWEAK/Fn14 Signaling Is Required for Liver Regeneration after Partial Hepatectomy in Mice

Background & Aims: Pro-inflammatory cytokines are important for liver regeneration after partial hepatectomy (PH). Expression of Fibroblast growth factor-inducible 14 (Fn14), the receptor for TNF-like weak inducer of apoptosis (TWEAK), is induced rapidly after PH and remains elevated throughout the period of peak hepatocyte replication. The role of Fn14 in post-PH liver regeneration is uncertain because Fn14 is expressed by liver progenitors and TWEAK-Fn14 interactions stimulate progenitor growth, but replication of mature hepatocytes is thought to drive liver regeneration after PH. Methods: To clarify the role of TWEAK-Fn14 after PH, we compared post-PH regenerative responses in wild type (WT) mice, Fn14 knockout (KO) mice, TWEAK KO mice, and WT mice treated with anti-TWEAK antibodies. Results: In WT mice, rare Fn14(+) cells localized with other progenitor markers in peri-portal areas before PH. PH rapidly increased proliferation of Fn14(+) cells; hepatocytic cells that expressed Fn14 and other progenitor markers, such as Lgr5, progressively accumulated from 12-8 h post-PH and then declined to baseline by 96 h. When TWEAK/Fn14 signaling was disrupted, progenitor accumulation, induction of pro-regenerative cytokines, hepatocyte and cholangiocyte proliferation, and over-all survival were inhibited, while post-PH liver damage and bilirubin levels were increased. TWEAK stimulated proliferation and increased Lgr5 expression in cultured liver progenitors, but had no effect on either parameter in cultured primary hepatocytes. Conclusions: TWEAK-FN14 signaling is necessary for the healthy adult liver to regenerate normally after acute partial hepatectomy.

Single cell proteomics microchip to profile immune function, with applications in stem cell biology, translational disease mechanism study and clinical therapeutics monitoring

In response to infection or tissue dysfunction, immune cells develop into highly heterogeneous repertoires with diverse functions. Capturing the full spectrum of these functions requires analysis of large numbers of effector molecules from single cells. However, currently only 3-5 functional proteins can be measured from single cells. We developed a single cell functional proteomics approach that integrates a microchip platform with multiplex cell purification. This approach can quantitate 20 proteins from >5,000 phenotypically pure single cells simultaneously. With a 1-million fold miniaturization, the system can detect down to ~100 molecules and requires only ~104 cells. Single cell functional proteomic analysis finds broad applications in basic, translational and clinical studies. In the three studies conducted, it yielded critical insights for understanding clinical cancer immunotherapy, inflammatory bowel disease (IBD) mechanism and hematopoietic stem cell (HSC) biology.

To study phenotypically defined cell populations, single cell barcode microchips were coupled with upstream multiplex cell purification based on up to 11 parameters. Statistical algorithms were developed to process and model the high dimensional readouts. This analysis evaluates rare cells and is versatile for various cells and proteins. (1) We conducted an immune monitoring study of a phase 2 cancer cellular immunotherapy clinical trial that used T-cell receptor (TCR) transgenic T cells as major therapeutics to treat metastatic melanoma. We evaluated the functional proteome of 4 antigen-specific, phenotypically defined T cell populations from peripheral blood of 3 patients across 8 time points. (2) Natural killer (NK) cells can play a protective role in chronic inflammation and their surface receptor – killer immunoglobulin-like receptor (KIR) – has been identified as a risk factor of IBD. We compared the functional behavior of NK cells that had differential KIR expressions. These NK cells were retrieved from the blood of 12 patients with different genetic backgrounds. (3) HSCs are the progenitors of immune cells and are thought to have no immediate functional capacity against pathogen. However, recent studies identified expression of Toll-like receptors (TLRs) on HSCs. We studied the functional capacity of HSCs upon TLR activation. The comparison of HSCs from wild-type mice against those from genetics knock-out mouse models elucidates the responding signaling pathway.

In all three cases, we observed profound functional heterogeneity within phenotypically defined cells. Polyfunctional cells that conduct multiple functions also produce those proteins in large amounts. They dominate the immune response. In the cancer immunotherapy, the strong cytotoxic and antitumor functions from transgenic TCR T cells contributed to a ~30% tumor reduction immediately after the therapy. However, this infused immune response disappeared within 2-3 weeks. Later on, some patients gained a second antitumor response, consisted of the emergence of endogenous antitumor cytotoxic T cells and their production of multiple antitumor functions. These patients showed more effective long-term tumor control. In the IBD mechanism study, we noticed that, compared with others, NK cells expressing KIR2DL3 receptor secreted a large array of effector proteins, such as TNF-α, CCLs and CXCLs. The functions from these cells regulated disease-contributing cells and protected host tissues. Their existence correlated with IBD disease susceptibility. In the HSC study, the HSCs exhibited functional capacity by producing TNF-α, IL-6 and GM-CSF. TLR stimulation activated the NF-κB signaling in HSCs. Single cell functional proteome contains rich information that is independent from the genome and transcriptome. In all three cases, functional proteomic evaluation uncovered critical biological insights that would not be resolved otherwise. The integrated single cell functional proteomic analysis constructed a detail kinetic picture of the immune response that took place during the clinical cancer immunotherapy. It revealed concrete functional evidence that connected genetics to IBD disease susceptibility. Further, it provided predictors that correlated with clinical responses and pathogenic outcomes.

Analysis of a transcriptional network involving PU.1, Notch, and Gata3 in the lymphomyeloid lineage decision during early T-cell development

Hematopoiesis is a well-established system used to study developmental choices amongst cells with multiple lineage potentials, as well as the transcription factor network interactions that drive these developmental paths. Multipotent progenitors travel from the bone marrow to the thymus where T-cell development is initiated and these early T-cell precursors retain lineage plasticity even after initiating a T-cell program. The development of these early cells is driven by Notch signaling and the combinatorial expression of many transcription factors, several of which are also involved in the development of other cell lineages. The ETS family transcription factor PU.1 is involved in the development of progenitor, myeloid, and lymphoid cells, and can divert progenitor T-cells from the T-lineage to a myeloid lineage. This diversion of early T-cells by PU.1 can be blocked by Notch signaling. The PU.1 and Notch interaction creates a switch wherein PU.1 in the presence of Notch promotes T-cell identity and PU.1 in the absence of Notch signaling promotes a myeloid identity. Here we characterized an early T-cell cell line, Scid.adh.2c2, as a good model system for studying the myeloid vs. lymphoid developmental choice dependent on PU.1 and Notch signaling. We then used the Scid.adh.2c2 system to identify mechanisms mediating PU.1 and Notch signaling interactions during early T-cell development. We show that the mechanism by which Notch signaling is protecting pro-T cells is neither degradation nor modification of the PU.1 protein. Instead we give evidence that Notch signaling is blocking the PU.1-driven inhibition of a key set of T-regulatory genes including Myb, Tcf7, and Gata3. We show that the protection of Gata3 from PU.1-mediated inhibition, by Notch signaling and Myb, is important for retaining a T-lineage identity. We also discuss a PU.1-driven mechanism involving E-protein inhibition that leads to the inhibition of Notch target genes. This is mechanism may be used as a lockdown mechanism in pro-T-cells that have made the decision to divert to the myeloid pathway.

Gut microbiota promote hematopoiesis to control bacterial infection

The commensal microbiota impacts specific immune cell populations and their functions at peripheral sites, such as gut mucosal tissues. However, it remains unknown whether gut microbiota control immunity through regulation of hematopoiesis at primary immune sites. We reveal that germ-free mice display reduced proportions and differentiation potential of specific myeloid cell progenitors of both yolk sac and bone marrow origin. Homeostatic innate immune defects may lead to impaired early responses to pathogens. Indeed, following systemic infection with Listeria monocytogenes, germ-free and oral antibiotic-treated mice display increased pathogen burden and acute death. Recolonization of germ-free mice with a complex microbiota restores defects in myelopoiesis and resistance to Listeria. These findings reveal that gut bacteria direct innate immune cell development via promoting hematopoiesis, contributing to our appreciation of the deep evolutionary connection between mammals and their microbiota.

Deep near-infrared spectroscopy of high-redshift galaxies: the physical growth of passive systems

The assembly history of massive galaxies is one of the most important aspects of galaxy formation and evolution. Although we have a broad idea of what physical processes govern the early phases of galaxy evolution, there are still many open questions. In this thesis I demonstrate the crucial role that spectroscopy can play in a physical understanding of galaxy evolution. I present deep near-infrared spectroscopy for a sample of high-redshift galaxies, from which I derive important physical properties and their evolution with cosmic time. I take advantage of the recent arrival of efficient near-infrared detectors to target the rest-frame optical spectra of z > 1 galaxies, from which many physical quantities can be derived. After illustrating the applications of near-infrared deep spectroscopy with a study of star-forming galaxies, I focus on the evolution of massive quiescent systems.

Most of this thesis is based on two samples collected at the W. M. Keck Observatory that represent a significant step forward in the spectroscopic study of z > 1 quiescent galaxies. All previous spectroscopic samples at this redshift were either limited to a few objects, or much shallower in terms of depth. Our first sample is composed of 56 quiescent galaxies at 1 < z < 1.6 collected using the upgraded red arm of the Low Resolution Imaging Spectrometer (LRIS). The second consists of 24 deep spectra of 1.5 < z < 2.5 quiescent objects observed with the Multi-Object Spectrometer For Infra-Red Exploration (MOSFIRE). Together, these spectra span the critical epoch 1 < z < 2.5, where most of the red sequence is formed, and where the sizes of quiescent systems are observed to increase significantly.

We measure stellar velocity dispersions and dynamical masses for the largest number of z > 1 quiescent galaxies to date. By assuming that the velocity dispersion of a massive galaxy does not change throughout its lifetime, as suggested by theoretical studies, we match galaxies in the local universe with their high-redshift progenitors. This allows us to derive the physical growth in mass and size experienced by individual systems, which represents a substantial advance over photometric inferences based on the overall galaxy population. We find a significant physical growth among quiescent galaxies over 0 < z < 2.5 and, by comparing the slope of growth in the mass-size plane dlogR_e/dlogM_∗ with the results of numerical simulations, we can constrain the physical process responsible for the evolution. Our results show that the slope of growth becomes steeper at higher redshifts, yet is broadly consistent with minor mergers being the main process by which individual objects evolve in mass and size.

By fitting stellar population models to the observed spectroscopy and photometry we derive reliable ages and other stellar population properties. We show that the addition of the spectroscopic data helps break the degeneracy between age and dust extinction, and yields significantly more robust results compared to fitting models to the photometry alone. We detect a clear relation between size and age, where larger galaxies are younger. Therefore, over time the average size of the quiescent population will increase because of the contribution of large galaxies recently arrived to the red sequence. This effect, called progenitor bias, is different from the physical size growth discussed above, but represents another contribution to the observed difference between the typical sizes of low- and high-redshift quiescent galaxies. By reconstructing the evolution of the red sequence starting at z ∼ 1.25 and using our stellar population histories to infer the past behavior to z ∼ 2, we demonstrate that progenitor bias accounts for only half of the observed growth of the population. The remaining size evolution must be due to physical growth of individual systems, in agreement with our dynamical study.

Finally, we use the stellar population properties to explore the earliest periods which led to the formation of massive quiescent galaxies. We find tentative evidence for two channels of star formation quenching, which suggests the existence of two independent physical mechanisms. We also detect a mass downsizing, where more massive galaxies form at higher redshift, and then evolve passively. By analyzing in depth the star formation history of the brightest object at z > 2 in our sample, we are able to put constraints on the quenching timescale and on the properties of its progenitor.

A consistent picture emerges from our analyses: massive galaxies form at very early epochs, are quenched on short timescales, and then evolve passively. The evolution is passive in the sense that no new stars are formed, but significant mass and size growth is achieved by accreting smaller, gas-poor systems. At the same time the population of quiescent galaxies grows in number due to the quenching of larger star-forming galaxies. This picture is in agreement with other observational studies, such as measurements of the merger rate and analyses of galaxy evolution at fixed number density.

Estudo fenotípico da região Aorta-Gônada-Mesonefros, de embriões de galinhas Gallus gallus domesticus, com ênfase na aorta dorsal

Acredita-se que os primeiros progenitores da hematopoese definitiva surjam da diferenciação do endotélio da aorta dorsal, na altura da região da Aorta-Gônada-Mesonefros (AGM). Com o intuito de estudar esta região e o fenótipo das células do endotélio da aorta dorsal nesta posição topográfica, ovos galados de Gallus gallus domesticus L. foram incubados em chocadeira, classificados em estádios de E16 a E25 e processados histotecnologicamente para obtenção de secções seriadas na altura da região AGM. Estas passaram por coloração por Hematoxilina-Eosina, histoquímica para PAS, PAS-diastase e Alcian Blue pH 1.0 e pH 2.5, histoquímica por lectinas fluoresceinadas e imunofluorescência para moléculas de superfície, citoesqueleto e matriz extracelular. Foi observada hipertrofia endotelial no assoalho da aorta nos estádios observados, o qual se apresentava positivo ao PAS, com ocorrência frequente de vacuolizações basais PAS negativas, e o surgimento ocasional de grupamentos celulares intravasculares. Nestes, as células que se destacavam da membrana basal do endotélio expressavam progressivamente mais material PAS positivo, o qual, no entanto, em nenhum momento pareceu se tratar de glicogênio. Em relação às glicosaminoglicanas, notamos a presença predominante de ácido hialurônico por todo o mesênquima da região e em outras estruturas como periferia da notocorda, tubo neural e mesoderma lateral. Ocorreu co-expressão de fibronectina e α-actina de músculo liso em células circunjacentes à aorta, na face ventral do vaso. GFAP e BMP-4 são expressas entre as células do tubo neural e em sua periferia, assim como na notocorda do embrião. As lectinas Abrus precatorius, Lens culinarise Ricinus communis mostraram-se positivas principalmente na região subedotelial do assoalho da aorta nos estádios observados neste trabalho. Bandeiraea simplicifolia exibiu pouca marcação na aorta dorsal e a Arachis hypogeae foi negativa. Outras estruturas da região AGM também expressaram resíduos de açúcares revelados por estas lectinas, tais como: notocorda, tubo neural, mesênquima, intestino primitivo e saco vitelínico. Estes resultados acrescentam elementos morfológicos e bioquímicos ao conhecimento sobre a região AGM de embriões de galinha e sobre o endotélio, possivelmente hemogênico, da aorta dorsal.

TWEAK/Fn14 Signaling Is Required for Liver Regeneration after Partial Hepatectomy in Mice

Background & Aims: Pro-inflammatory cytokines are important for liver regeneration after partial hepatectomy (PH). Expression of Fibroblast growth factor-inducible 14 (Fn14), the receptor for TNF-like weak inducer of apoptosis (TWEAK), is induced rapidly after PH and remains elevated throughout the period of peak hepatocyte replication. The role of Fn14 in post-PH liver regeneration is uncertain because Fn14 is expressed by liver progenitors and TWEAK-Fn14 interactions stimulate progenitor growth, but replication of mature hepatocytes is thought to drive liver regeneration after PH. Methods: To clarify the role of TWEAK-Fn14 after PH, we compared post-PH regenerative responses in wild type (WT) mice, Fn14 knockout (KO) mice, TWEAK KO mice, and WT mice treated with anti-TWEAK antibodies. Results: In WT mice, rare Fn14(+) cells localized with other progenitor markers in peri-portal areas before PH. PH rapidly increased proliferation of Fn14(+) cells; hepatocytic cells that expressed Fn14 and other progenitor markers, such as Lgr5, progressively accumulated from 12-8 h post-PH and then declined to baseline by 96 h. When TWEAK/Fn14 signaling was disrupted, progenitor accumulation, induction of pro-regenerative cytokines, hepatocyte and cholangiocyte proliferation, and over-all survival were inhibited, while post-PH liver damage and bilirubin levels were increased. TWEAK stimulated proliferation and increased Lgr5 expression in cultured liver progenitors, but had no effect on either parameter in cultured primary hepatocytes. Conclusions: TWEAK-FN14 signaling is necessary for the healthy adult liver to regenerate normally after acute partial hepatectomy.

From the Cajal alumni Achucarro and Rio-Hortega to the rediscovery of never-resting microglia

Under the guidance of Ramon y Cajal, a plethora of students flourished and began to apply his silver impregnation methods to study brain cells other than neurons: the neuroglia. In the first decades of the twentieth century, Nicolas Achucarro was one of the first researchers to visualize the brain cells with phagocytic capacity that we know today as microglia. Later, his pupil Pio del Rio-Hortega developed modifications of Achucarro's methods and was able to specifically observe the fine morphological intricacies of microglia. These findings contradicted Cajal's own views on cells that he thought belonged to the same class as oligodendroglia (the so called "third element" of the nervous system), leading to a long-standing discussion. It was only in 1924 that Rio-Hortega's observations prevailed worldwide, thus recognizing microglia as a unique cell type. This late landing in the Neuroscience arena still has repercussions in the twenty first century, as microglia remain one of the least understood cell populations of the healthy brain. For decades, microglia in normal, physiological conditions in the adult brain were considered to be merely "resting," and their contribution as "activated" cells to the neuroinflammatory response in pathological conditions mostly detrimental. It was not until microglia were imaged in real time in the intact brain using two-photon in vivo imaging that the extreme motility of their fine processes was revealed. These findings led to a conceptual revolution in the field: "resting" microglia are constantly surveying the brain parenchyma in normal physiological conditions. Today, following Cajal's school of thought, structural and functional investigations of microglial morphology, dynamics, and relationships with neurons and other glial cells are experiencing a renaissance and we stand at the brink of discovering new roles for these unique immune cells in the healthy brain, an essential step to understand their causal relationship to diseases.

Efeitos da hipóxia-isquemia pré-natal durante o desenvolvimento: receptores e transportadores glutamatérgicos e comunicação celular in vitro

O cérebro infantil humano submetido à hipóxia-isquemia (HI) apresenta perda de oligodendrócitos, hipomielinização, astrogliose, alterações no desenvolvimento cortical e no comportamento motor, incluindo a paralisia cerebral. O cerebelo desempenha um importante papel no controle motor e diversos danos vêm sendo observados em humanos e animais que sofreram HI. A excitotoxicidade glutamatérgica é frequentemente associada à HI e junções celulares podem ser responsáveis pela transferência de moléculas capazes de modular os danos decorrentes. Dados prévios de nosso grupo utilizando um modelo de HI pré-natal em ratos demonstraram danos permanentes na estrutura cerebelar, indicando que os efeitos deletérios da HI pré-natal podem ser mantidos até a vida adulta. O objetivo deste trabalho foi caracterizar os níveis de conexinas, receptores e transportadores de glutamato ao longo do desenvolvimento do cerebelo HI, e avaliar a configuração das junções celulares em culturas de astrócitos derivadas do cerebelo de ratos submetidos a esse modelo. Ratas no 18 dia de gestação, após anestesia, tiveram as quatro artérias uterinas obstruídas por 45 minutos (Grupo HI). Animais controle tiveram os úteros expostos sem sofrer a obstrução (Grupo SH). A gestação prosseguiu e apenas filhotes nascidos a termo foram utilizados. Os animais foram decapitados aos 2 (P2), 9 (P9), 16 (P16),23 (P23), 30 (P30), 45 (P45) e 90 (P90) dias pós-natal. Os cerebelos foram submetidos à técnica de Western blotting utilizando os anticorpos anti-NR2B, anti-GluR3, anti-EAAT1, anti-GFAP e anti-Cx43. Para a cultura de astrócitos foram utilizados cerebelos de animais P2. Após terem atingido confluência, as células foram fixadas e imunomarcadas com os anticorpos anti-Cx43, anti-GFAP, anti-nestina e anti-A2B5. Nossos resultados demonstram diferenças nos níveis de GluR3 durante o desenvolvimento do cerebelo SH e HI, havendo uma redução significativa da expressão desta subunidade no grupo HI em P9. Por outro lado, não foram verificadas alterações nos níveis de NR2B e de GFAP entre os grupos nas diferentes idades. Observou-se redução significativa de Cx43 em animais HI em P2 bem como nos astrócitos HI em cultura, os quais também apresentaram alterações morfológicas e diferenças na expressão do marcador A2B5. A alteração referente a GluR3 no grupo HI pode ser causada pela redução da arborização das células de Purkinje e pela redução no número de precursores de oligodendrócitos no cerebelo de animais HI em P9, já observadas em nosso laboratório. A diminuição de Cx43 indica que a passagem de substâncias por canais astrocitários pode estar reduzida e contribuir para a expansão dos danos persistentes descritos em HI. Alterações morfológicas e na expressão de marcadores da diferenciação de astrócitos podem refletir os potenciais efeitos de HI sobre a maturação destas células a longo-prazo. Nossos resultados apontam que a HI sistêmica pré-natal pode ser responsável por alterações que caracterizam a excitotoxicidade glutamatérgica. Ressaltamos também a importância da comunicação entre astrócitos como estratégia neuroprotetora nesta lesão.

Efeitos do controle de temperatura e da vimpocetina sobre os déficits neurocomportamentais decorrentes do estresse por separação materna em camundongos suíços neonatos

O estresse durante o desenvolvimento está associado com diversas desordens neurocomportamentais, que podem persistir ao longo da vida. A hiperatividade é um dos transtornos comportamentais que, com maior frequência, observa-se em humanos submetidos ao estresse precoce. Esse transtorno pode ser a manifestação clínica predominante, ou mesclar-se com déficit de atenção, impulsividade e retardo da aprendizagem, constituindo o Transtorno de Déficit de Atenção e Hiperatividade (TDAH), com número de casos diagnosticados em ascensão. Diversos protocolos experimentais utilizam a separação materna (SM) de roedores neonatos para mimetizar as consequências do estresse precoce em humanos. Esta predileção por roedores recém-nascidos se deve à sua equivalência aproximada com fetos humanos no terceiro trimestre da gestação em termos de neurodesenvolvimento, quando ocorre o maior crescimento do Sistema Nervoso Central fetal. Neste trabalho, camundongos suíços neonatos foram submetidos a sessões diárias de isolamento com separação materna, entre o 2 e o 10 dias de vida pós-natal (PN2 a PN10), variando-se a temperatura de isolamento dos filhotes, que permaneciam sem aquecimento (na temperatura do biotério, entre 22 e 25C) ou eram mantidos aquecidos a 37C durante essas sessões. Portanto, foram três grupos experimentais: isolamento aquecido com SM; isolamento não aquecido com SM; e controle. Os animais do grupo controle foram pesados em PN2 e PN10 e, prontamente, devolvidos às progenitoras. Todos os animais foram desmamados e sexados em PN21, não sendo perturbados até a realização dos testes neurocomportamentais, a partir de PN30, que incluíram os Testes de Campo Aberto e de Esquiva Inibitória. Num segundo estudo, foram realizadas dosagens séricas da corticosterona basal e dos hormônios tireoidianos nos três grupos experimentais, em PN6, PN10 e PN30. Finalmente, num terceiro estudo, camundongos do grupo controle e do grupo submetido ao isolamento não aquecido com SM foram tratados com vimpocetina (20g/kg), um neuroprotetor potencial, ou com veículo (Dimetilsulfóxido), a fim de avaliar os efeitos da vimpocetina na atividade locomotora. O 1 estudo demonstrou que a temperatura foi um fator crítico para a manifestação de hiperatividade locomotora no Teste do Campo Aberto, que ocorreu, somente, nos animais do grupo submetido ao isolamento não aquecido. Adicionalmente, não houve diferenças entre os grupos experimentais no Teste da Esquiva Inibitória, quanto à memória e à aprendizagem. O 2 estudo demonstrou que a temperatura do isolamento influenciou os níveis da corticosterona basal e dos hormônios tireoidianos em PN10 e em PN30. No 3 estudo, a vimpocetina reduziu a hiperatividade locomotora no grupo de animais submetidos ao isolamento não aquecido com SM. De todo o exposto, conclui-se que o isolamento com SM de camundongos suíços neonatos à temperatura de 22 a 25C aumentou a atividade locomotora nesses animais, e que a vimpocetina foi capaz de atenuar esse comportamento, sem aumento da mortalidade. Finalmente, considerando-se o maior risco de desenvolvimento do TDAH em crianças e adolescentes com históricos de prematuridade, levanta-se a hipótese de que o estresse térmico pelo frio seja um dos fatores envolvidos na fisiopatogenia da hiperatividade nesses casos.

Distribuição da caspase-3 clivada no cerebelo de ratos durante o desenvolvimento em um modelo de hipóxia-isquemia sistêmica pré-natal

A Hipóxia-isquemia (HI) perinatal é um problema de saúde pública, e ocorrem aproximadamente 1,5 casos de encefalopatias por HI por 1000 nascidos vivos. Dos que sobrevivem 25-60% sofrem de deficiências permanentes do desenvolvimento neurológico, incluindo paralisia cerebral, convulsões, retardo mental, e dificuldade de aprender. Neurônios e oligodendrócitos, especialmente os progenitores, são os mais afetados pela HI. Existem vários modelos de HI, no entanto, poucos levam em consideração as intercorrências maternas, a importância da atividade placentária, e as trocas entre mãe-filho, que são clinicamente observadas em humanos. Robinson estabeleceu um modelo de HI sistêmica pré-natal transitório, onde o fluxo das artérias uterinas da rata grávida era obstruído por 45 minutos no décimo oitavo dia (E18) de gestação. Neste modelo foram observadas alterações que são similares às observadas em cérebros humanos que passaram por hipóxia perinatal, dentre as quais foram relatados aumento no nível de apoptose. Caspase-3 é descrita como uma enzima que atua na apoptose, e é amplamente utilizada como marcador para células apoptóticas. Vários autores vêm mostrando, entretanto, que a enzima caspase-3 pode estar ativada para fins não apoptóticos. No modelo de HI sistêmica pré-natal, foram observados astrogliose na substância branca, morte de oligodendrócitos, lesão em axônios tanto na substância branca como no córtex cerebral, e danos motores. Pouco se sabe da influencia do insulto HI no desenvolvimento do cerebelo, considerando que o cerebelo junto com o córtex motor, contribui para o controle motor. O objetivo desse trabalho foi avaliar a distribuição da caspase-3 clivada durante o desenvolvimento do cerebelo em um modelo de HI pré-natal. Os resultados deste trabalho demonstram que as células caspase-3 clivadas apresentaram duas morfologias distintas em ambos os grupos. Uma onde a caspase-3 foi observada apenas no núcleo, oscilando entre células com imunorreatividade fraca a intensa, e de células com a presença da caspase-3 no corpo celular, nos prolongamentos condensados e presença de fragmentos ao redor do soma, morfologia típica de célula em apoptose. A HI pré-natal, assim como nos hemisférios cerebrais, levou ao aumento de células caspase-3 clivadas com morfologia de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo do grupo HI em P2, mas não em P9 e P23. Também foi demonstrado que a HI pré-natal não levou a uma ativação da apoptose em oligodendrócitos, neurônios e microglia (identificados por seus respectivos marcadores, CNPase, NeuN e ED1) apresentando marcação no núcleos de células GFAP+, na substância branca, camada granular e nas células da glia de Bergmann, em P9 e P23 no cerebelo. Podemos concluir que a HI pré-natal aumentou o número de células imunorreativas para a caspase-3 em um período crítico do desenvolvimento da oligodendroglia no cerebelo, e que a diminuição de progenitores de oligodendrócitos no cerebelo decorrente do insulto pré-natal visto em trabalhos anteriores, pode estar relacionada a morte celular por apoptose, embora não se possa descartar a hipótese da participação dessas células que apresentam caspase-3 clivada em outros eventos não apoptóticos desencadeados pela hipóxia-isquemia.

Análise comportamental de ratos Wistar machos em diferentes idades em um modelo de programação metabólica pela restrição protéica materna durante a lactação

A desnutrição neonatal em ratos resulta em alterações metabólicas e endócrinas nas proles a curto e a longo prazo. Sabe-se que algumas destas alterações, como o conteúdo aumentado de catecolaminas adrenais e a hipercorticosteronemia nos animais adultos estão associadas a alterações comportamentais. Não se sabe, no entanto, se as alterações comportamentais observadas estão presentes desde o insulto original, a desnutrição, ou se estas se desenvolvem ao longo do tempo. Neste sentido, avaliamos em ratos Wistar os efeitos da programação pela restrição protéica materna durante a lactação sobre os parâmetros comportamentais relacionados à ansiedade, à atividade locomotora e à memória/aprendizado em diferentes idades ao longo do desenvolvimento. Ao nascimento das suas proles as progenitoras foram separadas em: Grupo restrição protéica (RP) - que recebeu ração hipoprotéica (8% de proteína) do nascimento ao desmame [dia pós-natal (P) 21], e Grupo CONT (controle) - que recebeu ração normoprotéica neste período. Os seguintes testes comportamentais foram realizados com a prole (21 animais / grupo / idade) em P21, P45, P90 e P180: 1) labirinto em cruz elevado (LCE) - avalia comportamentos associados à ansiedade; 2) campo aberto (CA) - avalia atividade locomotora; 3) labirinto aquático radial de oito braços (LAROB) - avalia memória e aprendizado. Após os testes comportamentais, os animais foram sacrificados por decapitação, o sangue foi coletado para dosagem da corticosterona sérica e a glândula adrenal para quantificação das catecolaminas adrenais. No LCE, os animais RP apresentaram aumentos significativos nas variáveis associadas à ansiedade quando comparado ao grupo CONT somente em P21. No CA foi observada uma redução significativa no número de retângulos percorridos pelo grupo RP somente na idade de P90. No LAROB não identificamos diferenças significativas entre os grupos durante os quatro primeiros dias de teste, independente da idade. No quinto dia de testes (probe trial), o grupo RP mostrou uma diminuição na latência para encontrar a plataforma, em P21 e P180. Quanto à função adrenal, o grupo RP apresentou uma diminuição nos valores de corticosterona sérica em P90, e um aumento no conteúdo de catecolaminas adrenais quando comparado ao grupo CONT em P21 e P180. Nas demais idades analisadas não foram encontradas diferenças significativas entre os grupos. Nossos dados indicam que os animais do grupo RP apresentam: 1) redução do comportamento associado à ansiedade no final do período de lactação; 2) redução da atividade locomotora em adultos jovens; 3) melhora do desempenho de memória e aprendizado no final da lactação e na idade adulta (P180). Adicionalmente, os dados indicam que há uma associação entre alterações nos parâmetros comportamentais e da função adrenal. Podemos concluir que a restrição protéica durante o período de lactação em ratos afeta o comportamento apresentado ao longo da vida e que o padrão temporal dos efeitos varia em função do comportamento estudado.

Co-expression of CD173 (H2) and CD174 (Lewis Y) with CD44 suggests that fucosylated histo-blood group antigens are markers of breast cancer-initiating cells

Histo-blood group antigens CD173 (H2) and CD174 (Lewis Y) are known to be developmentally regulated carbohydrate antigens which are expressed to a varying degree on many human carcinomas. We hypothesized that they might represent markers of cancer-initiating cells (or cancer stem cells, CSC). In order to test this hypothesis, we examined the co-expression of CD173 and CD174 with stem cell markers CD44 and CD133 by flow cytometry analysis, immunocytochemistry, and immunohistochemistry on cell lines and tissue sections from breast cancer. In three breast cancer cell lines, the percentage of CD173(+)/CD44(+) cells ranged from 17% to > 60% and of CD174(+)/CD44(+) from 21% to 57%. In breast cancer tissue sections from 15 patients, up to 50% of tumor cells simultaneously expressed CD173, CD174, and CD44 antigens. Co-expression of CD173 and CD174 with CD133 was also observed, but to a lesser percentage. Co-immunoprecipitation and sandwich ELISA experiments on breast cancer cell lines suggested that CD173 and CD174 are carried on the CD44 molecule. The results show that in these tissues CD173 (H2) and CD174 (LeY) are associated with CD44 expression, suggesting that these carbohydrate antigens are markers of cancer-initiating cells or of early progenitors of breast carcinomas.

肝细胞生长因子促进猕猴胚胎干细胞来源的神经前体细胞的增殖

肝细胞生长因子（HGF）是一个多效应因子，在神经系统中具有重要作用， 但是对于HGF在早期神经系统发育（特别是哺乳动物）中的具体作用还不明确， 这方面的研究还很少。我们早前的研究发现采用HGF和G5 supplement结合EB法 可诱导猕猴胚胎干细胞（rESCs）定向分化成高纯度（88.3± 8.1%）的可移植的 神经前体细胞，但是HGF在整个分化过程中的具体作用及HGF与其它因子的关 系还不清楚。 本研究改进先前研究体系，用单层培养诱导体系代替EB法诱导体系，用bFGF 代替G5 supplement。即采用单层培养的方式，分别用同时含bFGF和HGF、只含 HGF或bFGF以及两者都没有添加的成分确定的分化液诱导rESCs向神经细胞分 化。并检测HGF对rESCs来源的神经前体细胞的增殖速度的影响，旨在进一步研 究HGF在整个分化过程中的具体作用及HGF与bFGF的关系。主要结论如下：1） 采用单层培养法，同时添加HGF和bFGF可诱导rESCs在两周内定向分化为高纯度 （>85%）的神经前体细胞，从而建立了一种更为简单的诱导rESCs分化成神经细 胞的方法；2）不同分化条件下都得到了相似比例的神经前体细胞，表明外源性 的HGF在诱导rESC向神经前体细胞转变的过程中对于神经细胞命运的决定并不 起作用；3）HGF能有效地促进rESCs来源的神经前体细胞的增殖，并且与bFGF 具有协同作用。