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In JoVE (2)
- Strategie di trapianto di cellule staminali per il Restauro di disfunzione cognitiva causata da radioterapia craniale
- Quantificare Decrementa cognitivi causati da radioterapia craniale
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Articles by Munjal M. Acharya in JoVE
JoVE Clinical and Translational Medicine
Strategie di trapianto di cellule staminali per il Restauro di disfunzione cognitiva causata da radioterapia craniale
Department of Radiation Oncology, University of California Irvine
Pazienti con tumore al cervello sottoposti a radioterapia cranica di routine, e per quanto utili, questo trattamento si traduce spesso in debilitanti disfunzione cognitiva. Questo grave problema irrisolto è allo stato attuale, alcun ricorso clinica, e ha spinto i nostri sforzi per ideare terapie con cellule staminali base per il recupero della radiazione indotta decrementa cognitive.
JoVE Clinical and Translational Medicine
Quantificare Decrementa cognitivi causati da radioterapia craniale
Department of Radiation Oncology, University of California Irvine
Disturbi cognitivi derivanti dalla gestione radioterapeutico tumori cerebrali rappresenta una condizione clinica intrattabile che gli impatti negativamente la qualità della vita. La capacità di valutare criticamente gli interventi possibili per ameliorating indotto dalle radiazioni decrementa cognitiva dipende in ultima analisi la capacità di effettuare rigorose valutazioni quantitative della cognizione.
Other articles by Munjal M. Acharya on PubMed
Effetto Di Un'esposizione Ripetuta Intraperitoneale a Picrotoxin Sulla Funzione Di Fegato Di Ratto Lisosomiali
Effetto dell'esposizione ripetuta (20 giorni) a picrotoxin (PTX) sulla funzione di fegato di ratto lisosomiali è stata valutata misurando la libera e totale attività di fosfatasi acida, catepsina D, II (RNasi II) la ribonucleasi e desossiribonucleasi (dnasi II) II. L'attività gratuite di nucleases (RNasi II e dnasi II) sono state aumentate dopo esposizione PTX. L'attività totale della dnasi II è stata aumentata da 2.2-fold considerando che l'attività della fosfatasi acida totale è diminuita del 28%. Di conseguenza, i rapporti di attività totale / libera attività erano bassi nei gruppi PTX esposti, che implica la perdita dell'integrità di membrana. Attività di catepsina D è stata completamente abolita. I risultati mostrano che l'esposizione ripetuta a PTX può portare a disfunzione lisosomiale nel fegato.
Un Micromethod Migliore Per La Stima Di Tirosina
È stato sviluppato un micromethod modificato e migliorato per determinazione di tirosina. Il metodo è sensibile, economico ed applicabile per la stima della tirosina pubblicato in reazioni enzimatiche e nel tessuto. Un reagente gamma di Folin-Ciocalteu (FC) è stato utilizzato per ottimizzare le condizioni per lo sviluppo di colore blu. Così in 1,5 ml del sistema di dosaggio, il reagente FC opportunamente diluito alla concentrazione finale di 0,2 N ha dato uno sviluppo rapido colore ottimale con un assorbimento massimo a 750 nm. Sviluppo di colore ha mostrato una relazione lineare nell'intervallo da 2 a 16 microg tirosina per un sistema di dosaggio descritto in condizioni ottimizzate. Così, il metodo è 3 volte più sensibile in termini della sua gamma di stima di un metodo convenzionale. Il formato di colore blu è stato stabile fino a 24 h. L'applicabilità del metodo per la determinazione di tirosina nel dosaggio di lisosomiale catepsina D e in tessuto è stato controllato in confronto alla procedura convenzionale. Sotto entrambi i sistemi i risultati ottenuti dai micromethod erano identici a quelli ottenuti con il metodo convenzionale. In generale il metodo che quantitativamente produce un colore blu, non solo è rapido ed economico in termini di utilizzo della chimica ma ha anche l'applicazione per analisi biochimica di routine.
Alterazioni Strutturali E Funzionali Nella Membrana Mitocondriale Nel Cervello Di Ratto Epilettici Picrotoxin-indotta
Funzione mitocondriale è un fattore determinante della eccitabilità sia e la vitalità dei neuroni. Presenti studi sono stati effettuati per decifrare il metabolismo cerebrale energetico ossidativo mitocondriale e la funzione di membrana della condizione cronica generalizzate convulsioni indotte da picrotoxin (PTX) nei ratti. Convulsioni PTX-indotta ha provocato nei tassi di respirazione diminuita (14-41%) con glutammato piruvato + malato e succinato come substrato. Le tariffe di fosforilazione di ADP sono stati drasticamente ridotta da 44-65%. È stata osservata una tendenza opposta con ascorbato + N, N, n' ', N'--tetrametil p-fenilendiammina [corretta] (TMPD) come substrato. In generale, lo sganciamento del trasporto degli elettroni mitocondriale è stato osservato dopo trattamento PTX. La malato deidrogenasi (MDH) e attività di succinato deidrogenasi (SDH) sono diminuite di 20-80%; Inoltre, ci era significativa riduzione del citocromo b contenuto dopo trattamento PTX, mentre l'attività dell'ATPasi F(o)F(1) (complesso V) è aumentato in basale e 2,4-dinitrofenolo (DNP)-stimolato condizione, indicando fragilità aumentata della membrana. L'analisi cinetica di substrato aveva mostrato che K(m) e FV della maggiore componente cinetica affinità dell'ATPasi aumentato significativamente da 1.2 - a 1.4 volte in stato epilettico. Temperatura cinetica analisi ha rivelato 1.2-fold aumento delle energie di attivazione con temperatura di transizione è diminuito. Il totale fosfolipide (TPL) e il contenuto di colesterolo (CHL) è diminuito significativamente con l'abbassamento del diphosphatidylglycerol (DPG), phosphatidylethanolamine (PE), fosfatidilinositolo (PI) e fosfatidilserina (PS), mentre lysophospholipid (lyso), componenti di fosfatidilcolina e sfingomielina (SPM) sono stati trovati ad per essere elevato. Membrana mitocondriale cervello era un po' più fluido in animali epilettici. Possibili conseguenze di una disfunzione della catena respiratoria mitocondriale (MRC) sono discussi. In conclusione, compromissione della funzione MRC insieme ad alterazioni strutturali suggerisce nuovi meccanismi fisiopatologici importanti per condizione epilettica cronica.
Convulsioni Indotte Picrotoxin Altera Proprietà Strutturali Rat Brain Membrana Microsomiale
Proprietà della membrana microsomiale cerebrale sono stati valutati nella condizione cronica del sequestro generalizzata indotta da picrotoxin (PTX) nei ratti. Crisi epilettiche PTX-indotta provocato aumento lysophosphatidyl glicerolo, fosfatidilcolina e componenti acidi fosfatidici, mentre FOSFATIDILETANOLAMINA, fosfatidilserina e fosfatidilinositolo erano significativamente ridotto da 19-73%. Il colesterolo (CHL) contenuto notevolmente aumentato del 25% senza alterazioni nel contenuto di fosfolipidi totali. Membrana microsomiale era più fluido nella condizione epilettica. Possibili conseguenze di alterazioni di membrana microsomiale sono discussi in termini di deregolamentazione dell'omeostasi del Ca2 +. In conclusione, alterazioni nelle proprietà di membrana microsomiale possono avere una significativa influenza sulla funzione cerebrale nella condizione epilettica cronica.
Progressi Nelle Strategie Neuroprotettive Per Prevenire L'epilessia
Neuroprotezione è sempre più considerato come una promettente terapia per prevenire e curare epilessia del lobo temporale (TLE). Lo sviluppo di TLE cronica, anche definito come epileptogenesis, è un processo dinamico. Un'iniziale lesione precipitante (IPI) come stato epilettico (SE) porta alla neurodegenerazione, riorganizzazione anormale i circuiti cerebrali e una significativa perdita di inibizione funzionale. Tutti questi cambiamenti possono contribuire allo sviluppo di epilessia cronica, caratterizzata da crisi epilettiche ricorrenti motore spontanee (SRM) e di apprendimento e deficit di memoria. Lo scopo di questa recensione è per discutere dello stato attuale delle conoscenze relative alla neuroprotezione in condizioni epilettiche e per evidenziare l'efficacia delle strategie neuroprotettive distinti per prevenire o curare TLE cronica. Anche se l'amministrazione di taluni generazione convenzionale e nuova farmaci anti-epilettici è efficace per la neuroprotezione primario come ridotto neurodegenerazione dopo la crisi acute o SE, loro competenza per prevenire lo sviluppo di epilessia cronica dopo un IPI è sconosciuto o non promettente. D'altra parte, strategie alternative come la dieta chetogenica la terapia, la somministrazione di fattori neurotrofici distinti, ormoni o antiossidanti sembrano utili per prevenire e curare TLE cronica. Tuttavia, mancano studi a lungo termine sull'efficacia di questi approcci ha introdotto in diversi punti temporali dopo il SE o un IPI. Inoltre, anche se l'innesto di cellule embrionali dell'ippocampo all'inizio del tempo-punti dopo un IPI detiene una considerevole promessa per prevenire TLE, problemi per quanto riguarda la disponibilità di cellule del donatore, preoccupazioni di ordine etico, tempi di innesto dopo SE e durata della soppressione mediata da innesto sequestro devono essere risolti per ulteriori progressi con questo approccio. Nel complesso, da studi effettuati finora, c'è consenso che strategie neuroprotettive devono essere impiegati più rapidamente possibile dopo l'insorgenza di SE o un IPI per i notevoli effetti benefici. Tuttavia, strategie ideali che sono in grado di facilitare la riparazione e recupero funzionale del cervello dopo un IPI e prevenire l'evoluzione della IPI in epilessia cronica sono ancora difficile da appuntare.
Salvataggio Di Deterioramento Cognitivo Indotta Da Radiazioni Attraverso Il Cranio Trapianto Di Cellule Staminali Embrionali Umane
Irradiazione cranica rimane un trattamento di prima linea per il controllo della crescita tumorale, e gli individui sopravvissuti spesso tali trattamenti manifestano vari gradi di disfunzione cognitiva. Indotta da radiazioni deplezione del pool delle cellule staminali/precursore nel cervello, specialmente quelli che risiedono nella regione neurogena dell'ippocampo, si ritiene che, in parte, essere responsabile di questi deficit cognitivi spesso inevitabile. Per esplorare le possibilità di miglioramento cognitivo indotta da radiazioni, atimico nudo ratti sottoposti ad irradiazione solo testa (10 Gy) sono stati trapiantati 2 giorni dopo con cellule staminali embrionali umane (hESC) alla formazione ippocampale e analizzati per la sopravvivenza delle cellule staminali, la differenziazione e la funzione cognitiva. Gli animali ricevono trapianto hESC esibito prestazioni superiori su un postirradiation di 4 mesi di attività cognitiva dell'ippocampo-dipendente, rispetto ai loro omologhi irradiati chirurgiche che non avevano ricevuto hESC. Sopravvivenza significativo delle cellule staminali è stata trovata a postirradiation mesi 1 e 4 e trapiantato le cellule hanno mostrate robusta migrazione verso la SGZ durante il giro dentato, esibendo segni della morfologia del neurone all'interno di questa nicchia neurogena. Questi risultati dimostrano la capacità di migliorare la lesione indotta da radiazioni normale tessuto utilizzando hESCs e suggeriscono che tali strategie possono fornire utili interventi per ridurre gli effetti negativi dell'irradiazione sulla cognizione.
Conseguenze Di Danni Indotti Da Radiazioni Ionizzanti in Cellule Staminali Neurali Umane
Irradiazione cranica rimane un prima linea trattamento per cancro al cervello, ma porta anche a danni ai tessuti normali. Anche se la bassa dose di irradiazione (≤ 10 Gy) provoca cambiamenti minimi istopatologica, esso può suscitare gradi variabili di disfunzioni cognitive che sono associati con l'esaurimento delle cellule staminali neurali. Per decifrare i meccanismi sottostanti la disfunzione indotta da radiazioni sulle cellule staminali, cellule staminali neurali umane (hNSCs) sottoposti a irradiazione clinicamente rilevanti (0-5 Gy) sono stati analizzati per i parametri di sopravvivenza, alterazioni del ciclo cellulare, danni del DNA e riparazione e stress ossidativo. hNSCs ha mostrato una marcata sensibilità a bassa dose di irradiazione che era in parte a causa della elevata apoptosi e l'inibizione della progressione del ciclo cellulare che si manifesta come un ritardo di checkpoint G2/M. Efficiente rimozione di interruzioni di DNA double-strand è stato indicato dalla scomparsa di γ-H2AX foci nucleari. A dose-sensibile e persistente aumento ossidativo e stress Aβ è stato trovato irradiati hNSCs, forse il risultato di una maggiore attività metabolica nella frazione di sopravvivenza delle cellule. Questi dati evidenziano la marcata sensibilità di hNSCs a bassa dose di irradiazione e suggeriscono che le perturbazioni di lunga durata nel microambiente CNS a causa dello stress ossidativo indotto da radiazioni possono compromettere la funzionalità delle cellule staminali neurali.
Trapianto Di Cellule Staminali Neurali Umane Migliora La Disfunzione Cognitiva Indotta Da Radiazioni
Radioterapia cranica induce la progressiva e debilitante declina in cognizione che forse, in parte, essere causato dalla deplezione delle cellule staminali neurali. Il potenziale uso di sostituzione delle cellule staminali come una strategia di combattimento declino cognitivo indotta da radiazioni è stata indirizzata irradiando atimico nudo ratti seguita 2 giorni più tardi da intrahippocampal il trapianto con cellule staminali neurali umane (hNSC). Misure di performance cognitiva, hNSC sopravvivenza e fenotipica destino sono stati valutati a 1 e 4 mesi dopo irradiazione. Irradiati animali trapiantati con hNSCs ha dimostrato significativamente meno declino nella funzione cognitiva che irradiati, animali sham-trapiantati e agito indistinguibile da controlli irradiati. Ansia imparziale ha rivelato che 23% e il 12% delle cellule engrafted sopravvissuto 1 e 4 mesi dopo il trapianto, rispettivamente. Engrafted cellule migrarono estesamente, differenziano lungo lignaggi gliali e neuronali ed espresse le attività regolamentate citoscheletro-associated protein (Arc), suggerendo la loro capacità di integrare funzionalmente l'ippocampo. Questi dati mostrano che hNSCs permettersi una promettente strategia per il ripristino funzionale di cognizione negli animali irradiati.
Alterata Funzione Cognitiva E Neurogenesi Ippocampale Dopo Chemioterapia Per Il Cancro
SCOPO: Una parte sostanziale dei sopravvissuti al cancro al seno relazione disabilità significative, di lunga durata in funzione cognitiva, spesso definito come "chemobrain." I progressi nella rilevazione e trattamento significano che molti più pazienti sono sopravvissuti a lungo termine seguente diagnosi di carcinoma mammario invasivo. Quindi, è importante definire i tipi, misura e persistenza delle disabilità cognitive dopo il trattamento con farmaci anti-tumorali citotossici. DISEGNO sperimentale: Abbiamo esaminato gli effetti del trattamento cronico con due agenti comunemente usati nei pazienti con cancro al seno, ciclofosfamide e doxorubicina (Adriamicina). Ratti nudi atimico erano dato 50 mg/kg di ciclofosfamide, doxorubicina 2 mg/kg o iniezioni di soluzione fisiologica una volta alla settimana per 4 settimane. Un compito di riconoscimento posto romanzo e contestuali e attirare la paura condizionata sono stati impiegati per caratterizzare la capacità di apprendimento e memoria. Immunofluorescenza colorazione per i neuroni immaturi e maturi e attivato le microglia è stato utilizzato per valutare i cambiamenti nella neurogenesi e neuroinflammation.RISULTATI: Ratti trattati di doxorubicina e ciclofosfamide ha mostrato prestazioni significativamente compromessa l'attività di riconoscimento posto romanzo e la contestuale paura condizionata attività rispetto ai controlli non trattati, suggerendo perturbato funzione memoria ippocampale-based. Gli animali trattati con chemioterapia hanno mostrato un calo significativo nella neurogenesi (80-90% drop in BrdU etichettato le cellule che esprimono NeuN). Le microglia attivate (ED1 positivo) sono stati trovati dopo la ciclofosfamide, ma non trattamenti doxorubicina.CONCLUSIONI: I nostri risultati dimostrano che il trattamento cronico con uno dei due agenti chemioterapici comunemente utilizzati altera le capacità cognitive e suggeriscono che le strategie per prevenire o riparare perturbata neurogenesi ippocampale possono essere efficace nel migliorare questo grave effetto collaterale in sopravvissuti al cancro.
