Impact of chitosan-based nanocarriers on cytoskeleton dynamics: current status and challenges

Chitosan-based nanocarriers (CS-NCs) show a promising role in improving drugs and bioactive compounds delivery for therapy. However, the effects exerted by CS-NCs at the cellular level, including their recognition and uptake, have not been fully investigated yet. Many factors, including size, shape, concentration, and surface chemistry of CS-NCs, play an important role in determining the types of intracellular signals triggered. The mechanism of uptake and the involvement of the cytoskeleton during the CS-NCs endocytosis variates among the different cell types as well as further effects observed inside cells. In the present work, we discuss the effects induced by CS-NCs per se on the cytoskeleton, a key component in cell architecture and physiology. The focus of this report is made on tumoral and normal biological models in which CS-NCs could differentially affect the cell cytoskeleton. The recent years reports regarding the impact of CS-NCs on cytoskeleton dynamics and the current techniques for its evaluation are summarized and discussed. Understanding mechanisms underlying cytoskeletal impact after cell exposure to CS-NCs is critical for the design of safest value-Added formulations in the biomedical field. Furthermore, this revision points out some interesting aspects of cytoskeletal changes and cell death encompassing anti-Tumoral effects.Fil: Di Santo, Mariana Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Alaimo, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Domínguez Rubio, Ana Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Pérez, Oscar E.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentin

Handling death (#CellDeath)

La muerte es el fin biológico inherente a la propia existencia de los seres vivos. Pese a ello, en determinadas culturas se le ha otorgado una connotación negativa, exponiendo la necesidad de impartir conocimiento acerca de este proceso que, paradójicamente, resulta fundamental para la vida. Para lograrlo, se planteó una experiencia didáctica que permita debatir sobre la vida y la muerte en un contexto biológico, desarrollando ideas y conceptos alrededor de estos eventos naturales que, aún en la actualidad, causan controversia al tratar de definirlos. La actividad de extensión se lleva a cabo en los laboratorios del Departamento de Química Biológica, en el contexto de la “Semana de la Química”, un evento anual que tiene lugar en la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires. La actividad se realiza desde hace cuatro años de manera consecutiva, y se denomina “Manipulando la muerte (#MuerteCelular)”. La misma está destinada a alumnos que se encuentran cursando los últimos años de su formación media y consta de una parte teórica y otra práctica. En primer lugar, se explican diversos conceptos relacionados con la muerte en un contexto biológico: ¿en qué consiste el balance proliferación/muerte y qué ocurre si éste se desregula? ¿Qué son los radicales libres y qué daños pueden ocasionar sobre las biomoléculas esenciales en la vida celular? ¿Qué es el estrés oxidativo? ¿Qué son los antioxidantes? ¿Cuáles son los tipos de muerte celular mayormente descriptos en la naturaleza y cómo pueden estudiarse? ¿Puede cultivarse células de un organismo en el laboratorio? En cuanto a la experiencia práctica, los alumnos generan muerte celular por estrés oxidativo exponiendo a las células a peróxido de hidrógeno, para luego aprender a diferenciar entre las sanas y las muertas. Además, observan cómo se manipulan los cultivos celulares y se familiarizan con el uso del microscopio óptico. Esta experiencia ha sido bien recibida por parte de la comunidad educativa y ha despertado mayor interés en aquellos alumnos afines a estudiar carreras universitarias relacionadas con la salud y la ciencia. La buena predisposición de las partes intervinientes es fundamental para establecer una comunicación fluida, lo que permite no sólo despejar dudas sobre los conceptos expuestos sino que también ayuda a derribar algunos mitos sobre la labor de los científicos.Death is inherent to life. However, several cultural perspectives have influenced the death concept and thus it frequently receives a negative connotation. Considering that this process is, paradoxically, fundamental for life, we designed a science popularization activity in order to understand about death in a biological context. We are particularly interested in generating a debate about life and death in a biological context, to develop ideas and concepts around the definition of these natural events that is, even today, controversial. This activity is set by the Department of Biological Chemistry during the “Chemistry Week”, an annual outreach event organized by the Faculty of Exact and Natural Sciences, University of Buenos Aires. The experience that we called "Handling Death (#CellDeath)" has been planned for students in their latest high school years. It was performed for four consecutive years and consists in a combination of theory and practical skills. At first, several concepts related to death in a biological context were explained: What is the proliferation / death balance and what happens if it is deregulated? What are free radicals and which is the potential damage that can cause on the biomolecules essential for cell life? What is oxidative stress? What are antioxidants? What are the most described cell death types in nature and how can they be studied? Can cells be grown in the laboratory? In regard to the practical experience, the students are able to induce free radicals- induced damage (oxidative stress) and differentiate healthy from dead cells in a culture exposed to hydrogen peroxide. Moreover, they observe how to manipulate cell cultures and they use a microscope. This experience has been well received by the educational community, and aroused most interest in those students who planned to choose medicine or medical sciences careers. Participants’ good predisposition was essential to establish a fluid communication, allowing not only to clear up doubts about the concepts exposed but also to demolish some myths about scientists work.Fil: Alaimo, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Gorojod, Roxana Mayra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Porte Alcon, Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Biocompatibility analysis of high molecular weight chitosan obtained from Pleoticus muelleri shrimps: Evaluation in prokaryotic and eukaryotic cells

The search for the exploitation and recycling of biomaterials is increasing for reducing the use of non-renewable resources and minimizing environmental pollution caused by synthetic materials. In this context, Chitosan (CS) being a naturally occurring biopolymer becomes relevant. The aim of the present work was to explore the effects of High Molecular Weight CS (H-CS) from Argentinean shrimp's wastes in prokaryotic and eukaryotic in vitro cell cultures. Ultrastructure of H-CS was analysed by SEM and TEM. In vitro studies were performed in prokaryotic (Lactobacillus casei BL23) and eukaryotic (Caco-2, ARPE-19, EA.hy926 and 3T3-L1) culture cells. High performance microscopic techniques were applied to examine culture cells. No changes in morphology were found in any of the cell types. In addition, fluorescent-dyed H-CS revealed that eukaryotic cells could internalize it optimally. Viability was maintained and proliferation rate even increased for Caco-2, ARPE-19 and 3T3-L1 cells under H-CS treatment. Besides, viability was neither altered in L. casei nor in EA.hy926 cells after H-CS exposure. In conclusion, H-CS could be a suitable biopolymer to be exploited for biomedical or food industry applications.Fil: Di Santo, Mariana Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Alaimo, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Domínguez Rubio, Ana Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: de Matteo, Regina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Perez, Oscar Edgardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Chitosan-tripolyphosphate nanoparticles designed to encapsulate polyphenolic compounds for biomedical and pharmaceutical applications - A Review

Plant-based polyphenols are natural compounds, present in fruits and vegetables. During recent years, polyphenols have gained special attention due to their nutraceutical and pharmacological activities for the prevention and treatment of human diseases. Nevertheless, their photosensitivity and low bioavailability, rapid metabolism and short biological half-life represent the major limitations for their use, which could be overcome by polyphenols encapsulation (flavonoids and non-flavonoids) into chitosan (CS)-tripolyphosphate (TPP) based nanoparticles (NP). In this review, we particularly focused on the ionic gelation method for the NP design. This contribution exhaustively discusses and compares results of scientific reports published in the last decade referring to ionic gelation applied for the protection, controlled and site-directed delivery of polyphenols. As a consequence, CS-TPP NP would constitute true platforms to transport polyphenols, or a combination of them, to be used for the designing of a new generation of drugs or nutraceuticals.Fil: Di Santo, Mariana Carolina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: D' Antoni, Cecilia Luciana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Domínguez Rubio, Ana Paula. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Alaimo, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Perez, Oscar Edgardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Cellular Organelles Reorganization During Zika Virus Infection of Human Cells

Zika virus (ZIKV) is an enveloped positive stranded RNA virus belonging to the genus Flavivirus in the family Flaviviridae that emerged in recent decades causing pandemic outbreaks of human infections occasionally associated with severe neurological disorders in adults and newborns. The intracellular steps of flavivirus multiplication are associated to cellular membranes and their bound organelles leading to an extensive host cell reorganization. Importantly, the association of organelle dysfunction with diseases caused by several human viruses has been widely reported in recent studies. With the aim to increase the knowledge about the impact of ZIKV infection on the host cell functions, the present study was focused on the evaluation of the reorganization of three cell components, promyelocytic leukemia nuclear bodies (PML-NBs), mitochondria, and lipid droplets (LDs). Relevant human cell lines including neural progenitor cells (NPCs), hepatic Huh-7, and retinal pigment epithelial (RPE) cells were infected with the Argentina INEVH116141 ZIKV strain and the organelle alterations were studied by using fluorescent cell imaging analysis. Our results have shown that these three organelles are targeted and structurally modified during ZIKV infection. Considering the nuclear reorganization, the analysis by confocal microscopy of infected cells showed a significantly reduced number of PML-NBs in comparison to uninfected cells. Moreover, a mitochondrial morphodynamic perturbation with an increased fragmentation and the loss of mitochondrial membrane potential was observed in ZIKV infected RPE cells. Regarding lipid structures, a decrease in the number and volume of LDs was observed in ZIKV infected cells. Given the involvement of these organelles in host defense processes, the reported perturbations may be related to enhanced virus replication through protection from innate immunity. The understanding of the cellular remodeling will enable the design of new host-targeted antiviral strategies.Fil: Garcia, Cybele. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vázquez, Cecilia Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Giovannoni, Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Russo, Constanza A.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Cordo, Sandra Myriam. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Alaimo, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Damonte, Elsa Beatriz. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentin

Oxidative stress damage circumscribed to the central temporal retinal pigment epithelium in early experimental non-exudative age-related macular degeneration

Non-exudative age-related macular degeneration (NE-AMD) represents the leading cause of blindness in the elderly. The macular retinal pigment epithelium (RPE) lies in a high oxidative environment because its high metabolic demand, mitochondria concentration, reactive oxygen species levels, and macular blood flow. It has been suggested that oxidative stress-induced damage to the RPE plays a key role in NE-AMD pathogenesis. The fact that the disease limits to the macular region raises the question as to why this area is particularly susceptible. We have developed a NE-AMD model induced by superior cervical ganglionectomy (SCGx) in C57BL/6J mice, which reproduces the disease hallmarks exclusively circumscribed to the temporal region of the RPE/outer retina. The aim of this work was analyzing RPE regional differences that could explain AMD localized susceptibility. Lower melanin content, thicker basal infoldings, higher mitochondrial mass, and higher levels of antioxidant enzymes, were found in the temporal RPE compared with the nasal region. Moreover, SCGx induced a decrease in the antioxidant system, and in mitochondria mass, as well as an increase in mitochondria superoxide, lipid peroxidation products, nuclear Nrf2 and heme oxygenase-1 levels, and in the occurrence of damaged mitochondria exclusively at the temporal RPE. These findings suggest that despite the well-known differences between the human and mouse retina, it might not be NE-AMD pathophysiology which conditions the localization of the disease, but the macular RPE histologic and metabolic specific attributes that make it more susceptible to choroid alterations leading initially to a localized RPE dysfunction/damage, and secondarily to macular degeneration.Fil: Dieguez, Hernán. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Romeo, Horacio Eduardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Biomédicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Biomédicas; ArgentinaFil: Alaimo, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: González Fleitas, María Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Aranda, Marcos Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Rosenstein, Ruth Estela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Dorfman, Damián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; Argentin

Glial alterations from early to late stages in a model of Alzheimer´s disease: evidence of autophagy involvement in Aβ internalization

Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disease without effective therapy. Brain amyloid deposits are classical histopathological hallmarks that generate an inflammatory reaction affecting neuronal and glial function. The identification of early cell responses and of brain areas involved could help to design new successful treatments. Hence, we studied early alterations of hippocampal glia and their progression during the neuropathology in PDAPP-J20 transgenic mice, AD model, at 3, 9, and 15 months (m) of age. At 3 m, before deposits formation, microglial Iba1+ cells from transgenic mice already exhibited signs of activation and larger soma size in the hilus, alterations appearing later on stratum radiatum. Iba1 immunohistochemistry revealed increased cell density and immunoreactive area in PDAPP mice from 9 m onward selectively in the hilus, in coincidence with prominent amyloid Congo red + deposition. At pre-plaque stages, GFAP+ astroglia showed density alterations while, at an advanced age, the presence of deposits was associated with important glial volume changes and apparently being intimately involved in amyloid degradation. Astrocytes around plaques were strongly labeled for LC3 until 15 m in Tg mice, suggestive of increased autophagic flux. Moreover, β-Amyloid fibrils internalization by astrocytes in in vitro conditions was dependent on autophagy. Co-localization of Iba1 with ubiquitin or p62 was exclusively found in microglia contacting deposits from 9 m onward, suggesting torpid autophagy. Our work characterizes glial changes at early stages of the disease in PDAPP-J20 mice, focusing on the hilus as an especially susceptible hippocampal subfield, and provides evidence that glial autophagy could play a role in amyloid processing at advanced stagesFil: Pomilio, Carlos Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Pavía, Patricio Roberto. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); ArgentinaFil: Gorojod, Roxana Mayra. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Vinuesa, María Angeles. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Fisiología, Biología Molecular y Neurociencias; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Alaimo, Agustina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Galván, María Verónica. University Of Texas; Estados UnidosFil: Kotler, Monica Lidia. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Beauquis, Juan. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); ArgentinaFil: Saravia, Flavia Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental (i); Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentin

Galectin-1 improves cognition and reduces amyloid-β deposits in an animal model of Alzheimer's disease possibly by modulating microglia phenotype and increasing Aβ clearance

Alzheimer's disease (AD) is the most common form of dementia associated with an imbalanced production and clearance of amyloid-β peptides (Aβ). Amyloid deposition and neuroinflammation are recognized hallmarks in AD, affecting mainly brain cortex and hippocampus, in addition to microvascular alterations and dysfunction of the blood-brain barrier (BBB). The glycan-binding protein galectin-1 (Gal1) modulates immune and endothelial cells in nervous system compartments, where a neuroprotective role was proposed in autoimmune encephalomyelitis. We study the impact of Gal1 on the cognitive and histopathological state of AD mice. We administered Gal1 (9 i.p. injections of 100 ug/dose) or vehicle during 3 weeks to 12 months-old PDAPPJ20 transgenic mice, or non-transgenic controls. The Gal1 treated group significantly improved cognitive response in the Novel Object Location Recognition test (p < 0.05). Amyloid+ area in the hippocampus was decreased by 53,5%. Microglia is actively involved in Aβ phagocytosis. Gal1 treatment induced a reduction in the microglial activation score employing morphological analysis in the dentate gyrus. The integrity of the BBB is essential to Aβ clearance via the glymphatic system but could be altered by perivascular Aβ deposits-mostly Aβ1–40. Using tomato lectin to label the hippocampal vasculature coupled with immunofluorescence against Aβ peptides, we found a 30% decrease of perivascular Aβ (p < 0.05) in Gal1 treated mice, without affecting vascular density, which could indicate augmented clearance. We are currently working to determine mice BBB integrity employing Evans Blue intravenous injections and exploring its permeability to cerebral parenchyma, and using an in vitro BBB model to determine whether Aβ1–40 alters it at non toxic concentrations. Human brain microvascular endothelial cells on a transwell membrane are used, monitored by Transendothelial Electrical Resistance (TEER) and permeability essays. We are also investigating possible protective effects of Gal1 on barrier's integrity.Fil: Presa, Jessica Lorena. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Pomilio, Carlos Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Vinuesa, María Angeles. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Bentivegna, Melisa Inés María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Alaimo, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; ArgentinaFil: Gregosa Merlino, Amal Patricio. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Beauquis, Juan. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Kwang, Sik Kim. University Johns Hopkins; Estados UnidosFil: Rabinovich, Gabriel Adrián. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaFil: Saravia, Flavia Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Instituto de Biología y Medicina Experimental. Fundación de Instituto de Biología y Medicina Experimental. Instituto de Biología y Medicina Experimental; ArgentinaThe 10th International Brain Research Organization (IBRO) World Congress of NeuroscienceDaeguCorea del SurInternational Brain Research OrganizationKorea Brain Research InstituteThe Korean Society for Brain and Neural Science

Manganese-induced neurotoxicity. Apoptotic death pathways and mitochondrial dynamics role

El Manganismo es un desorden neurológico originado por exposición crónica al manganeso (Mn) que presenta características clínicas y vías de señales similares a las de la enfermedad de Parkinson Idiopático (EPI). El Mn se acumula preferentemente en los ganglios basales y en particular, en las mitocondrias de los astrocitos. Estas organelas son dinámicas y de morfología variable como resultado del balance entre eventos de fusión y fisión mitocondrial, el cual está alterado en varias enfermedades neurodegenerativas. En el presente trabajo, se estudiaron las cascadas de señalización molecular implicadas en la muerte celular inducida por Mn, con particular énfasis en el rol de la dinámica mitocondrial. Los estudios in vitro realizados en la línea C6 de astrocitoma de rata indicaron que el Mn indujo muerte celular apoptótica dependiente de caspasas con participación de las Vías Extrínseca e Intrínseca, la cual estuvo mediada por la generación de especies reactivas de oxígeno. Aún más, el Mn promovió la fragmentación exacerbada de las redes mitocondriales y disturbios en los niveles de expresión de las proteínas de fusión y fisión Opa-1 y Drp-1, generando un desequilibrio hacia éste último evento, lo cual contribuyó a la muerte celular. Por otra parte, estudios in vivo realizados en ratas expuestas a Mn indicaron la presencia de lesiones en el tejido estriatal y de alteraciones en los niveles de expresión de las proteínas reguladoras de la dinámica mitocondrial. En conjunto, nuestros resultados contribuyen al esclarecimiento de los mecanismos moleculares participantes en la apoptosis inducida por Mn y demuestran por primera vez que las proteínas Opa-1 y Drp-1 juegan roles protagónicos en la ejecución de la vía apoptótica mitocondrial.Manganism is a neurological disorder caused by chronic exposure to Mn, closely resembling Idiophatic Parkinson´s Disease (IPD) at both clinical characteristics and molecular signaling pathways. Mn accumulates predominantly in the basal ganglia, particularly in the mitochondria of astrocytes. These are dynamic organelles which morphology is variable as a result of a delicate equilibrium between mitochondrial fission and fusion events. This balance is known to be altered in neurodegenerative diseases. In this research, we studied the molecular signaling pathways involved in Mn-induced cell death, with special focus on the role of mitochondrial fusion and fission proteins. In vitro studies conducted in rat astrocytoma C6 cells demonstrated that Mn induced cell death by caspase-dependent apoptosis mediated by ROS. A detailed analysis of signaling pathways showed the involvement of the Extrinsic and Intrinsic pathways. Moreover, Mn induced exacerbated mitochondrial network fragmentation and disturbances in the expression levels of fusion and fission proteins, Opa-1 and Drp-1, shifting the balance towards to the fragmentation event and contributing to cell death. Furthermore, in vivo studies conducted in rats exposed to Mn showed that Mn produce lesions in the striatal tissue and alterations in mitochondrial dynamics regulatory proteins. Taking together, these findings contribute to a deeper elucidation of the molecular signaling mechanisms underlying Mn-induced apoptosis and demonstrate for the first time that Opa-1 and Drp-1 are central protagonists in the execution of mitocondrial apoptotic pathway.Fil:Alaimo, Agustina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

The extrinsic and intrinsic apoptotic pathways are involved in manganese toxicity in rat astrocytoma C6 cells

Manganese (Mn) is a trace element known to be essential for maintaining the proper function and regulation of many biochemical and cellular reactions. However, chronic exposure to high levels of Mn in occupational or environmental settings can lead to its accumulation in the brain resulting in a degenerative brain disorder referred to as Manganism. Astrocytes are the main Mn store in the central nervous system and several lines of evidence implicate these cells as major players in the role of Manganism development. In the present study, we employed rat astrocytoma C6 cells as a sensitive experimental model for investigating molecular mechanisms involved in Mn neurotoxicity. Our results show that C6 cells undergo reactive oxygen species-mediated apoptotic cell death involving caspase-8 and mitochondrial-mediated pathways in response to Mn. Exposed cells exhibit typical apoptotic features, such as chromatin condensation, cell shrinkage, membrane blebbing, caspase-3 activation and caspase-specific cleavage of the endogenous substrate poly (ADP-ribose) polymerase. Participation of the caspase-8 dependent pathway was assessed by increased levels of FasL, caspase-8 activation and Bid cleavage. The involvement of the mitochondrial pathway was demonstrated by the disruption of the mitochondrial membrane potential, the opening of the mitochondrial permeability transition pore, cytochrome c release, caspase-9 activation and the increased mitochondrial levels of the pro-apoptotic Bcl-2 family proteins. In addition, our data also shows for the first time that mitochondrial fragmentation plays a relevant role in Mn-induced apoptosis. Taking together, these findings contribute to a deeper elucidation of the molecular signaling mechanisms underlying Mn-induced apoptosis. © 2011 Elsevier B.V. All rights reserved.Fil: Alaimo, Agustina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Gorojod, Roxana Mayra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Kotler, Monica Lidia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Biológica; Argentin