TLR 2 and 4 responsiveness from isolated peripheral blood mononuclear cells from rats and humans as potential chronic pain biomarkers

Background: Chronic pain patients have increased peripheral blood mononuclear cell Interkeukin-1β production following TLR2 and TLR4 simulation. Here we have used a human-to-rat and rat-to-human approach to further investigate whether peripheral blood immune responses to TLR agonists might be suitable for development as possible systems biomarkers of chronic pain in humans. Methods and Results: Study 1: using a graded model of chronic constriction injury in rats, behavioral allodynia was assessed followed by in vitro quantification of TLR2 and TLR4 agonist-induced stimulation of IL-1β release by PBMCs and spinal cord tissues (n = 42; 6 rats per group). Statistical models were subsequently developed using the IL-1β responses, which distinguished the pain/no pain states and predicted the degree of allodynia. Study 2: the rat-derived statistical models were tested to assess their predictive utility in determining the pain status of a published human cohort that consists of a heterogeneous clinical pain population (n = 19) and a pain-free population (n = 11). The predictive ability of one of the rat models was able to distinguish pain patients from controls with a ROC AUC of 0.94. The rat model was used to predict the presence of pain in a new chronic pain cohort and was able to accurately predict the presence of pain in 28 out of the 34 chronic pain participants. Conclusions: These clinical findings confirm our previous discoveries of the involvement of the peripheral immune system in chronic pain. Given that these findings are reflected in the prospective graded rat data, it suggests that the TLR response from peripheral blood and spinal cord were related to pain and these clinical findings do indeed act as system biomarkers for the chronic pain state. Hence, they provide additional impetus to the neuroimmune interaction to be a drug target for chronic pain.Yuen H. Kwok, Jonathan Tuke, Lauren L. Nicotra, Peter M. Grace, Paul E. Rolan, Mark R. Hutchinso

Modulation of COUP-TF Expression in a Cnidarian by Ectopic Wnt Signalling and Allorecognition

COUP transcription factors are required for the regulation of gene expression underlying development, differentiation, and homeostasis. They have an evolutionarily conserved function, being a known marker for neurogenesis from cnidarians to vertebrates. A homologue of this gene was shown previously to be a neuronal and nematocyte differentiation marker in Hydra. However, COUP-TFs had not previously been studied in a colonial cnidarian.We cloned a COUP-TF homologue from the colonial marine cnidarian Hydractinia echinata. Expression of the gene was analysed during normal development, allorecognition events and ectopic Wnt activation, using in situ hybridisation and quantitative PCR. During normal Hydractinia development, the gene was first expressed in post-gastrula stages. It was undetectable in larvae, and its mRNA was present again in putative differentiating neurons and nematocytes in post-metamorphic stages. Global activation of canonical Wnt signalling in adult animals resulted in the upregulation of COUP-TF. We also monitored a strong COUP-TF upregulation in stolons undergoing allogeneic interactions. COUP-TF mRNA was most concentrated in the tissues that contacted allogeneic, non-self tissues, and decreased in a gradient away from the contact area. Interestingly, the gene was transiently upregulated during initial contact of self stolons, but dissipated rapidly following self recognition, while in non-self contacts high expression levels were maintained.We conclude that COUP-TF is likely involved in neuronal/nematocyte differentiation in a variety of contexts. This has now been shown to include allorecognition, where COUP-TF is thought to have been co-opted to mediate allorejection by recruiting stinging cells that are the effectors of cytotoxic rejection of allogeneic tissue. Our findings that Wnt activation upregulates COUP-TF expression suggests that Wnts' role in neuronal differentiation could be mediated through COUP-TF

Ligand engagement of Toll-like receptors regulates their expression in cortical microglia and astrocytes

BACKGROUND: Toll-like receptor (TLR) activation on microglia and astrocytes are key elements in neuroinflammation which accompanies a number of neurological disorders. While TLR activation on glia is well-established to up-regulate pro-inflammatory mediator expression, much less is known about how ligand engagement of one TLR may affect expression of other TLRs on microglia and astrocytes. METHODS: In the present study, we evaluated the effects of agonists for TLR2 (zymosan), TLR3 (polyinosinic-polycytidylic acid (poly(I:C)), a synthetic analogue of double-stranded RNA) and TLR4 (lipopolysaccaride (LPS)) in influencing expression of their cognate receptor as well as that of the other TLRs in cultures of rat cortical purified microglia (>99.5 %) and nominally microglia-free astrocytes. Elimination of residual microglia (a common contaminant of astrocyte cultures) was achieved by incubation with the lysosomotropic agent L-leucyl-L-leucine methyl ester (L-LME). RESULTS: Flow cytometric analysis confirmed the purity (essentially 100 %) of the obtained microglia, and up to 5 % microglia contamination of astrocytes. L-LME treatment effectively removed microglia from the latter (real-time polymerase chain reaction). The three TLR ligands robustly up-regulated gene expression for pro-inflammatory markers (interleukin-1 and interleukin-6, tumor necrosis factor) in microglia and enriched, but not purified, astrocytes, confirming cellular functionality. LPS, zymosan and poly(I:C) all down-regulated TLR4 messenger RNA (mRNA) and up-regulated TLR2 mRNA at 6 and 24 h. In spite of their inability to elaborate pro-inflammatory mediator output, the nominally microglia-free astrocytes (>99 % purity) also showed similar behaviours to those of microglia, as well as changes in TLR3 gene expression. LPS interaction with TLR4 activates downstream mitogen-activated protein kinase and nuclear factor-κB signalling pathways and subsequently causes inflammatory mediator production. The effects of LPS on TLR2 mRNA in both cell populations were antagonized by a nuclear factor-κB inhibitor. CONCLUSIONS: TLR2 and TLR4 activation in particular, in concert with microglia and astrocytes, comprise key elements in the initiation and maintenance of neuropathic pain. The finding that both homologous (zymosan) and heterologous (LPS, poly(I:C)) TLR ligands are capable of regulating TLR2 gene expression, in particular, may have important implications in understanding the relative contributions of different TLRs in neurological disorders associated with neuroinflammation

Withanolides and related steroids

Since the isolation of the first withanolides in the mid-1960s, over 600 new members of this group of compounds have been described, with most from genera of the plant family Solanaceae. The basic structure of withaferin A, a C28 ergostane with a modified side chain forming a δ-lactone between carbons 22 and 26, was considered for many years the basic template for the withanolides. Nowadays, a considerable number of related structures are also considered part of the withanolide class; among them are those containing γ-lactones in the side chain that have come to be at least as common as the δ-lactones. The reduced versions (γ and δ-lactols) are also known. Further structural variations include modified skeletons (including C27 compounds), aromatic rings and additional rings, which may coexist in a single plant species. Seasonal and geographical variations have also been described in the concentration levels and types of withanolides that may occur, especially in the Jaborosa and Salpichroa genera, and biogenetic relationships among those withanolides may be inferred from the structural variations detected. Withania is the parent genus of the withanolides and a special section is devoted to the new structures isolated from species in this genus. Following this, all other new structures are grouped by structural types. Many withanolides have shown a variety of interesting biological activities ranging from antitumor, cytotoxic and potential cancer chemopreventive effects, to feeding deterrence for several insects as well as selective phytotoxicity towards monocotyledoneous and dicotyledoneous species. Trypanocidal, leishmanicidal, antibacterial, and antifungal activities have also been reported. A comprehensive description of the different activities and their significance has been included in this chapter. The final section is devoted to chemotaxonomic implications of withanolide distribution within the Solanaceae. Overall, this chapter covers the advances in the chemistry and biology of withanolides over the last 16 years.Fil: Misico, Rosana Isabel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Orgánica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad de Microanálisis y Métodos Físicos Aplicados a la Química Orgánica (i); ArgentinaFil: Nicotra, V.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (p); Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; ArgentinaFil: Oberti, Juan Carlos María. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (p); Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Orgánica; ArgentinaFil: Barboza, Gloria Estela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Instituto Multidisciplinario de Biología Vegetal (p); Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Farmacia; ArgentinaFil: Gil, Roberto Ricardo. University Of Carnegie Mellon; Estados UnidosFil: Burton, Gerardo. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Orgánica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Unidad de Microanálisis y Métodos Físicos Aplicados a la Química Orgánica (i); Argentin

Caratterizzazione di alcuni siti della rete accelerometrica nazionale al fine di individuare la risposta sismica locale

Le indagini geotecniche finalizzate alla stima della risposta sismica locale si limitano molto spesso ai primi 30 m di profondità, valore che è diventato uno standard per la classificazione delle caratteristiche di un sito. Negli anni ’90 Borcherdt (1994) e Martin e Dobry (1994) suggerirono 30 m come la profondità standard di indagine per la verifica delle strutture. Boore et al. (1993, 1994, 1997) e Boore e Joyner (1997) basarono le regressioni per il calcolo delle leggi predittive del moto del suolo sullo stesso parametro. Nel 1997 negli Stati Uniti il National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP) nella stesura delle norme tecniche per le costruzioni in zona sismica (FEMA, 1997) utilizza per la prima volta il parametro Vs30 come indice per la classificazione dei suoli, con lo scopo di definirne l’amplificazione. Le norme tecniche per le costruzioni in zona sismica della comunità Europea, EC8 (ENV, 1998) ente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le VS,30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. raccomandano lo stesso parametro per suddividere i terreni, anche se le classi differiscono in parte dalla classificazione NEHRP. Infine, anche in Italia, le Norme Tecniche per le Costruzioni (Normative Tecniche per le Costruzioni, Gazzetta Ufficiale del 14/01/2008) adottano la stessa suddivisione dei terreni adottata dall’EC8.L’attendibilità della velocità delle onde di taglio nei primi 30 m (VS,30) come estimatore della risposta sismica di un sito, in termini di frequenza e amplificazione, è tuttavia molto discussa.Innanzitutto il parametro è stato ricavato unicamente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le Vs30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. I valori risultano effettivamente molto dispersi, ma questo risultato può essere spiegato col fatto che non tutte le classi di sito hanno frequenza di risonanza compreso in questo intervallo di frequenza. Perciò per alcuni siti la media è stata calcolata nell’intorno della frequenza di risonanza (sulle amplificazioni massime), mentre per altri è stata calcolata sulle armoniche superiori, che hanno ampiezze minori. Lavori eseguiti con dati provenienti da altre regioni sottolineano come le Vs30 non siano buoni estimatori per la predizione di amplificazioni in bacini profondi (Park & Hashash, 2004), per la stima delle amplificazioni in altre regioni (Stewart et al., 2003) o in presenza di inversioni di velocità (Di Giacomo et al., 2005). Uno studio recente, eseguito su dati giapponesi (Zhao et al., 2006) si è evitato l’uso della Vs30 perché strati spessi di terreno rigido posti sopra il substrato roccioso amplificano il moto di lungo periodo, mentre gli strati sottili e soffici tendono ad amplificare il moto di corto periodo: ciò significa che la VS,30 non può rappresentare il periodo predominante del sito, dato che si basa solo sugli strati superficiali. Secondo Mucciarelli e Gallipoli (2006) il confronto tra l’amplificazione sismica al sito e la Vs30 mostra che quest’ultimo parametro non è adeguato per spiegare gli effetti di sito osservati in Italia a causa delle situazioni geologiche particolari che sono diffuse nel nostro paese. La figura 1.2 mostra la distribuzione dell’ampiezza rispetto alla classe di sito, in cui si vede che le classi sono mal discriminate e le mediane delle classi A e B (indicate dalla linea nera) sono uguali. È però necessario notare che questo grafico è stato costruito utilizzando le ampiezze ricavate col metodo dei rapporti spettrali H/V, ma in letteratura (Bard, 1999) è dimostrato che tali rapporti spettrali permettono di stimare la frequenza di risonanza, ma falliscono nella stima del valore di amplificazione. In particolare la Vs30 sottostima gli effetti locali ai siti con inversione di velocità e li sovrastima in siti con bacini profondi. La Vs30 sembra fornire dei buoni risultati solo in siti che abbiano un profilo di velocità monotono, crescente con la profondità e un forte contrasto di impedenza nella prima decina di metri. Questo studio si propone di verificare l’attendibilità della velocità delle onde di taglio valutate nei primi 30 m come estimatore della risposta sismica di un sito. Per questo scopo sono state selezionate 45 stazioni della Rete Accelerometrica Nazionale, di cui si conoscono i profili stratigrafici e i profili di velocità delle onde di taglio e di compressione. Inoltre sono state raccolte le registrazioni strong motion relative ai terremoti registrati da queste stazioni. Gli effetti di sito sono stati valutati in due modi: · Le registrazioni sono state utilizzate per calcolare i rapporti spettrali H/V per ricavare la frequenza fondamentale propria di ciascun sito (f0) e il relativo valore di amplificazione; · I profili di velocità delle onde di taglio sono serviti per ricavare il modello teorico monodimensionale per il calcolo della funzione di trasferimento del sito, eseguito per mezzo del modello proposto da Haskell e Thomson (Haskell, 1953, Thomson 1950), da cui ricavare la f0 e l’amplificazione. I valori ottenuti con i due metodi sono stati poi confrontati per verificare la congruenza dei risultati. I profili di velocità hanno permesso di classificare le stazioni utilizzando la velocità media delle onde di taglio nei primi 30 m (Vs30), secondo la normativa italiana. I risultati ottenuti dalla valutazione della risposta di ciascun sito, espressi in termini di frequenza fondamentale e amplificazione, sono stati correlati con la rispettiva classe di sito per verificare l’attendibilità del parametro delle Vs30 come estimatore degli effetti di sito

AusTraits, a curated plant trait database for the Australian flora

We introduce the AusTraits database - a compilation of values of plant traits for taxa in the Australian flora (hereafter AusTraits). AusTraits synthesises data on 448 traits across 28,640 taxa from field campaigns, published literature, taxonomic monographs, and individual taxon descriptions. Traits vary in scope from physiological measures of performance (e.g. photosynthetic gas exchange, water-use efficiency) to morphological attributes (e.g. leaf area, seed mass, plant height) which link to aspects of ecological variation. AusTraits contains curated and harmonised individual- and species-level measurements coupled to, where available, contextual information on site properties and experimental conditions. This article provides information on version 3.0.2 of AusTraits which contains data for 997,808 trait-by-taxon combinations. We envision AusTraits as an ongoing collaborative initiative for easily archiving and sharing trait data, which also provides a template for other national or regional initiatives globally to fill persistent gaps in trait knowledge