Do We Know Our Brain? A Challenge of Senses

One of the most important challenges of the current scientists is to bring their knowledge, methods, procedures, and results to the society. Education is a main resource that students have to shape their future. So, it is fundamental to create bridges between science and education, through new forms of science divulgation. The objective of this BAW project was to improve students? knowledge about the brain functioning, brain protection, and also how tobecome neuroscientist in Argentina. For that purpose, during Brain Awareness Week (BAW) in March 2018, we visited three secondary schools located in Misiones province: Instituto Roque Gonza´lez (Posadas), Instituto Madre de laMisericordia (Posadas), and Escuela Provincial de Educacion Técnica (E.P.E.T.) N° 50 (Leandro N. Alem). We developed the project through guide questions, group games, sense tests, and a final talk with a total of more than 200 students.We focused on the participation of the students: They were able to experience themselves and many questions arose during the talks, which were very dynamic and varied among the different schools. Children, together with the professors and school directors, enjoyed and took advantage of the opportunity of having neuroscientists in the schools. Teachers repeatedly thanked us for bringing our research and knowledge to very distant provinces like Misiones.This work was supported by grants of SAN (BAW); Transportes Rio Uruguay; E.P.E.T. N° 50 and G. Rosciszewski family.Fil: Rosciszewski, Gerardo Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Murta, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Cadena, María Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Cieri, María Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Ramos, Alberto Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaXXXIII Reunión Anual de la Sociedad Argentina de Investigación en NeurocienciasCórdobaArgentinaSociedad Argentina de Investigación en Neurociencia

Isolation and Characterization of Ischemia-Derived Astrocytes (IDAs) with Ability to Transactivate Quiescent Astrocytes

Reactive gliosis involving activation and proliferation of astrocytes and microglia, is a widespread but largely complex and graded glial response to brain injury. Astroglial population has a previously underestimated high heterogeneity with cells differing in their morphology, gene expression profile, and response to injury. Here, we identified a subset of reactive astrocytes isolated from brain focal ischemic lesions that show several atypical characteristics. Ischemia-derived astrocytes (IDAs) were isolated from early ischemic penumbra and core. IDA did not originate from myeloid precursors, butrather from pre-existing local progenitors. Isolated IDA markedly differ from primary astrocytes, as they proliferate in vitro with high cell division rate, show increased migratory ability, have reduced replicative senescence and grow in the presence of macrophages within the limits imposed by the glial scar. Remarkably, IDA produce a conditioned medium that strongly induced activation on quiescent primary astrocytes and potentiated the neuronal death triggered by oxygen-glucose deprivation. When re-implanted into normal rat brains, eGFP-IDA migrated around the injection site and induced focal reactive gliosis. Inhibition of gamma secretases or culture on quiescent primary astrocytes monolayers facilitated IDA differentiation to astrocytes. We propose that IDA represent an undifferentiated, pro-inflammatory, highly replicative and migratory astroglial subtype emerging from the ischemic microenvironment that may contribute to the expansion of reactive gliosis.Fil: Villarreal, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Rosciszewski, Gerardo Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Murta, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Cadena, María Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Usach, Vanina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; ArgentinaFil: Dodes Traian, Martín Miguel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; ArgentinaFil: Setton, Clara Patricia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica; ArgentinaFil: Barbeito, Osvaldo Luis. Instituto Pasteur de Montevideo; UruguayFil: Ramos, Alberto Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentin

Detrimental Effects of HMGB-1 Require Microglial-Astroglial Interaction: Implications for the Status Epilepticus -Induced Neuroinflammation

Temporal Lobe Epilepsy (TLE) is the most common form of human epilepsy and available treatments with antiepileptic drugs are not disease-modifying therapies. The neuroinflammation, neuronal death and exacerbated plasticity that occur during the silent period, following the initial precipitating event (IPE), seem to be crucial for epileptogenesis. Damage Associated Molecular Patterns (DAMP) such as HMGB-1, are released early during this period concomitantly with a phenomenon of reactive gliosis and neurodegeneration. Here, using a combination of primary neuronal and glial cell cultures, we show that exposure to HMGB-1 induces dendrite loss and neurodegeneration in a glial-dependent manner. In glial cells, loss of function studies showed that HMGB-1 exposure induces NF-κB activation by engaging a signaling pathway that involves TLR2, TLR4, and RAGE. In the absence of glial cells, HMGB-1 failed to induce neurodegeneration of primary cultured cortical neurons. Moreover, purified astrocytes were unable to fully respond to HMGB-1 with NF-κB activation and required microglial cooperation. In agreement, in vivo HMGB-1 blockage with glycyrrhizin, immediately after pilocarpine-induced status epilepticus (SE), reduced neuronal degeneration, reactive astrogliosis and microgliosis in the long term. We conclude that microglial-astroglial cooperation is required for astrocytes to respond to HMGB-1 and to induce neurodegeneration. Disruption of this HMGB-1 mediated signaling pathway shows beneficial effects by reducing neuroinflammation and neurodegeneration after SE. Thus, early treatment strategies during the latency period aimed at blocking downstream signaling pathways activated by HMGB-1 are likely to have a significant effect in the neuroinflammation and neurodegeneration that are proposed as key factors in epileptogenesis.Fil: Rosciszewski, Gerardo Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Cadena, María Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Auzmendi, Jerónimo Andrés. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Cieri, María Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Lukin, Jeronimo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Rossi, Alicia Raquel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Murta, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Villarreal, Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Reines, Analia Gabriela. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; ArgentinaFil: Gomes, Flávia C. A.. Universidade Federal do Rio de Janeiro; BrasilFil: Ramos, Alberto Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentin

La participación de los receptores Toll-like en la inducción de la gliosis reactiva y la neuroinflamación luego de la isquemia cerebral

Stroke is the third leading cause of death in the world and is considered the leading cause of disability in adults. There are two types: ischemic and hemorrhagic, with the majority being ischemic.\nIn this thesis was studiedthe participation of Toll-like receptor (TLR) receptors in reactive gliosis and astroglial conversion to the proinflammatory phenotype that induces neurodegeneration. Using paradigms of gain and loss of function in vitro and in vivo we could establish that TLR4 increases its expression in glial cells (astrocytes and microglia) after induced cerebral ischemia in vivo in experimental models in rodents or after an exposure to deprivation of oxygen and glucose in vitro. Overexpression of TLR4 facilitates the conversion of astrocytes to the proinflammatory phenotype that induces neurodegeneration when TLR ligands are available, with NF-?B being the end effector of the pathway.\nOur experiments showed that both a PAMP such as LPS or a DAMP as the HMGB-1 molecule, released from cells in necrosis, act as activator of this signaling, although HMGB-1 shows ability to activate other molecular pattern receptors such as TLR2 and RAGE and shows some synaptogenic capacity on neurons in vitro. Finally, the in vivo application of a chemical inhibitor of NF-?B activation, sulfasalazine, modulates reactive gliosis, decreases neurodegeneration and alters the formation of the glial scar in animals subjected to experimental cerebral ischemia.\nBased on our results, we propose that TLR4 participates in the glial conversion to the proinflammatory-neurodegenerative phenotype by activating NF-?B. This cascade offers several control points that could be explored for the development of strategies to reduce neuroinflammation after cerebral ischemia.Fil: Rosciszewski, Gerardo Ariel. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Buenos Aires, ArgentinaEl Stroke, ataque cerebral o accidente cerebrovascular (AC) es la tercera causa demuerteen el mundo y se considera la primera causa de discapacidaden adultos. Hay dos tipos de AC: isquémicos y hemorrágicos, siendo la mayor parte de los AC de tipo isquémicos. \nEn este trabajo de tesis se estudió la participación de los receptores de la inmunidad innata tipo Toll (Toll-like receptor, TLR) en la gliosis reactiva y en la conversión astroglial hacia el fenotipo proinflamatorio que induce neurodegeneración. Utilizando paradigmas de ganancia y pérdida de función in vitro e in vivopudimos establecer queTLR4 aumenta su expresión en células gliales (astrocitos y microglía) luego de inducida la isquemia cerebralin vivo en modelos experimentales en roedores o bien luego de una exposición a deprivación de oxígeno y glucosa in vitro. La sobreexpresión de TLR4 facilita la conversión de los astrocitos al fenotipo proinflamatorio que induce neurodegeneración cuando están disponibles los ligandos de TLR, siendo NF-?B el efector final de la vía. \nNuestros experimentos mostraron que tanto un PAMP como el LPS o DAMP como la molécula HMGB-1, liberada de células en necrosis, actúan como activadores de esta señalización, aunque HMGB-1 muestra capacidad de activar otros receptores de patrones moleculares como TLR2 y RAGE y muestra cierta capacidad sinaptogénica sobre neuronas in vitro. Finalmente, la aplicación in vivo de un inhibidor químico de la activación deNF-?B, sulfasalazina, modula la gliosis reactiva, disminuye la neurodegeneración y altera la formación de la cicatriz glial en animales sometidos a isquemia cerebral experimental. \nEn función de nuestros resultados proponemos que TLR4 participa en la conversión glial al fenotipo proinflamatorio-neurodegenerativo activando NF-?B. Esta cascada ofrece varios puntos de control que podrían ser explorados para el desarrollo de estrategias de reducción de la neuroinflamación luego de la isquemia cerebral

Toll-Like Receptor 4 (TLR4) and Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells-2 (TREM-2) Activation Balance Astrocyte Polarization into a Proinflammatory Phenotype

Astrocytes react to brain injury with a generic response known as reactive gliosis, which involves activation of multiple intracellular pathways including several that may be beneficial for neuronal survival. However, by unknown mechanisms, reactive astrocytes can polarize into a proinflammatory phenotype that induces neurodegeneration. In order to study reactive gliosis and astroglial polarization into a proinflammatory phenotype, we used cortical devascularization-induced brain ischemia in Wistar rats and primary astroglial cell cultures exposed to oxygen-glucose deprivation (OGD). We analyzed the profile of TLR4 expression and the consequences of its activation by gain- and loss-of-function studies, and the effects produced by the activation of triggering receptor expressed on myeloid cells-2 (TREM-2), a negative regulator of TLR4 signaling. Both OGD exposure on primary astroglial cell cultures and cortical devascularization brain ischemia in rats induced TLR4 expression in astrocytes. In vivo, astroglial TLR4 expression was specifically observed in the ischemic penumbra surrounding necrotic core. Functional studies showed that OGD increased the astroglial response to the TLR4 agonist lipopolysaccharide (LPS), and conversely, TLR4 knockout primary astrocytes had impaired nuclear factor kappa-B (NF-κB) activation when exposed to LPS. In gain-of-function studies, plasmid-mediated TLR4 over-expression exacerbated astroglial response to LPS as shown by sustained NF-κB activation and increased expression of proinflammatory cytokines IL-1β and TNFα. TREM-2 expression, although present in naïve primary astrocytes, was induced by OGD, LPS, or high-mobility group box 1 protein (HMGB-1) exposure. TREM-2 activation by antibody cross-linking or the overexpression of TREM-2 intracellular adaptor, DAP12, partially suppressed LPS-induced NF-κB activation in purified astrocytic cultures. In vivo, TREM-2 expression was observed in macrophages and astrocytes located in the ischemic penumbra. While TREM-2+ macrophages were abundant at 3 days post-lesion (DPL) in the ischemic core, TREM-2+ astrocytes persisted in the penumbra until 14DPL. This study demonstrates that TLR4 expression increases astroglial sensitivity to ligands facilitating astrocyte conversion towards a proinflammatory phenotype, and that astroglial TREM-2 modulates this response reducing the downstream NF-κB activation. Therefore, the availability of TLR4 and TREM-2 ligands in the ischemic environment may control proinflammatory astroglial conversion to the neurodegenerative phenotype.Fil: Rosciszewski, Gerardo Ariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina; ArgentinaFil: Cadena, María Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina; ArgentinaFil: Murta, Verónica. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina; ArgentinaFil: Lukin, Jeronimo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina; ArgentinaFil: Villarreal, Alejandro. University of Freiburg; Alemania. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Roger, Thierry. Universite de Lausanne; SuizaFil: Ramos, Alberto Javier. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Biología Celular y Neurociencia "Prof. Eduardo de Robertis". Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Biología Celular y Neurociencia; Argentin