XXIII brochure-affiches - GRSNC

Résumés
des
présentations affichées
Abstracts
of the
poster presentations
47
Short Christine*, Christie S.
Affiche/Poster
* Department of Medicine
Dalhousie University
1341 Summer Street Room 285, Halifax, Nova Scotia, Canada, B3H 4K4
902-473-1409
[email protected]
1
Changing demographics in the spinal cord
injury population in Nova Scotia.
Changements démographiques dans la
population atteinte de lésions médullaires
en Nouvelle-Écosse.
Although the spinal cord injury (SCI) demographics are well described in the medical literature,
the majority of this data is U.S. based. Canada
represents a distinct population and extrapolations are not always generalizable. Nova Scotia
has a population of approximately one million
people and the unique advantage of one center
that manages all of the SCI that occur in the province. We conducted a review of SCI patient demographics in Nova Scotia from 1975 to 1999.
Data was obtained from the Canadian Paraplegia Association database. Analysis was restricted
to the Nova Scotia population. During the twentyfive years the overall incidence of SCI has been
relatively stable at 15.7 cases per year which is
below the U.S. reported means of 25-35 per million people. Furthermore, compared to U.S. data,
our patients were older (71% of patients over age
35) and there was a paucity of violent causes for
SCI (2%). The male to female ratio was 4:1. During that period, the number of incomplete injuries and paraplegics has risen compared to complete injuries and tetraplegics, respectively. The
proportion of injuries related to motor vehicles
has decreased since 1990. Demographics of the
SCI population in Nova Scotia are changing and
reflect demographics that are different from the
U.S. This illustrates the need to establish Canadian specific prospective databases for monitoring changes and evaluating the impact of new
medical and surgical therapies.
Bien que les données démographiques des lésions
de la moelle épinière (LMÉ) soient bien décrites
dans la littérature médicale, la majorité de ces
données proviennent des États-Unis (É-U). Le
Canada représente une population distincte et
les extrapolations ne sont pas toujours
généralisables. La Nouvelle-Écosse (N-É) a une
population d'environ un million d'habitants et
l'avantage unique de réunir en un seul centre la
gestion de tous les cas de LMÉ à survenir dans la
province. Nous avons fait revue des données
démographiques des patients atteints de LMÉ en
N-É de 1975 à 1999. Les données ont été obtenues
de la banque de données de l'Association
canadienne de paraplégie. L'analyse a été limitée
à la population de la N-É. Au cours de ces vingtcinq années, l'incidence globale des cas de LMÉ
a été relativement stable à 15.7 cas par année, ce
qui est inférieur aux moyennes de 25-35 cas par
million d'habitants rapportées aux É-U. En outre,
en comparaison des données américaines, nos
patients étaient plus âgés (71% de patients de
plus de 35 ans) et les cas de LMÉ dues à des causes
violentes plus rares (2%). Le ratio mâles-femelles
était de 4:1. Au cours de cette période, le nombre
de lésions incomplètes et de paraplégies a
augmenté par rapport aux lésions complètes et
aux tétraplégies, respectivement. De plus, la proportion des lésions se rapportant aux véhicules
motorisés a diminué depuis 1990. Les données
démographiques de la population de LMÉ en N-É
montrent un changement dans le temps et reflètent
des caractéristiques démographiques qui diffèrent
de celles des É-U. Ceci illustre le besoin d'établir
une banque de données prospectives spécifiques
aux Canadiens, pour pouvoir faire un suivi des
changements et évaluer l'impact des nouvelles
thérapies médicales et chirurgicales.
48
Shapkova Elena Yu*, Mushkin AY.
Affiche/Poster
2
* All-Russian Children Surgery Clinic
Institute of Phtysiopulmonology
2nd Murinski Pr., 12 blk.3, St.-Petersburg, , Russia, 194223
812-552-0940
[email protected]
Electrostimulation (ES) of lumbar enlargement for locomotor capability restoration
in paraplegic patients.
Electrostimulation (ES) of lumbar enlargement for locomotor capability restoration
in paraplegic patients.
It was shown that ES of middle lumbar enlargement could evoke bilateral alternating steppinglike movements in both completely and incompletely paralyzed patients (Shapkova, 19962000). Method was used for therapeutic purpose
in 34 paraplegics, age 2-22, (SCI, spine disease),
including 22 completely paralyzed. Twenty of the
patients got 2-5 repeated courses of ES. Completeness of lesion was tested by transcranial
magnetic stimulation, supraspinal (audio-,
vestibulo- and Yendrassik tests) and propriospinal influences on H-reflex amplitude as well as
SSEP; the same studies were done after every
course of ES. Locomotor capabilities revealed
with and without ES were documented with EMG(RF, BF, S, TA of both legs) and videorecords. ESevoked locomotor training improved locomotor
pattern in all patients, 2/3 of patients showed
different degrees of motor restoration followed
by dynamic in neurophysiological tests. Progress
in motor control included: (1) both voluntary leg
muscle control and locomotor recovery (tetraand bipedal walk); (2) locomotor recovery (airstepping, tetrapedal or/and bipedal walk with
BWS) in absence of voluntary leg muscle control.
The latter may be explained by activation of spinal locomotor generators with propriospinal and
non-cortical supraspinal influences in absence
of corticospinal connections. ES of lumbar enlargement could restore locomotor capability in
paraplegic patients by effect on both spinal locomotor generators and spinal-supraspinal connections.
Il a été montré que la SE du renflement lombaire
moyen peut évoquer des mouvements alternatifs
bilatéraux de marche chez des patients
complètement ou partiellement paralysés
(Shapkova, 1996-2000). La méthode a été utilisée
dans un but thérapeutique chez 34 paraplégiques
âgés de 2-22 ans, dont 22 avec une paralysie
complète. Vingt des patients ont subi 2-5 séries
répétées de SE. L'état complet de la lésion a été
testé par stimulation magnétique transcrânienne,
par les influences supraspinales (tests audio- ,
vestibulo- et de Yendrassik) et propriospinales sur
l'amplitude du réflexe H autant que les SSEP. Les
mêmes études ont été effectuées après chaque
série de SE. Les capacités locomotrices révélées
avec ou sans SE ont été documentées avec des
EMG (RF, BF, S, TA des deux jambes) et des
enregistrements vidéo. L'entraînement
locomoteur évoqué par SE a amélioré le patron
locomoteur chez tous les patients. Deux tiers des
patients ont montré différents degrés de
restauration motrice suivie de restauration
dynamique dans les tests neurophysiologiques.
Les progrès en contrôle moteur incluaient : (1)
le contrôle volontaire des muscles de la jambe et
la récupération locomotrice (marche tétra- et
bipède), (2) une récupération locomotrice (" airstepping ", marche tétra- et/ou bipède avec BWS)
en absence de contrôle volontaire des muscles
de la jambe. Cette dernière pourrait s'expliquer
par l'activation des générateurs locomoteurs
médullaires et les influences propriospinales et
supraspinales non corticales, en absence de
connexions corticospinales. La SE du renflement
lombaire pourrait restaurer la capacité locomotrice chez les patients paraplégiques en agissant
sur les générateurs locomoteurs médullaires et
des connexions médullaires-supramédullaires.
49
Mushahwar Vivian K*, Prochazka A.
Affiche/Poster
3
* Department of Neuroscience
University of Alberta
507 HMRC, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada, T6G 2S2
780-492-1616
[email protected]
Movements of the paralyzed rat tail controlled by implanted spinal cord
microstimulation after a chronic transection.
Les mouvements de la queue paralysée du
rat contrôlés par microstimulateur
implanté dans la moelle épinière après
transection chronique.
Intraspinal microstimulation is a possible means
of restoring movement in paralyzed limbs after
human spinal cord injury. It has been shown capable of generating graded hindlimb movements
in anesthetized and chronically implanted cats
(Mushahwar & Horch, Ann. NY Acad Sci 860:5315, 1998; Mushahwar et al. Exp Neurol 163:4229, 2000). The next question was whether graded
movements of a paralyzed extremity could be produced by microstimulation caudal to a spinal
transection. We tested this in two rats with complete S2-S3 spinal cord transections which paralyzed the tail but left bladder and bowel control
intact (Bennett et al., J Neurotrauma 16:69-84,
1999). Amplitude-modulated pulse trains (50250 microamp, 250 microsec pulses, 25 /s) delivered via microwires chronically implanted bilaterally in the ventral horn region in S3 and S4
segments produced controlled, gradable bilateral
movements of the tail through a large range of
motion (>450 to each side). The rats showed no
overt reactions to the stimulation, indicating that
there was no appreciable stimulus spread to the
overlying dorsal roots conveying sensory signals
to intact spinal segments. On completion of this
study, the next step will be to verify that intraspinal microstimulation can elicit controllable limb
movements after a complete spinal transection.
Supported by CIHR and AHFMR.
La microstimulation intraspinale est un moyen
de rétablir le mouvement des membres paralysés
après un traumatisme médullaire chez l'humain.
Cette approche a permis de générer des
mouvements gradués des membres postérieurs
chez des chats anesthésiés et implantés de
manière chronique (Mushahwar & Horch, Ann.
NY Acad Sci 860:531-5, 1998; Mushahwar et al.
Exp Neurol 163:422-9, 2000). L'étape suivante
était de déterminer si des mouvements gradués
d'une extrémité paralysée pouvaient être produits
par une microstimulation caudale à la transection spinale. Nous avons testé cette hypothèse
chez 2 rats avec transection médullaire complète
en S2-S3, qui produit une paralysie de la queue,
mais laisse intact le contrôle de la vessie et des
intestins (Bennett et al., J Neurotrauma 16:6984, 1999). Des trains de décharges d'amplitude
modulée (50-250 microamp, 250 microsec, 25/
s) ont été délivrés par des microfils implantés
chroniquement et bilatéralement dans la région
de la corne ventrale des segments S3 et S4. Ils
ont produit des mouvements contrôlés, graduels
et bilatéraux de la queue selon un large spectre
d'amplitudes (>450 de chaque côté). Les rats n'ont
démontré aucune réaction à la stimulation,
indiquant qu'il n'y a pas eu de stimuli
appréciables qui se sont propagés aux racines
dorsales sus-jacentes, transportant des signaux
sensoriels aux segments spinaux intacts. La
prochaine étape vérifiera si la microstimulation
intraspinale peut générer des mouvements
contrôlables des membres après une transection
médullaire complète. Subventionné par les IRSC
et AHFMR.
50
Zehr E Paul*
Affiche/Poster
4
* Neurophysiology Laboratory, Faculty of P.E. & R.
University of Alberta
E-435/439 VVC, Edmonton, AB, Canada, T6G 2H9
780-492-2004
[email protected]
Electrical stimulation of the superficial
peroneal (SP) nerve during walking after
spinal cord injury (SCI).
Stimulation électrique du nerf péronier
superficiel (PS) durant la marche après
lésion de la moelle épinière (LMÉ).
The function of reflexes during locomotion is altered after damage to the nervous system, often
resulting in unchecked excitation. Recently, electrical stimulation of a nerve innervating the foot
dorsum (SP) evoked inhibition in leg muscles of
stroke patients. The purpose of this study was to
determine the extent to which SP stimulation
might evoke inhibitory responses in leg muscles
of persons with SCI. Six individuals who had suffered a traumatic spinal cord or brain injury
served as subjects and participated with informed, written consent. Subjects walked (0.31.1 km/h) on a treadmill while supported by an
overhead harness system. EMG was recorded bilaterally from flexor and extensor muscles of the
leg. Kinematic data were also collected in some
experiments. Step cycle information was collected
with FSRs placed in the shoe. Trains of electrical
stimuli were delivered pseudo-randomly to the
SP. Offline, reflexes were phase-averaged and analyzed. Despite considerable inter-subject variability, reflexes were typically phase-modulated. Inhibitory responses were seen in many leg extensor muscles during stance and some subjects had
facilitation in flexors during early swing. The general pattern suggests that SP stimulation can access inhibitory pathways controlling leg muscles
during locomotion after SCI. (Supported by the
Rick Hansen Neurotrauma Initiative, the Alberta
Paraplegic Foundation, and AHFMR.)
La fonction réflexe lors de la locomotion est
altérée après lésion du système nerveux, résultant
souvent en une excitation non maîtrisée.
Récemment, la stimulation d'un nerf innervant
le dos du pied (PS) a évoqué une inhibition dans
les muscles des jambes de patients ayant subi un
accident vasculaire cérébral. Le but de cette étude
était de déterminer dans quelle mesure la stimulation du PS pourrait évoquer des réponses
inhibitrices dans les muscles des jambes de
personnes avec une LMÉ. Six individus ayant
souffert d'une lésion traumatique de la moelle
épinière ou du cerveau ont servi de sujets et
participé après consentement éclairé et écrit. Les
sujets ont marché (0,3-1,1 km/h) sur tapis
roulant, soutenus par un harnais. L'EMG des
muscles fléchisseurs et extenseurs de la jambe a
été enregistré bilatéralement. Les données
cinématiques ont été recueillies dans certaines
des expériences. L'information sur le cycle de
marche a été recueillie à l'aide de capteurs placés
dans le soulier. Des trains de stimuli électriques
ont été portés de manière pseudo-aléatoire au
PS. Les réflexes ont ensuite été alignés en phase
et analysés hors ligne. Malgré une grande
variabilité entre les sujets, les réflexes étaient
typiquement modulés par phase. Des réponses
inhibitrices ont été observées dans plusieurs
muscles extenseurs pendant l'appui et certains
sujets montraient une facilitation dans les
fléchisseurs au début du balancement. Le pattern général suggère que la stimulation du PS
peut accéder à des voies inhibitrices qui
contrôlent les muscles des jambes lors de la locomotion après LMÉ. (Supporté par: Rick Hansen
Neurotrauma Initiative, Alberta Paraplegic Foundation, AHFMR).
51
Gritsenko Valeriya*, Chhibber S, Prochazka A.
Affiche/Poster
5
* Neuroscience Division
University of Alberta
513 HMRC, University of Alberta, Edmonton, AB, Canada, T6G 2S2
780-492-1616
[email protected]
Automated FES-assisted therapy for
hemiplegic hand function.
Thérapie automatisée assistée par stimulation électrique fonctionnelle pour la
fonction de la main hémiplégique.
The aim of the study was to develop a home-based
exercise workstation for improvement of motor
function of the paretic upper extremity. We designed and tested a prototype system with instrumented objects, which allowed the user to practice tasks similar to activities of every-day life.
For assistance with hand opening we used a functional electrical stimulation (FES) device. The
workstation sensors provided kinematic data to
a desktop computer, equipped with a video camera and connected to the local network to allow
tele-monitoring. As our ultimate goal is to deploy
the automated tele-rehabilitation system in patients' homes, we simulated the interaction between a client at home and a remote therapist by
sampling sensor data and supervising the subjects' exercises from a second computer in a separate location. Six subjects with stroke-induced
hemiplegia used the automated exercise station
to perform a set of tasks with their affected hand
during 1.5-2 hour sessions; two of the subjects
were supervised remotely. Results indicate a decrease in time necessary to perform the predetermined tasks and decrease in the duration of
FES assistance. Successful data transfer was
achieved during remotely monitored sessions and
the subjects reported no problems interacting
with the investigator in this fashion. We believe
that automated FES-assisted therapy is beneficial in improving hemiplegic hand function and
that it is technically possible to supervise it remotely.
Le but de l'étude était de développer une station
de travail d'exercice au foyer en vue d'améliorer
la fonction motrice d'un membre supérieur
parétique. Nous avons conçu et testé un système
prototype qui permet à l'utilisateur de pratiquer
des tâches similaires aux activités de la vie
quotidienne. Pour assister l'ouverture de la main,
nous avons utilisé un appareil de stimulation
électrique fonctionnelle (FES). Les capteurs de
la station de travail ont fourni les données
cinématiques à un ordinateur de bureau équipé
d'une caméra vidéo et connecté au réseau local
pour permettre le télé-enregistrement. Étant
donné que notre but final est de développer le
système automatisé de télé-réhabilitation au foyer
des patients, nous avons simulé l'interaction entre un client à la maison et un thérapeute à distance en collectant les données des capteurs et
en supervisant les exercices des sujets depuis un
second ordinateur dans un endroit distinct. Six
sujets avec une hémiplégie résultant d'un
infarctus cérébral ont utilisé la station d'exercice
automatisée pour accomplir une série de tâches
avec leur main affectée durant des sessions de
1.5-2 heures; 2 des sujets étant supervisés à distance. Les résultats indiquent une diminution du
temps nécessaire pour exécuter une tâche
prédéterminée et une baisse dans la durée
d'assistance FES. Le transfert de données a été
réussi pendant les sessions d'enregistrement à
distance et les sujets n'ont pas rapporté de
problèmes à interagir de cette façon avec
l'investigateur. Nous croyons que la thérapie
automatisée assistée par FES est bénéfique dans
l'amélioration fonctionnelle d'une main
hémiplégique et qu'il est techniquement possible
de la superviser à distance.
52
Latimer Amy E*, Martin KA, McKechnie K, Ditor DS,
Connolly C, Hicks AL, McCartney NM.
Affiche/Poster
6
* Department of Kinesiology
McMaster University
1280 Main St. W., Hamilton, Ontario, Canada, L8S 4L8
905-522-3822, ext. 27937
[email protected]
Improving quality of life and reducing
depression in individuals with SCI through
exercise: the role of pain and stress as
mediators.
Améliorer la qualité de vie et réduire la
dépression chez les individus avec lésion
médullaire par l'exercice: rôle de la douleur
et du stress comme médiateurs.
Pain in people with SCI is a complex and poorly
understood phenomenon. What is clear, however,
is that after a traumatic SCI, chronic pain is a
common complaint (Loubser et al., 1996). Those
who experience greater pain generally report
poorer psychological well-being (PWB) and
health related quality of life (HRQL; Westgren &
Levi, 1998). Although it has been suggested that
exercise may be useful for managing pain associated with SCI (Ragnarsson, 1997), exercise training has not been previously examined as a strategy for reducing pain and improving HRQL. In a
RCT of 34 sedentary men and women with traumatic SCI, the effects of exercise on HRQL were
examined. Exercisers performed aerobic and resistance training twice weekly over 3-months.
Controls maintained their usual level of activity.
Measures of depression (CES-D), stress (Cohen,
1992), perceived quality of life (PQOL; Patrick et
al., 1988) and pain were administered at baseline
and at 3 months. ANCOVA analyses indicated that
exercisers reported significantly less pain, depression and stress and greater perceived quality of
life (PQOL; p<.05). Hierarchical linear regression
analyses (cf. Baron & Kenny, 1986) revealed that
changes in pain and stress mediated exercise-induced changes in PQOL and depression (F(6,
23)=10.24, p<.001; F(6, 23)=6.45, p<.001). It
seems that changes in pain and stress are mechanisms by which exercise can improve PWB and
QOL among people with SCI. Supported by the
Ontario Neurotrauma Foundation
La douleur chez les personnes avec une lésion
médullaire (LMÉ) est complexe et mal comprise.
Mais il est clair que la douleur chronique est
fréquente par suite d'une LMÉ sévère (Loubser et
al., 1996). Les patients éprouvant une douleur
importante se plaignent généralement d'un pauvre
état psychologique et d'une piètre qualité de vie
(Westgren & Levi, 1998). Bien qu'on ait proposé
l'exercice comme moyen pour contrôler la douleur
associée à une LMÉ (Ragnarsson, 1997),
l'entraînement physique n'a pas encore été évalué
comme stratégie pour réduire la douleur et
améliorer la qualité de vie. Les effets de l'exercice
sur la qualité de vie ont été examinés dans un essai
clinique randomisé comprenant 34 hommes et
femmes sédentaires avec une LMÉ traumatique.
Les sujets expérimentaux ont participé à un
entraînement aérobique et de résistance, deux fois
par semaine pendant trois mois. Les sujets témoins
ont maintenu leur niveau d'activité habituel. Des
mesures de dépression (CES-D), de stress (Cohen,
1992), de perception de la qualité de vie (Patrick
et al., 1988) et de la douleur ont été prises au début
de l'étude et après trois mois. Des analyses
ANCOVA ont indiqué que les sujets actifs ont
rapporté des niveaux significativement inférieurs
de douleur, de dépression et de stress, ainsi qu'une
qualité de vie améliorée (p<.05). Des régressions
linéaires hiérarchisées (Baron and Kenny, 1986) ont
révélé que les changements dans la douleur et le
stress étaient responsables des changements
induits par l'exercice dans la qualité de vie et la
dépression (F(6, 23)=10.24, p<.001; F(6, 23)=6.45,
p<.001). Il semble que les changements dans la
douleur et le stress soient les mécanismes par
lesquels l'exercice améliore l'état psychologique
et la qualité de vie chez les patients avec une LMÉ.
Supporté par Ontario Neurotrauma Foundation.
53
Hubscher Charles*, Johnson R.
Affiche/Poster
7
* Department of Physiological Sciences
University of Florida
Box 100144, Gainesville, FL, USA, 32610-0144
352-392-4700, ext. 3835
[email protected]
Supraspinal processing of noxious cutaneous inputs in normal versus contused rats:
effects of gender and hormonal status.
Traitement supraspinal des inputs cutanés
douloureux chez les rats normaux et
contusionnés : l'effet du genre et du statut
hormonal.
Adult women, compared to men, report a higher
incidence of recurrent pain, including that from
chronic spinal cord injury (SCI), which may have
a correlation with hormonal status. We have in
recent years developed an in vivo animal model
for assessing chronic SCI pain from areas of skin
just above the level of injury. In uninjured anesthetized male rats, we demonstrated single neurons in the medullary reticular formation (MRF)
and thalamus responding to noxious inputs from
multiple visceral and cutaneous regions of the
body, including the dorsal trunk. Following severe chronic contusion injury at T8, cutaneous
inputs from the upper thoracic territory become
stronger and develop new low threshold receptive field characteristics, a finding correlated with
behavioral evidence of allodynia observed during the 30-day post-SCI recovery period. In contrast, low threshold dorsal trunk inputs to MRF
were found in normal females, but only during
the proestrus day of their cycle (i.e., when hormone levels peak). Preliminary MRF recordings
following SCI indicate that the number of neurons responding to low threshold trunk stimulation increase significantly during diestrus/
proestrus. Furthermore, behavioral testing indicates that chronic SCI-induced tactile allodynia
appears to be strongest during proestrus. These
results suggest that the responses of MRF neurons vary with gender and level of sex steroids.
Supported by a grant from the Christopher Reeve
Paralysis Foundation.
Les femmes adultes relatent une plus grande incidence de douleur récurrente que les hommes,
incluant celle provenant de lésions chroniques
de la moelle épinière (LMÉ), ce qui pourrait être
relié au statut hormonal. Un modèle animal in
vivo a été développé afin d'évaluer la douleur
chronique après LMÉ dans les régions cutanées
au-dessus du niveau de la lésion. Nous avons
montré, chez des rats mâles anesthésiés non lésés,
que des neurones de la formation réticulée
médullaire (MRF) et du thalamus répondaient à
des stimuli douloureux de plusieurs régions
cutanées et viscérales incluant la partie dorsale
du tronc. Après lésion chronique sévère par contusion à T8, les inputs cutanés du territoire
thoracique supérieur sont devenus plus forts et
ont développé de nouvelles caractéristiques de
champ récepteur à seuil bas; en corrélation avec
des indices comportementaux d'allodynie
observés lors de la période de récupération de
30 jours post LMÉ. Par contraste, les inputs à seuil
bas du tronc dorsal vers la MRF ont été trouvés
chez des femelles normales, mais uniquement
durant la phase de pro-œstrus, alors que les
niveau hormonaux étaient au maximum. Des
enregistrements préliminaires effectués dans la
MRF, chez des rates avec LMÉ indiquent que le
nombre de neurones répondant avec un seuil bas
à une stimulation du tronc augmente
significativement durant la phase diœstrus/prooestrus. De plus, les tests comportementaux
indiquent que l'allodynie tactile induite par une
LMÉ chronique semble être plus forte durant le
pro-œstrus. Ces résultats suggèrent que les
réponses des neurones de la MRF varient selon
le sexe et les niveaus des stéroïdes sexuels.
Subventionné par Christopher Reeve Paralysis
Foundation.
54
Bharatwal Bipin, Mailis A, Krassioukov A*.
Affiche/Poster
8
* Department of Surgery/Neurosurgery
Toronto Western Hospital
399 Bathurst st MCLP 12-407, Toronto, Ontario, Canada, M5T 2S8
416-603-5229
[email protected]
Differential responses of pain and sensory
abnormalities to I/V barbiturates and
lidocaine in SCI patients.
Réponses différentielles des anomalies
algésiques et sensorielles aux
barbituriques et à la lidocaïne I/V chez des
patients avec lésion médullaire.
The incidence of pain reported after spinal cord
injury (SCI) varies between 7.5-94%. In some
studies, chronic pain is more disabling than paralysis, bowel or bladder dysfunction. SCI pain
may arise from multiple and often co-existent
patho-physiologic mechanisms of peripheral
and/or central origin. Moreover, plastic reorganization in spinal cord could contribute to peculiarity of pain after SCI. SCI pain is difficult to
treat and has been reported to respond poorly to
opioids, but much better to i/v barbiturates. Cutaneous hyperesthesia responsive to barbiturates
has been shown to be of central origin in other
neuropathic pain patients. Pain and sensory alterations were investigated via i/v normal salinecontrolled infusions of sodium amobarbital (SA)
and lidocaine (L) in 6 SCI patients (5 with thoracic and one with cervical lesions; 4 M, 2 F; mean
age 35 yrs; mean pain duration 4.9 yrs). Spontaneous pain was reduced by 74% on average after
SA infusion and 45% after L infusion, while sensory abnormalities were modified in 4/6 patients
with SA and 1/5 patient with L infusions. The
sensory abnormalities modified under the drugs
consisted primarily of hyperesthesia to touch and
pinprick, while dense hypoesthesia failed to
change. The analgesic effect of i/v SA is far superior to that obtained with i/v L in SCI patients.
The non-competitive NMDA receptor antagonistic action of SA may be responsible for the substantial alteration of centrally mediated hyperesthesia.
L'incidence de la douleur après lésion de la
moelle épinière (LMÉ) varie de 7,5 à 94%. Dans
certaines études la douleur chronique est plus
invalidante que la paralysie et les dysfonctions
intestinales ou urinaires. La douleur après LMÉ
pourrait résulter de mécanismes pathophysiologiques multiples d'origine périphérique
et/ou centrale. De plus, la réorganisation
plastique dans la moelle pourrait contribuer aux
anomalies algésiques après LMÉ. La douleur
induite par LMÉ est difficile à traiter et répond
mal aux opioïdes, mais beaucoup mieux aux
barbituriques i/v. L'hyperesthésie cutanée sensible aux barbituriques a été démontrée comme
étant d'origine central chez d'autres patients
souffrant de douleurs neuropathiques. Les
altérations algésiques et sensorielles ont été
étudiées au moyen d'infusions i/v de solutions
salines normales d'amobarbital de sodium (SA)
et de lidocaïne (L) chez 6 patients LMÉ (5 avec
lésions thoraciques et un avec lésion cervicale; 4
M, 2 F; âge moyen de 35 ans; durée moyenne de
la douleur de 4,9 ans). La douleur spontanée a
été réduite de 74% en moyenne après infusion
de SA et de 45% après infusion de L, alors que les
anomalies sensorielles ont été modifiées dans 4/
6 des patients avec infusion de SA et 1/5 des
patients avec infusion de L. Les anomalies
sensorielles modifiées par les médicaments
concernaient principalement l'hyperesthésie au
toucher et aux piqûres d'aiguille, alors que
l'hypoesthésie profonde n'a pas changé. L'effet
analgésique du SA i/v est de loin supérieur à celui
obtenu avec la L i/v chez les patients LMÉ.
L'action antagoniste non compétitive de SA sur
le récepteur de NMDA pourrait être responsable
de l'altération substantielle de l'hyperesthésie
d'origine centrale.
55
Heringer Melinda*, Bishop K, Broadway K, Long A, Newton C, Williams J, Bickel C, Warren G, Dudley G.
Affiche/Poster
9
* Department of Physical Therapy
Georgia State University
24 Peachtree Center Ave, Kell 700, Atlanta, GA, USA, 30303-3083
678-320-0568
[email protected]
Temporal patterns of EMG and plantar
pressures in SCI subjects during body
weight-supported treadmill walking.
Patterns temporaux d'EMG et de pressions
plantaires chez des sujets LMÉ pendant la
marche sur tapis roulant avec support du
poids corporel.
The ability of body weight-supported treadmill
training (BWSTT) to improve function in patients
with incomplete spinal cord injury (SCI) is currently under evaluation. Our aim was to determine if patients with SCI undergoing BWSTT (912 weeks) and able-bodied controls demonstrate
comparable muscle activation and plantar pressures during BWST walking. Seven controls and
3 patients with SCI walked on a treadmill at 0-2
m/s and a BWS of 0-75%. Surface EMG was used
to assess activation in the medial gastrocnemius
(MG) and tibialis anterior (TA) during walking
while the Novel EMED system was used to assess
pressure patterns in 9 plantar regions. In controls, there was a direct relationship between
speed and TA activity and an inverse relationship
between BWS and MG activity. In subjects with
SCI, there was no effect of speed or BWS on activity in either muscle. In controls, TA activity was
high during heel strike, toe off, and swing phase.
In subjects with SCI, TA activity was also relatively high during toe off and swing phase but
not during foot strike; instead, MG activity was
high upon foot strike. In contrast to controls, the
subjects with SCI did not show a "heel strike to
toe off" gait pattern, with pressures instead rising in all plantar regions immediately upon foot
strike. These limited data suggest that treadmill
gait characteristics differ between able-bodied
controls and patients that are undergoing
BWSTT. (Supported by NIH HD37439 and the
Foundation for PT)
La capacité de l'entraînement sur tapis roulant avec
support de poids corporel (BWSTT) d'améliorer les
fonctions des patients avec une lésion incomplète de
la moelle épinière (LMÉ) est actuellement sous
évaluation. Notre but était de déterminer si des patients avec LMÉ suivant un BWSTT (9-12 semaines) et
des témoins normaux présentaient une activation
musculaire et des pressions plantaires comparables
durant la marche sur tapis roulant avec support de
poids. Sept témoins et 3 patients avec LMÉ ont marché
sur un tapis roulant à 0-2m/s avec un support corporel
de 0-75%. L'EMG de surface a été utilisé pour évaluer
l'activation dans le gastrocnémius médian (MG) et le
tibial antérieur (TA) durant la marche, tandis que le
système Novel EMED a été utilisé pour mesurer les
patterns de pression dans 9 régions plantaires. Chez
les témoins, il y avait une relation directe entre la vitesse
et l'activité du TA et une relation inverse entre le support corporel et l'activité du MG. Chez les sujets avec
LMÉ, il n'y avait aucun effet de la vitesse ou du support
corporel sur l'activité des deux muscles. Chez les
témoins, l'activité du TA était relativement élevée durant
l'appui du talon, orteils levées, et la phase de
balancement. Chez les sujets avec LMÉ, l'activité du
TA était aussi relativement élevée durant la levée des
orteils et le balancement, mais pas pendant l'appui du
pied; c'était plutôt l'activité du MG qui devenait élevée
au cours de l'appui plantaire. À l'inverse des témoins,
les sujets avec LMÉ n'ont pas montré de pattern de
démarche " appui-du-talon-à-levée-des-orteils ", mais
plutôt une augmentation simultanée de pression dans
toutes les régions plantaires dès l'appui du pied. Ces
données partielles suggèrent que les caractéristiques
de la démarche sur tapis roulant varient entre les
témoins valides et les patients qui suivent un BWSTT.
Subventionné par NIH HD37439 et la Foundation for
PT.
56
Knikou Maria*, William ZR.
Affiche/Poster
10
* Sensory Motor Performance Program, Suite 1406
Rehabilitation Institute of Chicago
345 East Superior street, Chicago, IL, USA, 60611
312-238 1235
[email protected]
Contribution of muscle and cutaneous
afferents to motoneuronal excitability in
human posture.
Contribution des afférences musculaires et
cutanées à l'excitabilité motoneuronale
contrôlant la posture chez l'humain.
The alternating efferent activity comprising the
fictive locomotor pattern observed in spinal cats
and in infants is under the influence of two types
of signals that are transmitted by muscle afferents. These signals are the hip position and the
load acting on the extensor muscles of the limb.
In this study we have examined the effects of
static hip joint changes on reflex expression in
normal subjects. Experiments were performed
with IRB approval and the subjects' informed
consent. The Sol H-reflex was evoked and measured by conventional methods. The lower limb
was secured in a Hip Knee Ankle Foot Orthosis
controlled and stabilized by an isokinetic dynamometer. To quantify the conditioning effect of
static hip joint changes comparisons of average
reflex sizes were made with control reflexes (Ho)
recorded with the hip flexed at 10°. In 4 (out of
6) subjects the reflex was significantly facilitated
when the hip was extended at 10° (196.16 % of
Ho ±13.2). Hip flexion of various angles resulted
in a significant depression of the Sol H-reflex
reaching overall amplitude of 90.63 % (±9.58) of
Ho. The results demonstrate that static changes
of the hip joint can strongly influence reflex excitability in normal subjects and may indicate
potential modulatory actions, which will be further explored in SCI subjects and could be further exploited in spinal cord injury rehabilitation. Supported by the Department of Education,
NIDRR, awarded to William Zev Rymer,
# H133P990006, USA.
L'activité rythmique efférente observée durant la
locomotion fictive chez le chat spinal et le
nouveau-né est influencée par 2 types de signaux
musculaires afférents: la position de la hanche
et la charge au niveau des extenseurs du membre.
Nous avons examiné les effets de changements
statiques de l'angle de l'articulation de la hanche
sur le réflexe H soléaire (H-Sol) chez des sujets
normaux. Les expériences ont été menées avec
l'approbation éthique appropriée (IRB) et le
consentement éclairé des sujets. Le réflexe H-Sol
a été évoqué et mesuré à l'aide de méthodes
conventionnelles. Le membre inférieur (hanche,
genou, cheville et pied) était placé dans une
orthèse contrôlée et stabilisée par un
dynamomètre isocinétique. Pour quantifier l'effet
conditionnant de changements statiques de
l'angle de la hanche, on a comparé l'amplitude
moyenne des réflexes avec celle de réflexe témoins
(Ho) enregistrés lorsque la hanche était fléchie à
10°. Chez 4 de 6 sujets, le réflexe était
significativement facilité lorsque la hanche était
en extension à 10° (196.16±13.2% de Ho). La flexion de la hanche à différents angles a produit
une dépression du réflexe H-Sol (amplitude
moyenne: 90.63±9.58% de Ho). Ces résultats
montrent que des changements statiques dans
l'angle de la hanche peuvent fortement influencer l'excitabilité du réflexe chez les sujets
normaux et pourraient indiquer l'existence
potentielle d'actions modulatrices. Cette modulation sera étudiée chez des patients ayant subi
une lésion de la moelle épinière et pourrait être
exploitée pour la réhabilitation. Subventionné
par le Département de l'éducation, NIDRR à WZR
#H133P990006, USA.
57
Wannier Thierry*, Schmidlin E, Bloch J, Rouiller E.
Affiche/Poster
11
* Département de physiologie
Université de Fribourg
rue du Musée 5, Fribourg, Switzerland, CH-1700
41 26 300 86 23
[email protected]
Behavioral and electrophysiological assessment of functional recovery in an adult
rhesus monkey subjected to an unilateral
section of the dorsolateral funiculus.
Évaluation comportementale et
électrophysiologique de la récupération
fonctionnelle chez un singe rhésus adulte
soumis à une section unilatérale du
faisceau dorsolatéral.
We investigated the functional recovery in an
adult rhesus monkey subjected to a spinal cervical lesion. Observations: A) Lesion: Most of the
left dorsolateral funiculus and part of the ventral horn gray matter were sectioned (C7/C8
level). B) Behavior: Immediately after lesion, the
left arm was unused and independent finger
movements were absent. Two weeks later, the displacements in the cage were nearly normal but
light postural deficits remained observable during the whole post-surgery period (3 months).
C) Precision grip: Immediately after lesion, there
was a dramatic drop of the precision grip performance (left hand). After three weeks the performance reached up to 80% of the pre-lesion score
and remained subsequently at this level. D)
Intracortical microstimulation: In the right MI,
the proportion of sites eliciting digit movements
decreased after the lesion. Proximal movements
where more often observed. E) MI contribution
to the recovery: Inactivating the right MI (using
muscimol) completely abolished the recovered
precision grip capacity with the left hand. Inactivation of the left MI had no effect on the recovered performance. Conclusions: The macaque
presents a large potential for spontaneous functional recovery after a cervical spinal cord lesion.
However it remains incomplete as indicated a)
by long lasting changes of behavior, b) by the
significant decrease of manual dexterity, and c)
by the changes in MI organization. (Supported
by the Swiss National Science Foundation).
Nous avons étudié la récupération fonctionnelle
chez un singe rhésus adulte soumis à une lésion
médullaire cervicale. Observations : A) Lésion: la
majeure portion du faisceau dorsolatéral et une
partie de la matière grise de la corne ventrale étaient
sectionnés au niveau C7/C8. B) Comportement:
immédiatement après la lésion, le bras gauche était
inutilisé et les mouvements indépendants des doigts
étaient absents. Deux semaines plus tard, les
déplacements dans la cage étaient presque
normaux, mais un léger déficit postural a persisté
pendant toute la période post-chirurgicale (3 mois).
C) Pincement de précision: immédiatement après
la lésion, le pincement précision de la main gauche
a diminué de façon dramatique, mais a récupéré
ensuite jusqu'à 80% du niveau pré-lésionnel en 3
semaines, pour demeurer à ce niveau par la suite.
D) Microstimulation intracorticale: dans le cortex
MI droit, la proportion des sites évoquant des
mouvements des doigts a diminué après la lésion.
Des mouvements des parties proximales du bras
étaient le plus souvent observés. E) Contribution
du cortex MI à la récupération: l'inactivation du
cortex MI du côté droit (muscimol) a aboli
complètement le pincement de précision de la main
gauche, alors que l'inactivation du MI gauche n'a
pas eu d'effet sur cette performance. Conclusions:
le macaque présente un grand potentiel de
récupération fonctionnelle spontanée après une
lésion de la moelle cervicale. Toutefois, cette
récupération demeure incomplète, tel qu'indiqué
par a) les changements à long terme du
comportement; b) la perte significative de dextérité
manuelle; c) les changements dans l'organisation
du cortex MI. (Subventionné par la Fondation
nationale pour la science de Suisse).
58
Côté Marie-Pascale, Ménard A, Gossard J-P*.
Affiche/Poster
12
* Département de physiologie
Université de Montréal
Pavillon Paul G. Desmarais, 2960 Chemin de la Tour, Montréal, Québec, Canada, H3T 1J4
514-343-5879
[email protected]
Treadmill training enhances excitatory
reflex transmission in spinal cats.
L'entraînement sur tapis roulant augmente
la transmission des réflexes excitateurs
chez les chats spinaux.
Adult spinal cats can recover walking movements
when trained regularly on a treadmill. Sensory
feedback from the Hindlimbs induced by the
training is thus able to revive activity in the central pattern generator. The aim of this Project is
to determine if transmission in sensory pathways
particularly important for the recovery is modified by Training. Half of spinal cats were trained
on the treadmill until full weight-bearing and the
other half was used as Controls. Then, during an
acute experiment, we investigated pathways transmitting: 1) input from flexor reflex Afferents (fra);
2) skin input from the hindpaw and 3) load signals carried by group i afferents from knee and
ankle Extensor muscles. Reflex responses were
recorded in electroneurograms and intracellularly in lumbosacral Motoneurones before, and
following clonidine (alpha-2 adrenergic agonist)
i.v. Injection to induce fictive locomotion. as compared to controls, in trained cats: 1) long-lasting
discharges could be evoked by fra stimuli without drug Injection; 2) short-latency excitatory
responses to cutaneous stimuli from the dorsum
of the paw were enhanced after clonidine in knee
flexors; 3) the amplitude of non-reciprocal group
i inhibition in extensors was reduced and Sometimes, reversed to polysynaptic excitation, before
clonidine. This indicates that treadmill training
increased the Gain in transmission in excitatory
spinal cord pathways transmitting skin and load
signals from the hindlimbs. (supported by cihr).
Les chats spinaux adultes récupèrent des
mouvements locomoteurs lorsqu'entraînés
régulièrement sur tapis roulant; la rétroaction
sensorielle provenant des membres postérieurs
est donc capable de raviver l'activité du
générateur de patron central. Ce projet vise à
déterminer si la transmission dans les voies
sensorielles importantes pour la récupération est
modifiée par l'entraînement. Un groupe de chats
est entraîné jusqu'à l'obtention d'une marche
avec support de poids alors qu'un groupe
contrôle n'a pas d'entraînement. Durant une
expérience aiguë, nous avons examiné 3 voies
sensorielles en enregistrant les réflexes au niveau
des électroneurogrammes et de façon
intracellulaire dans les motoneurones, avant et
suivant l'injection de clonidine (agoniste
noradrénergique alpha-2) induisant la locomotion fictive. Comparativement au groupe témoin,
les chats entraînés montrent, même avant la
clonidine: 1) des décharges de longue durée
évoquées par les afférences du réflexe de flexion,
2) des réponses excitatrices de courte latence
dans les fléchisseurs du genou évoquées par
l'input cutané de la face dorsale de la patte
postérieure, 3) une diminution de l'inhibition
non réciproque de groupe I dans les extenseurs
qui, parfois, est remplacée par une excitation
polysynaptique. Ceci indique que l'entraînement
sur tapis roulant augmente le gain dans la transmission des voies excitatrices des signaux cutanés
et de mise en charge provenant des membres
postérieurs. (Subventionné par IRSC).
59
Yakovenko Sergiy*, Katinka S, McCrea DA, Prochazka A.
Affiche/Poster
13
* Department of Neuroscience
University of Alberta
507 HMRC, Edmonton, AB, Canada, T6G 2S2
780-492-1616
[email protected]
Spatiotemporal activation of cat lumbosacral motoneurons during fictive locomotion.
Activation spatio-temporelle des
motoneurones lombo-sacrés du chat pendant la locomotion fictive.
Previously we generated a 3-D movie depicting
activation of hindlimb motoneurons (MN) in the
lumbosacral spinal cord during gait in normal
cats. This was achieved by using locomotor EMG
patterns of hindlimb muscles to "light up" the
corresponding MN pools in a digitized anatomical model of the cord (Yakovenko et al., 2000, J.
Physiol. 525:42P). We have now generated a similar movie for fictive locomotion. The MN activity
profiles were constructed from neurograms recorded during stable episodes of fictive locomotion elicited in 13 paralyzed, decerebrated cats
by electrical stimulation of the mesencephalic
locomotor region. The amplitude of a given neurogram determined the number of active or "litup" MN within the corresponding MN pool at a
given moment. By displaying lit-up MN in 100
sequential frames spaced ~7ms apart and representing one complete fictive locomotor cycle, a
movie of the ensemble MN activity was generated.
As in the normal cat step cycle, there was a clear
rostro-caudal oscillation of MN activity correlated with extensor and flexor phases of the cycle,
but the migration of MN activity from extension
to flexion was more abrupt in fictive locomotion
and the duration of the flexor phase was proportionally much greater. The absence of proprioceptive feedback in fictive locomotion may account for the often abbreviated extensor phase
and the abrupt transitions from extension to flexion. Supported by CIHR.
Précédemment, nous avions généré un film en
3D représentant l'activation des motoneurones
(MN) des membres inférieurs dans la moelle
épinière lombo-sacrée lors de la marche chez le
chat normal. Ceci a été réalisé en utilisant les
patterns EMG locomoteurs des muscles des
membres postérieurs, afin "d'allumer" les pools
correspondants de MN dans un modèle
anatomique numérisé de la moelle (Yakovenko et
al., 2000, J.Physiol. 525 :42P). Nous avons
maintenant généré un film similaire pour la locomotion fictive. Les profils d'activité des MN ont
été construits à partir de neurogrammes
enregistrés durant des épisodes stables de locomotion fictive provoquée, chez 13 chats paralysés
et décérébrés, par la stimulation électrique de la
région locomotrice mésencéphalique.
L'amplitude d'un neurogramme particulier
déterminait le nombre de MN activés ou
"allumés" dans le pool correspondant de MN, à
un moment donné. Un film de l'activité
d'ensemble des MN a été généré en représentant
les MN "allumés" dans 100 cadres séquentiels
espacés d'environ 7 ms au cours d'un cycle
locomoteur fictif complet. Comme dans le cycle
normal de marche du chat, il y avait une nette
oscillation rostro-caudale de l'activité des MN,
corrélée avec des phases d'extension et de flexion du cycle; mais la migration de l'activité des
MN, de l'extension à la flexion était plus abrupte
dans la locomotion fictive et la durée de la phase
de flexion était proportionnellement plus longue.
L'absence de rétroaction proprioceptive dans la
locomotion fictive pourrait rendre compte de la
phase d'extension souvent abrégée et des transitions abruptes entre l'extension et la flexion.
Subventionné par les IRSC.
60
Leblond Hugues*, Marcoux J, Rossignol S.
Affiche/Poster
14
* Département de physiologie
Université de Montréal
CP 6128, Succ Centre-ville, Montréal, Québec, Canada, H3C 3J7
514-343-6111, ext. 3351
[email protected]
The importance of mid-lumbar segments
for real and fictive locomotion in spinal
cats.
L'importance des segments mid-lombaires
pour la locomotion réelle et fictive chez les
chats spinaux.
In cats spinalized 4-6 days before at T13, we have
shown that treadmill locomotion can be initiated
by restricted microinjections in midlumbar segments of clonidine, an alpha-2 noradrenergic
agonist, and that locomotion evoked by i.v. injections of clonidine can be blocked by yohimbine (alpha-2 antagonist) injected in those same
restricted midlumbar segments. We repeated
these experiments in paralyzed cats in which fictive locomotion was recorded using
electroneurograms. The results so far show that:
1) we have been unable to initiate fictive locomotion in those paralyzed cats with microinjections of clonidine or L-DOPA in restricted segments; 2) yohimbine stopped fictive locomotion
induced by i.v. injection of L-DOPA in the paralyzed preparation when injected at the L3 or L4
segment, but not L5 or L6 alone. However, locomotion was severely affected when yohimbine was
given at L5 and L6 together; 3) spinal transection at caudal L3 or L4 blocked locomotion in
all preparations. We suggest that the integrity of
the L3-L4 segments, which lie principally above
the main hindlimb motoneurones, is crucial for
the expression of spinal locomotion, with or without peripheral afferents and independently of the
drug used to initiate this locomotion. Peripheral
afferents may facilitate the expression of spinal
locomotion induced by restricted microinjections. (Supported by SCRF, CRPF, CIHR).
Chez le chat spinalisé 4-6 jours auparavant à T13,
nous avons démontré que la locomotion sur tapis
roulant peut être initiée par microinjection de
clonidine, un agoniste alpha-2 noradrénergique,
dans des segments précis de la moelle épinière
mid-lombaire et que la locomotion évoquée par
injection de clonidine i.v. peut être bloquée par
injection de yohimbine (antagoniste alpha-2
noradrénergique) dans ces mêmes segments
spinaux. Nous avons répété ces expériences lors
de la locomotion fictive chez des chats décérébrés
et paralysés. Les résultats montrent que 1) il est
impossible, jusqu'à maintenant, d'activer la locomotion fictive par injection intraspinale de
clonidine ou de L-DOPA dans les segments
lombaires du chat paralysé; 2) la yohimbine
bloque la locomotion fictive évoquée par injection i.v. de L-DOPA, lorsqu'injectée à L3 ou L4
mais non à L5 ou L6 seulement. Toutefois, la locomotion est grandement affectée par la yohimbine injectée à L5 et L6; 3) une transection
spinale à L3 ou L4 bloque la locomotion fictive.
Ceci suggère que l'intégrité de L3-L4 est cruciale
pour l'expression de la locomotion, que ce soit
en présence ou non d'inputs périphériques,
indépendamment de la drogue utilisée pour
initier la locomotion. Les afférences
périphériques pourraient faciliter l'expression de
la locomotion induite par microinjection dans
des segments restreints de la moelle épinière chez
le chat spinal (Subventionné par SCRF, CRPF,
IRSC).
61
Antri Myriam*, Barthe J-Y, Orsal D.
Affiche/Poster
15
* CNRS - Neurobiologie des signaux intercellulaires
Université Pierre et Marie Curie
7 quai Saint Bernard, Paris, , France, F-75252
33 1 44 27 22 81
[email protected]
Locomotor activity in adult spinal rats:
effects of a chronic treatment using serotonergic agonists.
Activité locomotrice chez le rat spinal
adulte : effets d'un traitement
sérotoninergique chronique.
Our previous work has demonstrated that, after
spinal cord lesion at a low thoracic level, the CPG
for locomotion could be activated using embryonic serotonergic (5-HT) neurons transplanted
below the lesion, leading to the recovery of locomotor activity in response to exteroceptive stimulations. We therefore postulate that the activation of the locomotor CPG could be due to the
activation of 5-HT receptors on lumbar neurons.
In order to test this hypothesis we have administered 5-HT agonists to chronic spinal rats. Following administration of the 5-HT2 receptor
agonist quipazine, rhythmic motor activities similar to walking was obtained: animals supported
their weight and produced alternating steps with
a correct placing of the pads and fingers on the
ground, whereas untreated animals never bore
their body while their movements were uncoordinated with the pad facing upwards. The motor
performances of the animals were however not
as good as in animals transplanted with 5-HT
neurons: the pattern of activation clearly showed
a deficit in the extensors firing while the flexor
muscles contraction tended to be prolonged.
These remaining deficits could be due to the fact
that in normal animals 5-HT activates 5-HT2 but
also 5-HT1A receptors and/or to the fact that 5HT may be co-released with neuropeptides such
as Substance P or TRH that are co-contained in
5-HT terminals. Aknowlegments to IRME and
CRPF for financial support.
Après une section de la moelle épinière à un
niveau thoracique bas, le générateur spinal de
marche (GMM) peut être activé par une transplantation sous la lésion de neurones
embryonnaires sérotoninergiques (5-HT),
permettant ainsi la restauration d'une activité
locomotrice. L'activation du GMM pourrait être
due à la stimulation des récepteurs 5-HT sur les
neurones lombaires. Pour tester cette hypothèse,
nous avons observé les effets d'une stimulation
pharmacologique de longue durée par la
quipazine (agoniste 5-HT2), à l'aide de
micropompes osmotiques. Les animaux traités,
présentaient une activité motrice de marche et
une posture correctes: le poids du corps était
supporté par les membres postérieurs, les pas des
membres postérieurs étaient alternés, le pied se
plaçait correctement sur le sol. Les animaux non
traités ne présentaient pas ces signes. Cependant,
chez les animaux traités, le pattern d'activation a
clairement montré un déficit de l'activité des
muscles extenseurs alors que la contraction des
fléchisseurs tendait à augmenter. Ces différences
pourraient être dues au fait que chez le rat normal (ou transplanté), la 5-HT activerait à la fois
les récepteurs 5-HT2, mais aussi les 5-HT1A; or
la quipazine n'agit que sur les 5-HT2.
Remerciements à l'IRME et à la CRPF pour leur
soutien financier.
62
Hultborn Hans*, Kiehn O, Eken T, Toth T.
Affiche/Poster
16
* Department of Medical Physiology
University of Copenhagen
Blegdamsvej 3, Copenhagen N, , Denmark, 2200
45-35327050
[email protected]
Reappearance of plateau potentials in
lumbar motoneurones after spinal transection.
Réapparition de potentiels à plateau dans
les motoneurones lombaires après transection spinale.
From clinical experience it is well known that
large spinal lesions may lead to spasticity with
exaggerated flexor reflexes and tonic stretch reflexes several weeks after the trauma. We have now
documented that a similar spastic syndrome develops in cats 3-4 weeks after spinal transection
(n=7). The tonic stretch reflexes in the chronic
spinal cats were similar to those seen in acutely
decerebrated cats, where the tonic stretch reflexes are maintained by motoneuronal plateau.
This similarity may suggest that the tonic stretch
reflexes in chronic spinal cats are related to the
development of plateau potentials in
motoneurones. This is in contrast to the acute
spinal state where there are no signs of plateau
potentials unless large doses of monoaminergic
precursors (5-HTP or L-DOPA) are given i.v.. Here
we have investigated the possibility that plateau
potentials returned in the chronic state together
with the development of the spastic syndrome.
This was done in terminal experiments in 5 of
the chronic spinal cats in which the spastic syndrome had developed. Most of the motor neurons did not show any sign of plateau potentials.
However, in motor neurons from one cat, with
minimal surgery and nerve transection, several
motoneurones showed signs of plateau potentials.
The seeming reappearance of plateau potentials
under such circumstances may be attributable
to up- or down-regulation of specific ion channels or intracellular messenger systems.
L'expérience clinique a montré que des lésions
médullaires étendues peuvent entraîner de la
spasticité avec une exagération des réflexes de
flexion et des réflexes toniques à l'étirement
plusieurs semaines après le traumatisme. Nous
avons maintenant documenté un syndrome
spastique qui se développe chez le chat, 3-4
semaines après une transection spinale (n=7). Le
réflexe tonique à l'étirement chez le chats
spinalisé chronique était semblable à celui des
chats décérébrés, dont les réflexes toniques à
l'étirement sont maintenus par un plateau motoneuronal. Cette similitude pourrait indiquer
que les réflexes toniques à l'étirement chez les
chats spinalisés sont reliés au développement de
potentiels en plateaux dans les motoneurones.
Ceci contraste avec l'état spinal aigu où il n'y a
aucun signe de potentiel en plateau, à moins que
de
fortes
doses
de
précurseurs
monoaminergiques (5-HTP ou L-DOPA) soient
données par i.v. Nous avons examiné la possibilité
que les potentiels en plateau réapparaissent à
l'état spinal chronique, en association avec le
développement d'un syndrome spastique. Ceci a
été effectué dans des expériences aiguës sur 5
des chats spinalisés en chronique chez lesquels
le syndrome spastique s'était développé. La
plupart des neurones moteurs n'ont montré
aucun signe de potentiels en plateau. Cependant,
dans les neurones moteurs d'un seul chat ayant
subi une chirurgie et une transection minimales,
plusieurs motoneurones ont démontré des signes
de potentiels en plateau. Cette réapparition
apparente de potentiels en plateau dans certaines
conditions pourrait être attribuée à une
régulation à la hausse ou à la baisse de canaux
ioniques spécifiques ou de systèmes messagers
intracellulaires.
63
Bouyer Laurent*, Rossignol S.
Affiche/Poster
17
* Centre de recherche de sciences neurologiques
Université de Montréal
c.p. 6128, succ. centre-ville, Montréal, Québec, Canada, H3C 3J7
514-343-6111, ext. 3356
[email protected]
The importance of cutaneous inputs for
locomotion after a spinal lesion in the cat.
Importance de la rétroaction cutanée lors
de la marche après une lésion de la moelle
épinière chez le chat.
Locomotion results from the interaction, at the
spinal cord level, of a centrally generated stereotyped motor pattern with descending commands
and sensory feedback. The present study evaluated the specific contribution of cutaneous inputs from the foot during normal and spinal locomotion, as part of an effort to understand the
pathways necessary for locomotor recovery after
spinal injury. In cats trained to walk on a treadmill, nerves from the skin of the hindlimb paw
were cut and prevented to grow back. The effect
of these lesions on locomotion was evaluated
using kinematic and EMGs recordings, before
and after spinalisation. After the complete removal of hindpaw cutaneous inputs, otherwise
normal cats showed very few locomotor deficits
on the treadmill. However, after spinalisation, the
same cats permanently walked on the dorsum of
the foot rather than on the plantar side. In other
cats, if minimal cutaneous inputs were spared,
plantigrade locomotion slowly recovered after
spinalisation. As a control, a progressive removal
of cutaneous inputs was performed in 1 cat after
spinalisation, using successive neurectomies.
Locomotor compensation occurred each time,
except when all cutaneous inputs were removed.
Together these experiments strongly suggest that
after spinal cord injury, cutaneous feedback from
the foot becomes extremely important for locomotor recovery. However, spinal locomotion is
adaptable, and partial feedback is sufficient for
recovery. (Supported by CIHR).
La marche est le résultat de l'interaction, au
niveau de la moelle épinière, d'un patron moteur
généré centralement, avec des commandes
descendantes et des rétroactions sensorielles.
Afin de mieux comprendre les voies nécessaires
à la récupération locomotrice après une lésion
spinale, cette étude a évalué la contribution
spécifique de l'information cutanée des pattes à
la marche normale et spinale. Chez des chats
entraînés à marcher sur tapis roulant, les nerfs
en provenance de la peau des pattes arrières
furent coupés et l'effet de ces neurectomies sur
la marche a été évaluée à l'aide d'enregistrements
cinématiques et d'EMG, avant et après
spinalisation. Après une dénervation complète,
des chats autrement normaux ne montrent que
peu de déficits locomoteurs. Cependant, après
spinalisation, ces chats marchent sur la face
dorsale et non plantaire du pied. Chez d'autres
chats, une partie minime de l'information
cutanée fut laissée intacte et une lente
récupération du placement plantigrade fut
observée après spinalisation. Comme témoin, une
dénervation progressive fut effectuée après
spinalisation sur un autre chat, en espaçant les
neurectomies. Une récupération fut observée tant
que la dénervation ne fut pas complète. Ces
résultats suggèrent qu'après une lésion de la
moelle épinière, les informations cutanées en
provenance des pattes deviennent extrêmement
importantes pour la récupération de la marche.
Cependant, la marche spinale est adaptable et
une rétroaction partielle est suffisante pour
récupérer. (Subventionné par les IRSC).
64
Krassioukov Andrei*, Johns D, Schramm L.
Affiche/Poster
18
* Department of Neurosurgery
Toronto Western Hospital, University of Toronto
399 Bathurst St MCLP 12-407, Toronto, Ontario, Canada, M5T 2S8
416-603-5229
[email protected]
Functional plasticity in spinal sympathetic
network and pain perception in chronic
spinal cord injured rats.
Plasticité fonctionnelle dans le réseau
spinal sympathique et perception de la
douleur chez des rats avec une lésion
médullaire chronique.
In the chronic stage of spinal cord injury (SCI)
in humans, both innocuous and noxious stimuli
can elicit severe autonomic dysreflexia, characterized by potentially dangerous, sympathetically
mediated increases in arterial pressure (AP). We
hypothesized that a similar sympathetic hyperexcitability would be manifested in spinal sympathetic networks of chronic spinal cord-injured
rats. To test this hypothesis, we compared the
responses of sympathetically correlated spinal
interneurons (SIN) and AP to both innocuous and
noxious stimuli in anesthetized rats, either within
hours of T3 transection (acute group) or one
month after T3 transection (chronic group). Sympathetically correlated SIN were identified by
cross correlating their activity with renal sympathetic nerve activity. Cutaneous stimuli (either
light brushing or noxious pinch) and colorectal
distension (noxious visceral stimulus) were tested.
The activity of sympathetically correlated SIN was
increased by stimulation of a larger percentage
of the ipsilateral body surface in chronically, than
in acutely, injured rats. Colorectal distension excited a larger percentage (61%) of sympathetically correlated SIN and elicited greater increases
in AP in chronically than acutely injured rats.
These results suggest that spinal sympathetic circuits undergo significant plastic changes in the
chronic stage of SCI, and they provide an evidence for the role of SIN in the transmission of
pain in chronic stage of SCI.
Au stade chronique d'une lésion de la moelle
épinière (LMÉ) chez l'humain, les stimuli bénins
autant que les douloureux peuvent provoquer des
dysréflexies autonomes sévères caractérisées par
des augmentations potentiellement dangereuses
de la pression artérielle (PA) via l'entremise du
système sympathique. Notre hypothèse était
qu'une telle hyperexcitabilité sympathique
pourrait se manifester dans les réseaux
sympathiques spinaux de rats avec une LMÉ
chronique. Pour tester cette hypothèse, nous
avons comparé la réponse d'interneurones
spinaux (INS) à corrélation sympathique et la PA
au cours de stimuli bénins et douloureux, chez
des rats anesthésiés, 3 heures (groupe aigu) ou 1
mois (groupe chronique) après section
médullaire transverse en T3. Les INS
sympathiques on été identifiés en corrélant leur
activité avec celle du nerf sympathique rénal. Des
stimuli cutanés (léger effleurement ou pincement
douloureux) et la distension colorectale (stimulus viscéral douloureux) ont été testés. L'activité
des INS sympathiques a été augmentée par la
stimulation d'un plus grand pourcentage de la
surface corporelle ipsilatérale chez le groupe
chronique que chez le groupe aigu. La distension colorectale a excité un pourcentage plus
élevé (61%) d'INS et provoqué des augmentations
plus importantes de PA chez le groupe chronique
que chez le groupe aigu. Ces résultats suggèrent
que les circuits spinaux sympathiques subissent
des changements plastiques significatifs au stade
chronique d'une LMÉ et supportent l'idée d'un
rôle des INS dans la transmission de la douleur à
ce stade.
65
Johnson Richard*, Hubscher C.
Affiche/Poster
19
* Department of Physiological Sciences
University of Florida
PO Box 100144, Gainesville, FL, USA, 32607-0144
352-392-4700, ext. 3834
[email protected]
An electrophysiological and functional
animal model for male sexual function
after chronic incomplete spinal cord injury.
Un modèle animal pour l'étude
électrophysiologique et comportementale
des fonctions sexuelles mâles après une
lésion chronique incomplète de la moelle
épinière.
We have recently developed an animal model for
studying the effects of chronic incomplete spinal cord injury (SCI) on male sexual function.
Electrophysiological and behavioral data were
obtained from male rats after incomplete midthoracic SCI. Single neuron recordings and
microstimulation of a discrete region of the medullary reticular formation were used to evaluate
the integrity of the spino-bulbo-spinal circuit. In
addition, lumbosacral segmental circuits were
evaluated with reflex pudendal motoneuron discharges to ipsilateral and contralateral pudendal
or pelvic nerve afferent inputs. Dorsal hemi-sections, lateral hemi-sections and contusion lesions
demonstrated that the coordination of perineal/
sphincter muscles necessary for normal sexual
function required intact ascending and descending pathways in the left or right dorsal 3/5 of the
T8 spinal cord. In addition, the segmental synaptic efficacy, including both excitatory and presynaptic inhibitory effects, of pudendal nerve
afferents but not pelvic nerve afferents was reduced after dorsal hemisection and severe contusion but not after lateral hemisection or contusions where significant axonal sparing had occurred. The maintenance of segmental pudendal afferent circuits by spared ascending and/or
descending pathways after some types of incomplete SCI may provide a substrate for recovery or
repair of sexual function. Supported by NIH
NS27511 and the Christopher Reeve Paralysis
Foundation.
Nous avons récemment développé un modèle
animal pour étudier les effets d'une lésion
chronique partielle de la moelle épinière (LMÉ)
sur les fonctions sexuelles mâles. Des données
électrophysiologiques et comportementales ont
été obtenues chez le rat mâle après LMÉ midthoracique incomplète. Des enregistrements
unitaires de neurones et la microstimulation
d'une région précise de la formation réticulée
bulbaire ont été utilisés pour évaluer l'intégrité
du circuit spino-bulbo-spinal. De plus, les circuits
lombo-sacrés segmentaires ont été évalués par
les décharges réflexes des motoneurones honteux
ipsilatéraux et controlatéraux et par les inputs
afférents des nerfs pelviens. L'analyse des
hémisections dorsales ou latérales et des lésions
par contusion a démontré que la coordination
des muscles périnéal/sphinctérien nécessaire à
une fonction sexuelle normale requiert des voies
ascendantes et descendantes intactes dans les 3/
5 dorsaux droits ou gauches de la moelle, au
niveau T8. De plus, l'efficacité synaptique
segmentaire, incluant les effets tant excitateurs
qu'inhibiteurs pré-synaptiques des nerfs honteux
afférents, mais non des nerfs afférents pelviens,
était réduite après une hémisection dorsale ou
une contusion sévère, mais non après une
hémisection latérale ou une contusion ayant
épargné un nombre significatif d'axones. Le
maintien de la fonction des circuits segmentaires
afférents honteux par des voies ascendantes et/
ou descendantes laissées intactes après LMÉ
incomplète pourrait constituer un substrat pour
la réparation et la récupération des fonctions
sexuelles. Supportée par le NIH NS27511 et la
Christopher Reeve Paralysis Foundation.
66
Bonnot-Vrillaud Agnès*, Whelan P, Mentis G,
O'Donovan M.
Affiche/Poster
20
* NINDS, Laboratory of Neural Control
National Institutes of Health (NIH)
49, Convent Drive, Bethesda, MD, USA, 20892
301-402-4835
[email protected]
Calcium imaging of network activity in the
neonatal mouse spinal cord during electrically-induced alternating rhythmic activity
in vitro.
Imagerie calcique chez la souris néonatale :
visualisation de réseaux neuronaux
spinaux durant la production d'activité
rythmique alternée in vitro.
Video-rate imaging of spinal neurons loaded with
a calcium-sensitive dye was used to investigate
the activity patterns of neuronal populations
during alternating rhythmic activity in the lumbosacral mouse spinal cord. Motoneurons or interneurons were retrogradely loaded by applying
the dye (calcium green dextran, 25mM) onto the
ventral roots or the ventrolateral funiculus (VLF),
respectively. Alternating rhythmic activity was
evoked by dorsal root stimulation and imaged
from the ventral surface using an intensified CCD
camera. The spinal cord was fixed and cut for
analysis at the confocal microscope level. The
ability of this technique to resolve the calcium
transients of neuronal populations and individual
cells has been previously shown (Bonnot et al.,
1998, 1999). When alternation was visualized
between motoneuron populations, a rostrocaudal
sequence of activation of motoneurons was detected during each cycle of activity, as predicted
from modeling studies of cat locomotion
(Mushahwar et al, 2000). Labeling of the VLF on
one side (at S2) resulted in the labeling of numerous interneurons on the contralateral side
(over 3 segments) and of their crossing axons.
Some of these interneurons exhibited rhythmic
fluorescence changes out of phase with ipsilateral motoneuron electrical activity. On the basis
of these neuroanatomical and physiological features, these interneurons may participate in the
inter-segmental and/or left-right coupling resulting in alternating patterns.
Nous utilisons l'imagerie calcique pour visualiser,
en temps réel, le pattern d'activation de populations neuronales durant la production d'activité
rythmique alternée dans la moelle lombo-sacrée.
Les motoneurones ou interneurones sont chargés
de façon rétrograde avec une sonde calcique (calcium green dextran, 25mM) appliquée au niveau
des racines ventrales (RV) ou du funiculus ventrolatéral (FVL), respectivement. L'activité rythmique
alternée est ensuite évoquée par stimulation des
racines dorsales et visualisée à partir de la surface ventrale à l'aide d'une caméra CCD. Après
fixation et section de la moelle, les coupes sont
observées en microscopie confocale. Lorsque
l'alternance
entre
les
populations
motoneuronales controlatérales est visualisée
(Bonnot et al., 1998, 1999), les motoneurones
présentent une séquence rostro-caudale
d'activation lors de chaque cycle d'activité, de
même que le prédit un récent travail de
modélisation de l'activité locomotrice chez le
chat (Mushahwar et al, 2000). Après le marquage
du FVL (S2), de nombreux interneurones et leurs
axones commissuraux sont marqués du côté
controlatéral au site d'injection. Certains d'entre
eux présentent des variations rythmiques de leur
fluorescence en opposition de phase avec
l'activité électrique des RV ipsilatérales. Ces
caractéristiques neuroanatomiques et
physiologiques suggèrent que ces interneurones
puissent participer à la coordination
intersegmentaire et/ou réciproque des réseaux
générateurs de rythme.
67
Drapeau Pierre, Saint-Amant L, Buss R, Brustein E*,
Chong M.
Affiche/Poster
21
* Center for Research in Neuroscience
McGill University
1650 Cedar Ave, Montreal, QC, Canada, H3G 1A4
514-937-6011, ext. 4602
[email protected]
Zebrafish as an experimental model for
understanding the development of locomotor networks.
Le poisson zèbre comme modèle du
développement des réseaux locomoteurs.
Understanding the organization of the locomotor network during development will provide valuable information for implementing repair strategies for damaged locomotor networks. Developing zebrafish are a simple vertebrate model which
offers the opportunity to study the underlying
locomotor circuits for a physiological, genetic
and molecular level of understanding. We have
developed an approach for studying locomotion
both at a functional, neuronal and pharmacological level using patch clamp recording techniques
in vivo. Our results reveal that the earliest embryonic slow and spontaneous trunk movements
are generated by a spinal network of electrically
coupled neurons. The first swimming patterns
arise only after the addition of glutamatergic and
glycinergic chemical synaptic transmission and
hindbrain inputs to this simple circuit. However,
this locomotor pattern is stereotypic and inflexible. Robust and adaptive locomotion develops
only after neuromodulatory systems, such as the
serotonergic system, influence the simple swimming circuit. These discrete changes in behavior
reflect fundamental modifications in the underlying circuits for which we are characterizing the
developmental mechanisms. As there are shared
principles for development and regeneration, an
understanding of the determinants of locomotor circuit development will yield insight into
approaches for functional recovery. (Supported
by CIHR and NSERC of Canada).
La compréhension de l'organisation du réseau
locomoteur au cours du développement fournira
une information précieuse pour l'élaboration de
stratégies visant une réparation des réseaux
locomoteurs endommagés. Le poisson-zèbre en
développement est un modèle simple de vertébré
qui offre l'opportunité d'étudier les circuits
locomoteurs en vue d'une compréhension de ceuxci aux niveaux physiologique, génétique et
moléculaire. Nous avons mis au point une approche
permettant d'étudier la locomotion aux niveaux à
la fois fonctionnel, neuronal et pharmacologique,
en utilisant les techniques d'enregistrement par «
patch-clamp » in vivo. Nos résultats révèlent que
les mouvements embryonnaires lents et spontanés
les plus précoces du tronc sont générés par un
réseau spinal de neurones couplés électriquement.
Les premiers mouvements de natation ne
surviennent qu'après l'ajout d'une transmission
synaptique chimique, glutamatergique et
glycinergique, et d'inputs rhombencéphaliques à
ce circuit électrique simple. Toutefois, ce pattern
locomoteur est stéréotypé et inflexible. Une locomotion robuste flexible et adaptable ne se
développe que lorsque ce circuit natatoire simple
devient influencé par des systèmes neuromodulateurs, comme le système sérotoninergique.
Ces changements discrets du comportement
reflètent des modifications fondamentales dans les
circuits sous-jacents dont nous caractérisons les
mécanismes ontogénétiques. Étant donné que le
développement et la régénération partagent des
principes similaires, une compréhension du
développement des circuits locomoteurs éclairera
les approches visant une récupération
fonctionnelle. (Supporté par les IRSC et le CRSNG).
68
Ditor David*, Tarnopolsky M, Green H, Craven C,
Parise G, Hicks A.
Affiche/Poster
22
* Department of Kinesiology
McMaster University
1280 Main St. West, Hamilton, Ontario, Canada, L8S 4K1
905-521-8805
[email protected]
The effect of complete spinal cord injury
on skeletal muscle NA+K+-ATPase
concentration.
Effet d'une section complète de la moelle
épinière sur la concentration de NA+,K+ATPase des muscles squelettiques.
Complete spinal cord injury (SCI) is associated
with several changes to the skeletal muscle below the lesion level. While pronounced muscle
atrophy may be the most established of these
changes, there is evidence of Type II fiber dominance, and reduced mitochondrial content and
capillarization. The effect of complete SCI on
skeletal muscle Na+,K+-ATPase is currently unknown. The purpose of the present study was to
determine the concentration of Na+,K+-ATPase
in the affected vastus lateralis (VL) and the unaffected anterior deltoid muscles in people with
complete paraplegia. Seven people (6 males, 1
female; 25-49 yrs) with complete paraplegia (T4T12; 1-19 yrs post injury) consented to participation. Muscle biopsies were taken from the VL
and anterior deltoid of each participant and tissue Na+,K+-ATPase concentration was determined
by 3H-ouabain binding. There was a significantly
greater Na+,K+-ATPase concentration in the deltoid (221.2 ± 30.0 pmol/g wet wt.) compared with
the VL (128.1 ± 58.0 pmol/g wet wt.) (p<0.01). In
addition, the Na+,K+-ATPase concentration in the
paralyzed VL was approximately 40% of the values commonly cited for able-bodied individuals.
There was also a significant negative correlation
found between years post injury and VL Na+,K+ATPase concentration (r = 0.67; p=0.05). We conclude that complete paraplegia results in a
marked reduction of skeletal muscle Na+,K+-ATPase expression below the lesion level. (Supported
by the ONF).
La section complète de la moelle épinière (LMÉ)
est associée à divers changements dans les
muscles squelettiques au-dessous du niveau de
la lésion. Bien que l'atrophie musculaire soit le
plus connu de ces changements, il existe des indices d'une dominance des fibres de type II et
d'une réduction du contenu mitochondrial et des
capillaires. L'effet d'une LMÉ complète sur la
NA+,K+-ATPase des muscles squelettiques est
inconnu. Cette étude visait à déterminer la concentration de NA+,K+-ATPase dans le muscle
vastus lateralis (VL) affecté et le deltoïde antérieur
non affecté chez des personnes avec paraplégie
complète. Sept personnes (6H, 1F; 25-49 ans)
avec paraplégie complète (T4-T12; 1-19 ans post
lésion) ont consenti à participer. Des biopsies
musculaires ont été prises du VL et du deltoïde
antérieur de chaque participant et la concentration tissulaire de NA+,K+-ATPase a été déterminée
par radioliaison avec la 3H-ouabaïne. La concentration de Na+,K+-ATPase dans le deltoïde (221.2
± 30.0 pmol/g wet wt.) était significativement plus
élevée que celle dans le VL (128.1 ± 58.0 pmol/g
wet wt.) (p<0.01). De plus, la concentration de
Na+,K+-ATPase du VL paralysé était d'environ 40%
de la valeur communément rapportée pour les
individus sains. Il y avait aussi une corrélation
négative significative entre le nombre d'années
post lésion et la concentration de Na+,K+-ATPase
de VL (r = 0.67; p=0.05). Nous concluons que la
paraplégie complète entraîne une réduction
marquée de l'expression de Na+,K+-ATPase dans
les muscles squelettiques sous le niveau de la
lésion. (Subventionné par l'Ontario Neurotrauma
Foundation).
69
Chau Connie W*, Giroux N, Sénécal J, Reader TA,
Rossignol S.
Affiche/Poster
23
* Centre de recherche en sciences neurologiques,
Université de Montréal
C.P. 6128 Succursale Centre-ville, Montréal, Québec, Canada, H3C 3J7
514-343-6111, ext 3306
[email protected]
Topology and coupling of alpha-2-adrenergic receptors in cat lumbo-sacral spinal
cord following complete lesions.
Topologie et couplage des récepteurs
alpha-2-adrénergiques dans la moelle
épinière lombo-sacrée du chat après lésion
complète.
The alpha-2-adrenergic agonist clonidine initiates locomotion in early spinal cats and modulates locomotion in late spinal cats. Following
complete spinalisation, alpha-2-adrenoceptors
initially increase in lumbar segments, and return
to normal at longer survival periods. We examined their distribution and functional coupling
by [ 3 H]idazoxan autoradiography and
[35S]gammaGTP incorporation, respectively. The
results show that the laminar distribution of receptors varies within and between L1-S3 in control and spinal cats. At 30 days following
spinalisation, there is an up-regulation of alpha2-adrenoceptors from L3-L5 segments; but a
down-regulation from L6 or L7 to S3 segments.
In long-term spinal cats, receptor levels decreased
to lower than control values while maintaining
the rostro-caudal segmental gradient. In both
short- and long-term spinal cats, incorporation
of clonidine-stimulated [ 35S]gammaGTP increased, but to a greater degree in the long-term
cats, indicating augmented coupling between the
ligand recognition site and effectors. The receptor up-regulation measured with [3H]idazoxan at
the mid lumbar segments is postsynaptic, and
complements physiological studies in acute spinal cat, which show the importance of these segments in locomotion. The increased coupling
revealed by the incorporation of [35S]gammaGTP
could underlie the enhanced responsiveness to
clonidine in late spinal cats. [Supported by the
CIHR, SCRF and the Christopher Reeve Paralysis
Foundation]
L'agoniste alpha-2-adrénergique clonidine initie la
locomotion chez les chats récemment spinalisés et
la module chez les chats spinalisés à long terme.
Après une spinalisation complète, les récepteurs
alpha-2-adrénergiques sont initialement
augmentés dans les segments lombaires et
reviennent à la normale lors de périodes de survie
prolongées. Nous avons étudié leur distribution et
leur couplage fonctionnel à l'aide de l'autoradiographie du [3H]idazoxan et de l'incorporation de
[35S]GTPgamma, respectivement. Les résultats
montrent que la distribution laminaire des
récepteurs varie au niveau des - et entre les segments L1-L3, chez les chats témoins et spinalisés.
Trente jours après la spinalisation, on observe une
régulation positive des récepteurs dans les segments
L3-L5; mais une régulation négative de L6/L7 à
S3. Chez les chats spinalisés à long terme, les niveaux
de récepteurs ont diminué à des valeurs inférieures
aux témoins, mais le gradient rostrocaudal
segmentaire s'est maintenu. L'incorporation de
GTPgamma[ 35 S] stimulée par la clonidine a
augmenté chez les chats spinalisés à court et à long
terme, mais de manière plus importante chez ces
derniers, ce qui indique une augmentation du
couplage entre le site de reconnaissance du ligand
et les effecteurs. La régulation positive du récepteur
mesurée avec le [3H]idazoxan aux segments midlombaires est postsynaptique et conséquente avec
les études physiologiques chez le chat spinalisé en
aigu, montrant l'importance de ces segments pour
la locomotion. La hausse du couplage révélée par
l'incorporation de [ 35 S]GTPgamma pourrait
expliquer la réponse augmentée à la clonidine chez
les chats spinalisés à long terme. [Supporté par:
IRSC, SCRF et la Christopher Reeve Paralysis Foundation]
70
Pflieger Jean-François*, Clarac F, Vinay L.
Affiche/Poster
24
* Laboratoire de développement et pathologie du mouvement
Centre National de la Recherche Scientifique
31, chemin Joseph Aiguier, F-13402 Marseille Cx 20, , France,
+33 4 91 16 43 45
[email protected]
Serotonin depletion affects the development of spinal activity in the neonatal rat.
La déplétion de la sérotonine affecte le
développement de l'activité médullaire
chez le rat néonatal.
Serotonin (5-HT) plays an important role both
in the maturation of locomotion during development and in the recovery of locomotor functions after spinalization in vertebrates. We investigated the contribution of the serotoninergic
system to the maturation of some physiological
properties of the lumbar motoneurons and networks in the neonatal rat. P-chlorophenylalanine
(PCPA; daily injection of 300mg/kg) was administered intraperitoneally from the first postnatal
day (P0) onwards to deplete 5HT. Intracellular
recordings were made from motoneurons innervating the ankle flexor and extensor muscles using the in vitro brain stem/spinal cord preparation at P3-5. One major difference between
PCPA-treated and control rats concerned the
excitability and the firing properties of motoneurons. Rheobase was higher and repetitive firing
was more immature in PCPA-treated rats. The
proportion of motoneurons firing repetitively in
these animals at P3-5 was similar to that of P0-2
control animals, suggesting a possible failure in
the development of repetitive firing properties.
By contrast, the spontaneous activity of spinal
networks was increased in PCPA-treated specimens, as suggested by ventral root and motoneuron recordings. These results indicate that 5-HT
depletion might affect differentially the development of excitability of spinal interneurons and
motoneurons. J.-F.P. is supported by FRM, France
and FRSQ, Québec.
La sérotonine (5-HT) joue un rôle important aussi
bien dans la maturation de la locomotion que
dans la récupération des fonctions locomotrices
après spinalisation chez les vertébrés. Nous avons
étudié la contribution du système
sérotoninergique dans la maturation de certaines
propriétés physiologiques de la moelle épinière
chez le rat néonatal. Un déficit en 5-HT a été
induit par injection intra-péritonéale
quotidienne de P-chlorophénylalanine (PCPA;
300mg/kg) à partir du jour de la naissance (P0).
Des enregistrements intracellulaires de
motoneurones innervant les muscles extenseurs
et fléchisseurs de la cheville ont été réalisés sur
des préparations in vitro de moelle épinière/
tronc cérébral à P3-5. Une différence importante
entre animaux témoins et traités concernait
l'excitabilité et les propriétés de décharges
motoneuronales. La rhéobase était plus élevée et
la capacité de décharge répétitive plus immature
chez les animaux traités. La proportion de
motoneurones capables d'une décharge
répétitive à P3-5 était alors similaire à celle
d'animaux témoins à P0-2, ce qui suggère un retard dans le développement des propriétés de
décharge répétitive. À l'opposé, les
enregistrements de racines ventrales et de
motoneurones suggéraient que l'activité
spontanée des réseaux spinaux était accrue chez
les animaux traités. Ces résultats indiquent qu'un
déficit en 5-HT pourrait affecter différemment
le développement de l'excitabilité des
interneurones et motoneurones médullaires.
71
Noga Brian R*, Pinzon A, Mesigil RP, Hentall ID.
Affiche/Poster
25
* Department of Neurological Surgery, Miami Project to Cure Paralysis
University of Miami School of Medicine
Lois Pope Life Center, 1095 N.W. 14th Terrace, Miami, Fl, USA, 33136
305-243-6155
[email protected]
Basal levels of monoamines in the rat
lumbar spinal cord: spatial mapping and
the effect of spinal cord injury.
Les niveaux basaux de monoamines dans
la moelle épinière lombaire du rat :
cartographie spatiale et effet d'une lésion
médullaire.
Monoamines are important in regulating spinal
locomotor rhythms, and perhaps could be exploited in cell-transplant or drug therapies for
spinal cord injury. This prompted us to map their
steady-state extracellular distribution in the anesthetized rat's lumbar spinal cord, and to examine the effect thereon of acute spinal cord lesions.
We chose to use fast cyclic voltammetry with carbon fiber microelectrodes, because it has by far
the best spatial and temporal resolution of possible assay methods. Monoamine oxidation currents, sampled at equal vertical spacing, were displayed as contours. Electrode tracks were reconstructed histologically. The microelectrodes' sensitivity to serotonin was 4-6 times the sensitivities to dopamine or noradrenaline. In all segments examined (L1-L5), the largest resting currents were in laminae I-III and in the medial aspect of lamina V. Lowest resting currents appeared in the medial parts of both the intermediate zone and ventral horn. Low-thoracic cooling block led to a 10-33% decrease in signal
within the lumbar dorsal horn. Subsequent lowthoracic transection produced a transient increase (up to 130% of control) lasting 20 seconds.
Within the next hour, the pre-cooling level was
gradually exceeded. We conclude that descending fibers release substantial amounts of
monoamines in the lumbar spinal cord at rest,
which is transiently increased by thoracic
transection. Supported by the Miami Project to
Cure Paralysis.
Les monoamines sont importantes dans la régulation
des rythmes locomoteurs médullaires et pourraient
être exploitées dans des thérapies par transplantation cellulaire ou avec des agents pharmacologiques.
Nous avons cartographié leurs niveaux de base
extracellulaires dans la moelle lombaire, chez le rat
anesthésié et nous avons aussi examiné l'effet de
lésions médullaires aiguës sur ces niveaux. Nous
avons utilisé la voltamétrie à cycle rapide avec des
microélectrodes en fibres de carbone, parce qu'elle
offrait une bien meilleure résolution spatiale et
temporelle que les autres méthodes. Les courants
d'oxydation des monoamines, échantillonnés à des
écarts verticaux égaux, ont été présentés comme contours. Les traces d'électrodes ont été reconstruites
en histologie. Les microélectrodes était 4-6 fois plus
sensibles à la sérotonine qu'à la dopamine ou la
noradrénaline. Dans tous les segments examinés (L1L5), les courants de repos les plus amples ont été
mesurés dans les laminae I-III et dans la partie
médiane de la lamina V. Les plus faibles courants de
repos ont été observés dans les parties médianes de
la zone intermédiaire et de la corne ventrale. Un
refroidissement au niveau thoracique inférieur a
causé une diminution de 10-33% du signal dans la
corne dorsale lombaire. Une transection
subséquente au niveau TI a produit une augmentation transitoire (jusqu'à 130% des témoins) pendant
20 s. Dans l'heure suivante, les niveaux observés avant
le refroidissement ont été graduellement dépassés.
Nous concluons que les fibres descendantes
relâchent des quantités importantes de monoamines
dans la moelle lombaire au repos, et que cette relâche
augmente de façon transitoire après une transection
médullaire thoracique. Subventionné par le Miami
Project to Cure Paralysis.
72
Giroux Nathalie*, Chau CW, Reader TA, Rossignol S.
Affiche/Poster
26
* Centre de recherche en sciences neurologiques
Faculté de médecine, Université de Montréal
C.P. 6128 Succursale Centre-ville, Montréal, Québec, Canada, H3C 3J7
(514) 343-6111, ext 3306
[email protected]
A comparison of the effect of intrathecal
administration of agonists and antagonists
of the noradrenergic (clonidine and yohimbine) and glutamatergic (NMDA and AP-5)
systems on locomotion of intact and spinal
cats.
Comparaison de l'effet de l'administration
intrathécale d'agonistes et d'antagonistes
des systèmes noradrénergiques (clonidine
et yohimbine) et glutamatergiques (NMDA
et AP-5) sur la locomotion du chat intact et
spinal.
Noradrenergic (NA) mechanisms are important
for locomotion, and agonists such as clonidine
can induce locomotion after spinalisation. However, the NA descending pathways are not essential since spinal cats can recover hindlimb locomotion in their absence; thus, locomotion in intact and spinal states is probably controlled by
different neurotransmitters. In this study, NA and
NMDA receptors were activated with clonidine
and NMDA, and blocked with yohimbine and AP5 before and after spinalisation of the same cats,
chronically implanted with EMG electrodes. In
intact cats, clonidine slightly modulated locomotion (decreases in step cycle duration and variations in EMG), but after spinalisation, triggered
and later modulated locomotion by prolonging
the cycle duration and increasing amplitude and
duration of EMG bursts. In intact cats, yohimbine caused major walking difficulties (asymmetric stepping and stumbling), but no effects in
spinal cats. NMDA had no major effect on locomotion in intact and spinal cats, but dramatically
improved it at 6-8 days after the spinalisation.
In intact cats, AP-5 caused a sag of hindquarters
and foot drag, while in spinal cats, blocked locomotion completely. In conclusion, NA and NMDA
mechanisms participate in the control of locomotion in intact cats. In the spinal state, activation of NA receptors is not required for locomotion while the activation of NMDA receptors
seems to play a crucial role. (Supported by CIHR,
SCRF, Rick Hansen and GRSNC).
Le système noradrénergique (NA) est important
pour la locomotion, et l'agoniste clonidine peut
déclencher la marche suite à une spinalisation.
Cependant, les mécanismes NA ne semblent pas
essentiels, puisque des chats spinaux peuvent
récupérer leur marche, suggérant que la locomotion est contrôlée par différents neurotransmetteurs. Dans cette étude, nous avons
activé les récepteurs NA et NMDA avec la
clonidine et le NMDA, puis bloqué ceux-ci avec
la yohimbine et l'AP-5, avant et après la
spinalisation chez le même animal implanté
chroniquement avec des électrodes d'EMG. La
clonidine affecte peu le chat intact (diminution
des pas et variation d'activité des EMG). Chez le
chat spinal, elle déclenche la marche à 3 jours,
puis la module en prolongeant la durée du cycle
et en augmentant l'activité des EMG. La yohimbine provoque, chez le chat intact uniquement,
une asymétrie de marche et des pertes
d'équilibre. Le NMDA chez le chat intact et spinal a peu d'effet sur la locomotion, mais améliore
significativement la marche à 6-8 jours après la
spinalisation. L'AP-5 cause un traînement des
pattes postérieures et un écrasement de l'arrièretrain du chat intact et bloque la marche du chat
spinal. À l'état intact, les mécanismes NA et
NMDA participent au contrôle de la locomotion.
Par contre, l'activation des récepteurs NA n'est
pas nécessaire à la marche de l'animal spinal
tandis que les récepteurs NMDA jouent un rôle
majeur. (Financé par les IRSC, SCRF, Rick Hansen
et GRSNC).
73
Voda Jan*, Yamaji T; Robinson D, Gold B.
Affiche/Poster
27
* Center for Research on Occupational & Environmental Toxicology
Oregon Health Sciences University
3181 SW Sam Jackson Park Road, Portland, Oregon, USA, 97201
503-494-2487
[email protected]
FK506 improves functional recovery after
acute spinal cord injury in rats.
Le FK506 améliore la récupération
fonctionnelle après lésion de la moelle
épinière chez le rat.
FK506 accelerates the rate of nerve regeneration
following peripheral nerve injury (Gold, Exp.
Opin. Invest. Drugs 9:2331, 2000). Here, we asked
whether FK506 improves functional recovery in
a model of acute spinal cord injury. A hemisection lesion of spinal cord was performed at the
level of T10/T11 spinal cord. Rats were given subcutaneous injections of either FK506 (2 mg/kg/
day; n=7), an equivalent volume of 30% DMSO
in saline (n=7), or saline only (n=3). Functional
recovery was assessed using a modified Tarlov/
Klinger scale, walking along progressively narrower wooden beams (7.7-1.7 cm widths), and
analysis of footprints obtained during walking.
In contrast to controls, all FK506-treated animals
demonstrated significant functional recovery
beginning at 4 days (beam walking), 2 weeks
(footprints) and 4 weeks (Tarlov/Klinger scale);
by 11 weeks, FK506-treated animals were able to
walk, albeit poorly, along even the narrowest (1.7
cm) beam. At 11 weeks, the spinal cords were reexposed and a small piece of gel foam-soaked
Fluoro-Gold was placed on the injured side 2cm caudal to the first injury for retrograde labeling. Five days later, the animals were perfused and
tissues prepared for fluorescent microscopy.
FK506-treated rats demonstrate a markedly
greater number of retrogradely-labeled neurons
in the spinal cord and brain stem. It is unclear
whether the better functional recovery is due to
preservation of injured axons, axonal sprouting
and/or axonal regeneration.
Le FK506 accélère la régénération des nerfs
périphériques après une lésion (Gold, Exp. Opin.
Invest. Drugs 9:2331, 2000). Nous avons testé si
le FK506 améliorait la récupération fonctionnelle
dans un modèle aigu de lésion médullaire. Des rats
ont subi une hémisection de la moelle au niveau
T10/T11. Ces rats ont ensuite reçu des injections
sous-cutanées de FK506 (2 mg/kg/jour, n=7), ou
un volume équivalent de saline contenant 30%
de DMSO (n=7) ou de saline seule (n=3). La
récupération fonctionnelle a été mesurée avec
l'échelle de Tarlov-Klinger modifiée, en faisant
marcher les rats sur des poutrelles de plus en plus
étroites (7.7-1.7 cm de largeur) et par l'analyse
des empreintes de pas laissées par les animaux.
Contrairement aux rats témoins, les rats ayant reçu
le FK506 ont montré une récupération
fonctionnelle significative débutant après 4 jours
(poutrelle), 2 semaines (empreintes de pas) et 4
semaines (échelle de Tarlof/Klinger). À 11
semaines, ces animaux pouvaient marcher, bien
que de façon précaire, sur la plus étroite poutrelle
(1.7 cm). On a alors réopéré les rats pour faire un
marquage rétrograde des axones avec le
Fluorogold (application dans du Gel Foam, 2 cm
sous la lésion, du côté lésé). Cinq jours plus tard,
les animaux ont été perfusés et les tissus ont été
observés en microscopie à fluorescence. Les rats
traités avec le FK506 montraient beaucoup plus
de neurones marqués de façon rétrograde au
niveau de la moelle et du tronc cérébral. La
meilleure récupération fonctionnelle pourrait être
due à une préservation des axones endommagés
ou au bourgeonnement/ régénération des axones.
74
Casha Steven*, Fehlings M G.
Affiche/Poster
28
* The Toronto Western Hospital Research Institute
Rm MCl 12-407, 399 Bathurst Street, Toronto, ON, Canada, M5T 2S8
416-603-5229
[email protected]
Post-traumatic apoptosis in the spinal cord:
evidence for the role of Fas and p75 and
the neuroprotective effect of Fas deletion.
Apoptose post-traumatique dans la moelle
épinière : rôle de Fas et p75 et effet
neuroprotecteur de la suppression de Fas.
In this study we examined the role of the Fas and
p75 receptors in post-traumatic apoptosis in the
spinal cord and the neuroprotective effects of Fas
deletion. Adult rats underwent spinal cord injury
(SCI) using the clip compression model. Western blotting of spinal cord tissue demonstrated
an early decrease in Fas protein, followed by a
gradual rise peaking at day 7, and subsiding by
day 14 (similar to TUNEL counts). P75 also fell
after SCI, but continued to rise through day 14.
Double labeling immunohistochemistry demonstrated both Fas and p75 on oligodendrocytes and
microglia, the cells that undergo apoptosis in this
model. Both receptors were also present on
apoptotic cells by double labeling with TUNEL.
To investigate the neuroprotective effect of inhibition of the Fas death receptor pathway we examined SCI in Fas deletion mutant mice (-/-) and
their wild-type (+/+) littermates using a modification of the clip compression model. We found
reduced TUNEL positive nuclei at 3 days but not
1 day after SCI in -/- mice. On western blotting
we observed sparing of NF200 degradation in -/
- mice. A statistically significant improvement in
locomotor recovery was seen in -/- mice, using
the BBB scale over 6 weeks. Our results indicate
that Fas and perhaps p75 are responsible for initiating glial apoptosis after SCI. Deletion of Fas
resulted in decreased apoptosis, sparing of
NF200 degradation (implying decreased axonal
degeneration) and improved neurological recovery after SCI.
Nous avons examiné le rôle des récepteurs Fas et
p75 dans l'apoptose post-traumatique médullaire
et les effets neuroprotecteurs de la suppression
de Fas. Des rats adultes ont subi une lésion
médullaire (LMÉ) en utilisant le modèle de compression par pince. Un buvardage de type Western du tissu médullaire a montré une diminution
précoce de la protéine Fas, suivie d'une augmentation graduelle avec pic au jour 7 et d'une
décroissance au jour 14 (analogue à TUNEL). P75
a chuté aussi après LMÉ, mais a ensuite continué
à augmenter au delà du jour 14. Un double
marquage immunohistochimique a démontré la
présence de Fas et P75 sur des oligodendrocytes
et la microglie, cellules subissant l'apoptose dans
ce modèle. Un double marquage avec TUNEL a
aussi montré la présence des deux récepteurs sur
les cellules apoptotiques. Pour tester l'effet
neuroprotecteur d'une inhibition de la voie
apoptotique du récepteur Fas, nous avons examiné
la LMÉ chez des souris mutantes avec délétion de
Fas (-/-) et chez leurs compagnons de portée de
type sauvage (+/+), en utilisant une compression
par pince modifiée. Après la LMÉ chez les souris /-, nous avons observé une réduction des noyaux
TUNEL positifs au jour 3 mais non au jour 1. Sur
buvardage Western, nous avons observé une diminution de la dégradation de NF200 chez les souris
-/-. Une amélioration significative de la locomotion a été observée chez les souris -/-, en utilisant
l'échelle BBB sur 6 semaines. Nos résultats
indiquent que Fas et peut-être p75 sont
responsables de l'initiation de l'apoptose gliale
après LMÉ. Une délétion de Fas a résulté en une
diminution de l'apoptose et de la dégradation de
NF200 (impliquant une diminution de la
dégénérescence axonale) et en une amélioration
de la récupération neurologique après LMÉ.
75
Yu Wenru*, Fehlings MG.
Affiche/Poster
29
* Spinal Cord Injury Neurobiology Laboratory
Toronto Western Hospital Research Institute Divisions of Neurosurgery and Neuropathology, University
Suite 2-417, McLaughlin Pavilion, Toronto,, Ontario, Canada, M5T 2S8
416-603-5229
[email protected]
Changes in expression and regulation of
the cyclin dependent kinase inhibitor P27
after in vivo and in vitro spinal cord injury:
role in apoptotic cell death.
Changements dans l'expression et la
régulation de P27, un inhibiteur des kinases dépendantes des cyclines, après une
lésion de la moelle épinière in vivo et in
vitro: rôle dans la mort cellulaire
apoptotique.
P27 is a cyclin dependent kinase inhibitor involved in the negative regulation of G1/S cell
cycle progression. We hypothesized that p27 may
play an important role in cell death signaling.
We investigated p27 expression and its relationship to apoptosis after in vivo SCI and in vitro
injury to dorsal horn cultures. P27 expression was
determined by western blotting. TUNEL labeling
and expression of activated caspase-3 was used
to assess apoptosis. The effects of LLnL (calpain
inhibitor) were evaluated on the development of
cell death. Expression of p27 was initially increased at 5 hours and then decreased at 1 day
to 1 week and normalized by 2 weeks after in vivo
SCI. PCNA increased in expression as early as 5
hours after in vivo SCI and remained increased
afterwards. P27 expression was increased at 824 hours and decreased at 2 days after scratch
cultures. Administration of an anti-calpain antibody protected p27 from degradation in tissue
and cell lysates. Treatment of cultures of with
LLnL induced apoptosis and reduced p27 degradation. Colocalization of p27 immunostaining
with TUNEL and activated caspase-3 was found
in LLnL treated cells. In conclusion, p27 may play
an important role in regulating cell proliferation
and apoptosis after SCI.
P27 est un inhibiteur des kinases dépendantes des
cyclines impliqué dans la régulation négative du
cycle cellulaire en G1/S. Notre hypothèse était que
p27 pourrait jouer un rôle important dans la voie
de signalisation de la mort cellulaire. Nous avons
étudié l'expression de p27 et sa relation avec
l'apoptose in vivo, par suite d'une lésion de la moelle
épinière (LMÉ) et, in vitro, après lésion de neurones
de la corne dorsale en culture. L'expression de p27
a été déterminée par buvardage de type western.
Le marquage TUNEL et l'expression de la caspase3 activée ont été utilisés pour évaluer l'apoptose.
Les effets du LLnL (inhibiteur de calpaine) sur le
développement de la mort cellulaire ont été évalués.
In vivo, l'expression de p27 a augmenté 5 h après la
LMÉ et diminué entre 1 j et 1 sem, pour se
normaliser après 2 sem. L'expression de PCNA a
augmenté 5 h après la LMÉ in vivo et est demeurée
élevée par la suite. In vitro, l'expression de p27 a
augmenté de 8 à 24h après la lésion et a diminué
après 2 j. L'administration d'un anticorps anticalpaine a protégé p27 de la dégradation dans le
tissu et les lysats cellulaires. Le traitement des cultures avec du LLnL a induit l'apoptose et réduit la
dégradation de p27. La colocalisation du marquage
p27 avec le marquage TUNEL et la caspase-3 activée
a été observé dans les cellules traitées au LLnL. En
conclusion, p27 jouerait une rôle important dans
la régulation de la prolifération cellulaire et de
l'apoptose suite à une LMÉ.
76
Schwartz Gwen*, Fehlings MG.
Affiche/Poster
30
* Department of Surgery - Division of Neurosurgery
Toronto Western Research Institute
McL 12-423, 399 Bathurst Street, Toronto, Ontario, Canada, M5T 2S8
416-603-5032
[email protected]
Systemically administered Na+ channel
blockers reduce functional and neuroanatomical deficits associated with traumatic
spinal cord injury.
L'administration systémique de bloqueurs
des canaux sodiques réduit les déficits
fonctionnels et neuroanatomiques associés
aux lésions médullaires traumatiques.
Cellular toxicity and the degeneration of myelinated axons that occur subsequent to mechanical spinal cord injury (SCI) have been associated
with intracellular sodium entry. We examined the
therapeutic benefits of systemically delivered
sodium channel blockers in an in vivo model of
compressive SCI. Adult rats were randomly and
blindly assigned to receive an intraperitoneal
injection of either riluzole (5 mg/kg); phenytoin
(30 mg/kg); CNS 5546A, a novel sodium channel
blocker (15 mg/kg); or a vehicle control (2HPbCD: 5 mg/kg), 15 minutes after 50g clip compression SCI at C7. Neurological recovery assessed weekly for 6 weeks was significantly different among treatment groups on locomotor
(p=0.0001) and hindlimb strength (p<0.0001)
indexes. Counts of neurons in the red nucleus
retrogradely labeled by Fluorogold differed significantly among treatment groups (p<0.02) and
morphometric analyses of residual tissue at the
injury sites were significantly different between
treatments (p<0.02). Post hoc analyses indicated
that Riluzole conferred significantly greater motor recovery, preservation of rubrospinal tract
nuclei, and sparing of residual injured spinal cord
tissue compared to the other sodium channel
blockers or control (p<0.05). We conclude that
riluzole is neuroprotective after SCI in rats and
is associated with enhanced neurological recovery and preservation of spinal cord tissue at the
lesion. Supported by PSI Foundation
La toxicité cellulaire et la dégénérescence des
axones myélinisés subséquents à une blessure
mécanique à la moelle épinière (LMÉ) ont été
associées à une entrée intracellulaire de sodium.
Nous avons examiné les bénéfices thérapeutiques
de l'administration systémique de bloqueurs des
canaux sodiques dans un modèle animal de LMÉ
par compression. Des rats adultes ont été
assignés, aléatoirement et à l'aveugle, à recevoir
une injection i.p. de riluzole (5 mg/kg);
phénytoïne (30 mg/kg); CNS 5546A, un nouveau
bloqueur des canaux sodiques (15 mg/kg) ou
l'excipient seul (2-HPbCD: 5 mg/kg), comme
témoin, 15 minutes après compression médullaire
de 50 g par pincement au niveau C7. La
récupération neurologique, évaluée à une
fréquence hebdomadaire pendant 6 semaines,
était différente parmi les groupes traités pour les
index locomoteurs (p=0.0001) et de force des
membres postérieurs (p<0.0001). Le comptage
des neurones dans le noyau rouge, marqués au
Fluorogold par voie rétrograde, et les analyses
morphométriques du tissu résiduel aux sites de
lésion ont montré des différences entre les
traitements (p<0.02, dans les 2 cas). Les analyses
post hoc ont indiqué que le riluzole a favorisé
une plus grande récupération motrice, une
meilleure préservation des neurones
rubrospinaux et une épargne plus importante du
tissu médullaire que les autres agents bloquants
ou que l'excipient seul (p<0.05). Nous concluons
que le riluzole est neuroprotecteur après LMÉ et
est associé à une meilleure récupération
neurologique et à une plus grande préservation
du tissu médullaire au niveau de la lésion.
Subventionné par la Fondation PSI.
77
Juurlink Bernhard HJ*
Affiche/Poster
31
* Department of Anatomy & Cell Biology
University of Saskatchewan
107 Wiggins Road, Saskatoon, SK, Canada, S7N 5E5
306-966-4083
[email protected]
Rationale strategies to inhibit development of secondary damage following
spinal cord trauma.
Stratégies rationnelles pour inhiber le
développement de dommages secondaires
consécutifs à un traumatisme de la moelle
épinière.
Trauma to the spinal cord often results in minimal physical damage. However, the physical distortions of membranes and associated ischemia
due to disruptions in blood flow result in an
excitotoxic cascade that is promoted by associated oxidative stress. Oxidative stress activates
mechanisms that promote the expression of proinflammatory genes. My interests are how to most
effectively decrease oxidative stress. Strategies
include increasing the efficiency of peroxide and
dicarbonyl scavenging. Peroxides promote the
formation of dicarbonyls and can give rise to the
strong oxidants, peroxyl/alkoxyl radicals and 4hydroxyalkenals as well as the pro-inflammatory
isoprostanoids and isoleukotrienes. The laboratory has focussed its attention on the promotion
of scavenging of peroxides and their derivatives
as well as dicarbonyls. These activities require
glutathione (GSH) as an electron donor or cofactor. The rate-limiting enzyme for GSH synthesis, GCS, is a phase 2 enzyme and thus under the
control of the anti-oxidant response element.
Induction of GCS and other phase 2 proteins
minimizes oxidative stress. Because iron ions promote the conversion of peroxides to strong oxidants, another area of interest is iron chelation.
Our findings show that procysteine compounds
that promote GSH synthesis (FASEB J 15:243),
phase 2 enzyme inducers as well as iron chelators have significant therapeutic potential following neurotrauma. Supported by CIHR and
Neurotrauma Initiative Saskatchewan.
Un traumatisme de la moelle épinière produit
souvent des dommages physiques minimes.
Toutefois, les déformations physiques des membranes et l'ischémie due à l'arrêt du flux sanguin
déclenchent une cascade excitotoxique qui est
favorisée par le stress oxydatif associé. Ce dernier
active des mécanismes favorisant l'expression de
gènes pro-inflammatoires. Mes intérêts portent
sur les façons de réduire le plus efficacement les
stress oxydatif. Les stratégies incluent l'augmentation de l'efficacité de la captation du peroxyde
et des dicarbonyls. Les peroxydes favorisent la
formation de dicarbonyls et peuvent produire des
oxydants forts, les radicaux de peroxyl/alkoxyl et
4-hydroxyalkenals de même que les isoprostanoïdes et isoleukotriènes pro-inflammatoires. Le
laboratoire a porté son attention sur la promotion de l'enlèvement des peroxydes et leurs
dérivés de même que des dicarbonyls. Ceci
requiert le glutathione (GSH) comme donneur
d'électron ou cofacteur. L'enzyme limitant de la
synthèse de GSH, GCS est une enzyme de phase
2 et est donc contrôlée par l'élément de réponse
antioxydant. L'induction de GCS et d'autres
protéines de phase 2 minimise le stress oxydatif.
Les ions de fer favorisant la conversion des
peroxydes en oxydants forts, un autre champ
d'intérêt est la chélation du fer. Nos résultats
montrent que les composés procystéine
favorisant la synthèse de GSH (FASEB J 15:243),
les inducteurs d'enzymes de phase 2 et les
chélateurs du fer ont un potentiel thérapeutique
significatif après un traumatisme neurologique.
Financé par IRSC et Neurotrauma Initiative
Saskatchewan.
78
Wu Lingyun*, Davies GF, Roesler WJ, Juurlink BHJ.
Affiche/Poster
32
* Department of Anatomy and Cell Biology, The Cameco MS Neuroscience Researc
University of Saskatchewan
107 Wiggins Road, Saskatoon, Saskatchewan, Canada, S7N 5E5
306-966-2739
[email protected]
Glyoxalase system and its modulation in
endothelium.
Le système glyoxalase et sa modulation
dans l'endothélium.
Spinal cord trauma is associated with problems
in reperfusion. Some of these problems may be
attributed to the formation of advanced glycation
endproducts (AGEs) interfering with endothelial
function. AGEs are formed by dicarbonyls that
are formed under conditions of oxidative stress.
The glyoxalase system, comprised of glyoxalase-I
and glyoxalase-II with reduced glutathione (GSH)
as the cofactor, plays an important role in the
detoxification of methylglyoxal and other
dicarbonyls. The hypothesis tested was that this
pathway was regulated by phase 2 enzyme inducers and would be modulated by the insulin-sensitizing drug troglitazone. In the present study,
it was found that the activity of glyoxalase-I in
human cerebromicrovascular endothelial cells
(HCECs) was similar to the activity in hepatocytes.
The phase 2 enzyme inducer t-butylhydroquinone had no effect on the glyoxalase enzyme
activities but significantly increase GSH level.
Troglitazone decreased the activities of glyoxalase-I and II and significantly decreased glyoxalase-I mRNA. Troglitazone had no effect on the
activity of glutathione reductase, glutathione
peroxidase, GSH levels nor PPAR gamma protein.
The elucidation of the selective regulatory
mechanisms of glyoxalase system will help to better understand the physiology of human vascular endothelial cells and to create novel intervention avenues for the management of endothelial
dysfunction as well. Supported by CIHR and the
Heart & Stroke Foundation.
Les traumatismes de la moelle épinière sont
associés à problèmes de reperfusion. Certains de
ces problèmes sont dus à la formation de produits
de glycation avancée (AGE) interférant avec la
fonction endothéliale. Les AGE sont formés de
dicarbonyls générés par le stress oxydatif. Le
système glyoxalase, comprenant la glyoxalase-I et
la glyoxalase-II avec le glutathione réduit (GSH)
comme cofacteur, joue un rôle important dans la
détoxication du méthylglyoxal et d'autres
dicarbonyls. Notre hypothèse était que cette voie
soit régulée par des inducteurs d'enzymes de
phase 2 et puisse être modulée par le troglitazone, un agent sensibilisateur à l'insuline. Nous
avons constaté que l'activité de la glyoxalase-I des
cellules endothéliales cérébro-microvasculaires
humaines était semblable à celle des hépatocytes.
Le t-butylhydroquinone, un inducteur d'enzymes
de phase 2 a été sans effet sur les activités glyoxalase, mais a significativement augmenté le
niveau de GSH. Le troglitazone a diminué
l'activité des glyoxalases-I et -II et le mRNA de la
glyoxalase-I. Le troglitazone a été sans effet sur
l'activité de la glutathione réductase, de la glutathione peroxydase et sur les niveaux de GSH
ou de la protéine PPAR gamma. L'élucidation des
mécanismes sélectifs de régulation du système
glyoxalase aidera à mieux comprendre la
physiologie des cellules endothéliales vasculaires
humaines et ouvrira de nouvelles voies
thérapeutiques pour le dysfonctionnement
endothélial. Subventionné par IRSC et la
Fondation des maladies du coeur du Canada.
79
Schültke Elisabeth*, Griebel R W, Juurlink BHJ.
Affiche/Poster
33
* Departments of Anatomy/Cell Biology and Neurosurgery
University of Saskatchewan
107 Wiggins Road, Saskatoon, Saskatchewan, Canada, S7N 5E5
306-966-2739
[email protected]
The potential of the flavonoid quercetin as
acute phase treatment in spinal cord injury.
Le potentiel du flavonoïde quercetin
comme traitement dans la phase aiguë des
lésions médullaires.
In the acute phase after spinal cord trauma, the
mechanical injury of the primary impact triggers
a complex of pathological reactions summarized
as secondary injury. Key mechanisms of the secondary injury complex include development of
edema, inflammation and oxidative stress leading to lipid membrane peroxidation, a process
considerably catalyzed by iron ions released by
disintegrating hemoglobin from contusional
hemorrhages. The inhibitory effects of the flavonoid Quercetin on edema, inflammation, lipid
peroxidation and iron chelation have been studied in several model systems, yet the compound
has never been tested in any trauma setting before. We used the Rivlin/Tator model (rat) for
spinal cord compression injury to cause complete
paraplegia. Animals were randomly assigned to
three experimental groups. Two groups received
treatment for 10 days, beginning 1 hour after
trauma, the third group served as saline-treated
control. Behavioral testing was performed weekly
using the BBB scale for hindlimb performance.
We were able to establish a dose-effect relationship for intra-peritoneal administration of Quercetin. While the average BBB score for salinetreated controls was 3.33 at week 1 and improved
to 8.33 at week 4, the scores for the groups receiving treatment improved from 8.5 and 8.33
at week 1 to 10.0 and 14.75 at week 4. (Dr.
Schültke holds a Clinical Research Fellowship
from HSURC, Saskatchewan. The project is supported by the Neurotrauma Initiative,
Saskatchewan).
Lors de la phase aiguë suivant un traumatisme de
la moelle épinière, la lésion mécanique causée par
l'impact primaire provoque un ensemble de
réactions pathologiques désigné lésion secondaire.
Les mécanismes clés de cette lésion secondaire
incluent le développement d'un oedème,
l'inflammation et le stress oxydatif menant à la
peroxydation des lipides membranaires, un processus catalysé par les ions de fer libérés par la
dégradation de l'hémoglobine venant des
hémorragies de contusion. Les effets inhibiteurs du
flavonoïde Quercetin sur l'oedème, l'inflammation,
la peroxydation des lipides et la chélation du fer
ont été étudiés dans plusieurs modèles, mais ce
composé n'avait jamais été testé dans le cadre d'un
traumatisme. Nous avons utilisé le modèle de Rivlin/
Tator (rat) de lésion compressive de la moelle pour
causer une paraplégie complète. Les animaux ont
été divisés au hasard en trois groupes
expérimentaux. Deux de ces groupes ont reçu un
traitement de 10 jours, débutant une heure après
le traumatisme, et le troisième groupe, traité au
salin, a servi de témoin. Des tests comportementaux
hebdomadaires ont été effectués en utilisant
l'échelle BBB pour la performance des pattes
arrières. Nous avons pu établir une relation doseeffet pour l'administration intra-péritonéale de
Quercetin. Alors que la note BBB moyenne pour
les témoins était de 3,33 à 1 semaine et améliorée
à 8.33 à la semaine 4, celle des groupes ayant reçu
le traitement s'est améliorée de 8,5 et 8,33, à 1
semaine, à 10,0 et 14,75 à la semaine 4. (Dre
Schültke est titulaire d'une bourse de recherche
clinique du HSURC de Saskatchewan. Projet
supporté par la Neurotrauma Initiative de
Saskatchewan).
80
McKnight Rachel*, Juurlink BHJ.
Affiche/Poster
34
* Department of Anatomy & Cell Biology
University of Saskatchewan
107 Wiggins Road, Saskatoon, Saskatchewan, Canada, S7H 5E5
306-655-8714
[email protected]
Delineating the therapeutic potential of
sulforaphane after spinal cord injury: a
biochemical and behavioral study.
Profil du potentiel thérapeutique du
sulforaphane après lésion médullaire :
étude biochimique et comportementale.
Compression of the spinal cord at level T6 results in increased oxidative stress and a rapid
depletion of glutathione (GSH). An increase in
GSH markedly enhances the cell's ability to cope
with oxidative stress, and therapeutic strategies
to increase the amount of GSH leads to an increase in functional locomotor recovery. Phase 2
enzymes such as gamma-glutamylcysteine synthetase (GCS), quinone reductase (QR), and glutathione-S-transferase (GST) play an important
role in detoxifying electrophiles, and are able to
increase the cellular antioxidant capacity and,
therefore, are able to limit oxidative stress. Administration of the phase 2 enzyme inducer
sulforaphane after spinal cord compression at T6
increased the level of GSH in post-traumatic tissue at all spinal cord levels, presumably through
increasing the activity of GCS, the rate limiting
enzyme in GSH synthesis. Sulforaphane also increased the activity of QR, an enzyme known to
prevent redox cycling, and GST which possesses
a peroxide scavenging activity. The increased activity of these enzymes is able to decrease the
level of oxidative stress in the post-traumatic tissue. Because of it's ability to increase tissue GSH
and decrease oxidative stress, sulforaphane and
other phase 2 enzyme inducers should increase
locomotor recovery after trauma and are novel
dietary therapeutic methods for treating traumatic injury. (Supported by CIHR and
Saskatchewan Neurotrauma Initiative.)
Une compression de la moelle épinière au niveau
T6 résulte en une augmentation du stress oxydatif
et une rapide déplétion du glutathione (GSH).
Une augmentation de GSH accroît de façon
marquée la capacité des cellules à faire face au
stress oxydatif. Les stratégies thérapeutiques
visant à augmenter la quantité de GSH
améliorent la récupération fonctionnelle de la
locomotion. Les enzymes de phase 2, telles que
la gamma-glutamylcystéine synthétase (GCS), la
quinone réductase (QR), et glutathione-Stransférase (GST), jouent un rôle important dans
la détoxication des électrophiles et sont en
mesure d'augmenter la capacité antioxydante
cellulaire et, par conséquent, de limiter le stress
oxydatif. L'administration du sulforaphane, un
inducteur d'enzymes de phase 2, après compression de la moelle à T6, a augmenté le taux de
GSH dans le tissu post-traumatique à tous les
niveaux médullaires, présumément par
l'augmentation de l'activité de GCS, l'enzyme
limitante du taux de synthèse du GSH. Le
sulforaphane a aussi augmenté l'activité de QR,
une enzyme connue pour empêcher le cycle
d'oxydoréduction, et celle du GST, qui possède
une activité d'élimination du peroxyde.
L'augmentation d'activité de ces enzymes peut
diminuer le niveau de stress oxydatif dans le tissu
post-traumatique. Grâce à leur capacité
d'augmenter le GSH tissulaire et de diminuer le
stress oxydatif, le sulforaphane et d'autres
inducteurs d'enzymes de phase 2 devraient
accroître la récupération locomotrice après un
traumatisme et constituent de nouvelles
approches thérapeutiques pour le traitement de
lésions traumatiques. (Subventionné par les IRSC
et la Saskatchewan Neurotrauma Initiative.)
81
Kamencic Huse*, Matshes E, Damant A, Kelly M,
Griebel R, Paterson P, Lyon A, Juurlink BHJ.
Affiche/Poster
35
* Department of Anatomy and Cell Biology
University of Saskatchewan
107 Wiggins Road, Saskatoon, Saskatchewan, Canada, S7N 5E5
306-966-2739
[email protected]
Procysteine compound OTC prevents secondary damage following spinal cord
injury.
OTC, un composé procystéine, protège des
dommages secondaires suivant une lésion
médullaire.
The most efficacious therapeutic intervention for
spinal cord injury involves prevention of the
mechanisms of secondary damage. A major factor that promotes secondary damage is oxidative
stress, which promotes inflammatory responses.
Recently, we reported that trauma to the spinal
cord causes rapid onset of oxidative stress (FASEB
J 15: 243-250). A key step in managing oxidative
stress response following spinal injury is the scavenging of peroxides by the glutathione (GSH)dependant systems. We hypothesized that promoting GSH synthesis would result in decreased
oxidative stress and associated inflammation. To
test this hypothesis an extradural aneurysm clip
of 50 g was applied to T6 spinal cord of adult rat
to cause paraplegia. By administering L-2-oxothiazolidine-4-carboxylate (OTC) following
trauma we promoted GSH synthesis and decreased the development of oxidative stress. At
the site of injury, OTC treated animals showed
greater white matter preservation in comparison
to saline treated animals (16% vs. <1%). OTC
treated animals showed better preservation of
white matter also at T3 (61% vs. 34%) and T9
(68% vs. 50%) spinal segments. In summary, we
show that OTC treatment decreases oxidative
stress and associated inflammatory responses;
this results in white matter sparing and better
functional recovery. Supported by Neurotrauma
Initiative Saskatchewan and HSURC
Saskatchewan.
L'intervention thérapeutique la plus efficace dans
le cas d'une lésion médullaire (LMÉ) consiste à
prévenir les mécanismes de dommages secondaires.
Un facteur majeur contribuant aux dommages
secondaires est le stress oxydatif, qui favorise les
réponses inflammatoires. Récemment, nous avons
rapporté qu'un traumatisme médullaire causait une
apparition rapide du stress oxydatif (FASEB J 15:
243-250). Une étape clé dans la gestion de la
réponse au stress oxydatif après une LMÉ est
l'élimination des peroxydes par les systèmes
dépendants du glutathione (GSH). Notre hypothèse
était que la promotion de la synthèse de GSH
résulterait en une diminution du stress oxydatif et
de l'inflammation associée. Pour tester cette
hypothèse, une pince à anévrisme extradurale de
50 g a été appliquée au niveau T6 de la moelle
épinière du rat adulte pour causer une paraplégie.
En administrant la L-2-oxo-thiazolidine-4-carboxylate (OTC) après le traumatisme, nous avons favorisé
la synthèse de GSH et diminué le développement
du stress oxydatif. Les animaux traités à l'OTC ont
montré une préservation accrue de la matière
blanche, au site de lésion, comparativement aux
animaux traités avec une solution saline (16% vs
<1%). Les animaux traités à l'OTC ont aussi montré
une meilleure préservation de la matière blanche
des segments spinaux T3 (61% vs 34%) et T9 (68%
vs 50%). En résumé, nous avons démontré que le
traitement à l'OTC diminue le stress oxydatif et les
réponses inflammatoires associées; résultant en une
préservation de la matière blanche et une meilleure
récupération fonctionnelle. Subventionné par la
Neurotrauma Initiative Saskatchewan et HSURC
Saskatchewan.
82
McTigue Dana, Totoiu M, Glaser J, Keirstead H*.
Affiche/Poster
36
* Department of Anatomy and Neurobiology
University of California at Irvine
2111 Gillespie Neuroscience Research Facility, Irvine, California, USA, 92612
949-824-6213
[email protected]
Demyelination as a secondary degenerative event of spinal cord trauma.
La démyélinisation comme événement
dégénératif secondaire d'un traumatisme
médullaire.
Here we report quantitative morphological analyses of the contused adult rat spinal cord and, in
particular, characterize trauma-induced demyelination. Moderate contusions (0.9mm displacement) were produced in adult rat spinal cords
using an OSU contusion device, and animals were
killed 1, 3, 7, 14, 28 and 70 days later. Spinal cords
were cut into 1mm transverse blocks and embedded so as to preserve their sequence. Morphometric analyses indicated that the area of spared
tissue at and around the injury site decreased
from 1 to 70 days. The progressive loss of spared
tissue included white matter, evidenced by a progressive decrease in dorsal column area at fixed
distances cranial and caudal to the injury. Quantification of dorsal column axons from 1 to 70
days indicated that the density of axons remained
constant and the total number of axons declined.
Quantification of demyelinated axons at 1mm
intervals, extending 6mm either side of the injury, indicated that demyelination was a consistent feature of the contused cord, being present
in all blocks and time points. Interestingly, our
data indicate that trauma-induced demyelination
is biphasic in nature, peaking at 1 and 28 days
after injury. These data constitute a model with
which to test the ability of transplanted cell populations to remyelinate axons and confer functional locomotor benefit. Furthermore, they allow us to test the hypothesis that axonal loss at
28 and 70 days after injury is contributed to by
demyelination.
Nous rapportons des analyses morphologiques
quantitatives de contusions médullaires chez le
rat adulte caractérisées par une démyélinisation
induite par le traumatisme. Des contusions
modérées (0.9mm de déplacement) ont été
réalisées dans la moelle épinière de rats adultes
en utilisant un appareil à contusion OSU et les
animaux ont été sacrifiés 1, 3, 7, 14, 28 et 70 jours
plus tard. Les moelles ont été coupées en segments transverses de 1mm et enrobées de
manière à préserver leur séquence. Des analyses
morphométriques ont indiqué que l'aire de tissu
préservé au site de la lésion et autour de celle-ci
a diminué du jour 1 au jour 70. La perte graduelle
de ce tissu incluait la matière blanche, tel que
démontré par une diminution progressive de
l'aire de la colonne dorsale à distances fixes
rostrales et caudales à la lésion. La quantification des axones de la colonne dorsale, de 1 à 70
jours, a indiqué que la densité des axones est
demeurée constante et que le nombre total
d'axones a décliné. La quantification d'axones
démyélinisés, à 1mm d'intervalle sur une distance
de 6mm de chaque côté de la lésion, a indiqué
que la démyélinisation était un trait conséquent
d'une contusion de la moelle, étant présente dans
tous les segments et à tous les temps
expérimentaux. Nos résultats indiquent que la
démyélinisation induite par un traumatisme est
de nature biphasique, avec apogée entre 1 et 28
jours après la lésion. Ces résultats constituent un
modèle à partir duquel on pourra évaluer la
capacité de populations cellulaires transplantées
à re-myéliniser les axones et conférer une
amélioration locomotrice fonctionnelle. De plus,
ils nous permettent de tester l'hypothèse voulant
que la démyélinisation contribue à la perte
axonale entre 28 et 70 jours après une lésion.
83
Pinzon Alberto*, Prince J, Garcia N, Noga B.
Affiche/Poster
37
* Department of Biomedical Engineering and The Miami Project t
University of Miami
LPLC, 1095 N.W. 14 Terrace, Miami, Florida, USA, 33136
305-243-7124
[email protected]
Three-dimensional study of spinal cord
transected myelinated axons with the use
of scanning electron microscopy in a mammalian model.
Étude tridimensionnelle d'axones
myélinisés médullaires sectionnés en
microscopie électronique à balayage chez
un mammifère.
A three-dimensional structural view of the myelin sheath of acutely transected axons was obtained from the spinal cord of 12-14 days neonatal rats using scanning electron microscopy.
Changes in the organization of axons at the
transection site (fiber inter-mixing and fiber retraction) were observed during the first 30 minutes after injury. The ends of the cut myelinated
axons were enlarged at the transection site by 1
hour. Enfolded myelin sheaths were observed 2
hours after injury. In contrast, changes of the longitudinal axonal organization in ventral roots
were not observed for up to 12 hrs post-transection, and enfolding of peripheral myelin sheaths
across the transected axons was delayed compared to that seen for central myelinated axons.
This study shows that enfolding of myelin is not
required for axonal resealing since this event is
present at 30 minutes and almost complete at 1
hour post-injury in both central (Shi et al., J
Phys.84:1763-69, 2000) and peripheral nervous
system (Howard et al., Neurosci. 93:807-15,1999).
Work supported by the Dauer Electron Microscopy Laboratory (Dept. of Biology, University of
Miami) and The Miami Project to Cure Paralysis
(University of Miami).
Une vue structurale tridimensionnelle des feuillets
de myéline d'axones sectionnés en aigu a été
obtenue de la moelle épinière de rats néonataux
en microscopie électronique à balayage. Des
changements dans l'organisation des axones au site
de transection (entrelacement et rétraction de fibres) ont été observés durant les 30 premières minutes après la lésion. L'extrémité coupée des axones
myélinisés était élargie après une heure, au site de
transection. Des feuillets de myéline enroulés ont
été observés 2 h après la lésion. Par contre, des
changements de l'organisation axonale
longitudinale dans les racines ventrales n'ont pas
été observés avant 12 heures après transection et
l'enroulement des feuillets de myéline
périphériques autour des axones sectionnés était
retardée comparativement aux axones myélinisés
centraux. Cette étude montre que l'enroulement de
la myéline n'est pas nécessaire pour le rescellement
axonal, puisque ce dernier phénomène est déjà
observable à 30 minutes et presque complété une
heure après une lésion, tant dans le système nerveux
central (Shi et al., J Phys.84:1763-69, 2000) que
périphérique (Howard et al., Neurosci. 93:80715,1999). Subventionné par le Laboratoire de
microscopie électronique Dauer (Dept. Biology,
University of Miami) et le Miami Project to Cure
Paralysis (University of Miami).
84
Jakeman Lyn B*, Ma M, Stein E.
Affiche/Poster
38
* Department of Physiology and Cell Biology
Ohio State University
1645 Neil Ave., Columbus, OH, USA, 43210
614-688-4424
[email protected]
The fibrous tissue lesion following spinal
cord contusion injury in C57BL/6 mouse.
Le tissu fibreux lésionnel résultant d'une
lésion par contusion de la moelle épinière
chez la souris C57BL/6.
We have recently developed a model of contusion injury in mouse spinal cord. The purpose of
the present study was to examine the distribution of axons and extracellular matrix (ECM) components in the lesion area at acute (6, 12, 24 and
48 hours), sub-chronic (7-14 days) and chronic
(8-9 weeks) times post-injury. Adult female mice
received a moderate injury at the T9 vertebral
level. At selected time post-injury, the mice were
perfused with paraformaldehyde. Adjacent series
of sections were stained with immunocytochemical markers to identify fibronectin, laminin, collagen IV, Mac-1, GFAP, and neurofilament protein and with traditional cellular and myelin
stains. Fibronectin deposition was observed as
early as 6 hours post-injury. By 7 days post-injury, a dense fibrotic scar tissue was already
present in the central core region of the lesion
site. Hyper-trophic astrocytes formed a surrounding border zone that was hypo-myelinated, yet
contained a high density of axon profiles. The
results indicate that ECM deposition begins very
early after contusion injury in the C57Bl/6
mouse. The time course of ECM formation represents an important variable in the determination of axon density within the lesion site. Supported by ISRT STR029; PVA 1892; and CRPF JA20001.
Nous avons récemment développé un modèle de
lésion médullaire par contusion chez la souris.
L'objectif de cette étude était d'examiner la distribution d'axones et de composantes de la
matrice extracellulaire (ECM) dans la zone de
lésion, en aigu (6, 12, 24 et 48 h après lésion), en
semi-chronique (7-14 j) et en chronique (8-9
sem). Des souris femelles adultes ont subi une
lésion médullaire modérée au niveau vertébral
T9. Puis, elles ont été perfusées avec du
paraformaldéhyde à différents temps après la
lésion. Des séries de coupes adjacentes ont été
marquées par immunohistochimie pour identifier la fibronectine, la laminine, le collagène IV,
Mac-1, la GFAP et les protéines des
neurofilaments ainsi qu'avec des marqueurs
cellulaires et myéliniques traditionnels. Un dépôt
de fibronectine a été observé 6 h seulement après
la lésion. À 7 j post-lésion, une cicatrice de tissu
fibreux dense était présente dans la région
centrale du site de la lésion. Des astrocytes
hypertrophiés formaient autour de la lésion une
bordure hypomyélinisée contenant néanmoins
une haute densité de profils axonaux. Ces
résultats indiquent que le dépôt d'ECM débute
très tôt après une lésion par contusion chez la
souris C57Bl/6. Le décours temporel de la formation d'ECM représente une variable
importante dans la détermination de la densité
axonale au site de lésion. Subventionné par ISRT
STR029; PVA 1892 et CRPF JA2-0001.
85
MacDermid Victoria*, Short C, Neuber-Hess M, Rose K.
Affiche/Poster
39
* CIHR Group in Sensory-Motor Systems, Dept. of Physiology
Queen's University
4th floor, Botterell Hall, Kingston, Ontario, Canada, K7L 3N6
613-533-6000, ext. 74853
[email protected]
Moving to plan B : an alternative strategy
for permanently axotomized motoneurons
in the adult cat to grow new axons.
Le plan B : une stratégie alternative des
motoneurones axotomisés de façon
permanente chez le chat adulte pour faire
croître de nouveaux axones.
Eight to twelve weeks after a permanent axotomy,
some distal dendrites of motoneurons form processes with axon-like features (e.g. tortuous morphology, the presence of myelin, the absence of
immunoreactivity for the dendritic protein
MAP2a/b, the presence of the axonal protein
GAP-43). These changes may represent a new
strategy for recovery (i.e. Plan B) following axonal
injury that does not involve the growth of the
original axon. Our goal was to determine the time
course for these changes. Motoneurons innervating neck muscles in the adult cat were permanently axotomized for 2, 4, or 35 weeks and intracellularly stained with Neurobiotin-TM. Computer-constructed dendritic trees were used to
map the distribution of MAP2a/b and GAP-43
immunoreactivity. At 2 and 4 weeks, unusual distal dendritic processes were infrequent and less
complex than those found at 8-12 weeks. They
were typically immunoreactive for GAP-43, but
lacked staining for MAP2a/b. By 35 weeks, distal
dendritic processes had a mature axon-like morphology (right-angled branching, bouton-like
swellings), and lacked staining for both GAP-43
and MAP2a/b. Thus, the inability of a motoneuron to re-grow a damaged axon due to physical
and/or chemical obstacles may precipitate another strategy for axonal growth. This strategy
permits the formation of new axons from the distal ends of dendrites. (ONF, CIHR)
Huit à douze semaines après une axotomie
permanente, certaines dendrites distales des
motoneurones forment des prolongements
possédant des caractéristiques axonales (i.e.,
morphologie tortueuse, absence d'immunoréactivité pour la protéine dendritique MAP2a/b,
présence de myéline et de la protéine axonale GAP43). Ces changements pourraient représenter une
nouvelle stratégie de guérison après lésion axonale
(i.e.: Plan B) qui n'impliquerait une repousse de
l'axone original. Notre objectif était de déterminer
le décours temporel de ces changements. Des
motoneurones innervant des muscles du cou chez
le chat adulte ont été axotomisés de façon
permanente puis marqués avec la Neurobiotine-TM
après 2, 4 ou 35 semaines. Les arborisations
dendritiques reconstruites par ordinateur ont servi
à cartographier la distribution de l'immunoréactivité des protéines MAP2a/b et GAP-43. À 2
et 4 semaines, les excroissances dendritiques
distales inhabituelles étaient peu nombreuses et
moins complexes que celles rencontrées à 8 et 12
semaines. Elles étaient typiquement immunoréactives pour GAP-43, mais pas pour MAP2a/b. À
35 semaines, ces excroissances distales avaient une
morphologie semblable à celle d'un axone mature
(i.e., branchement à angle droit, varicosités de type
bouton synaptique) et aucun marquage pour les
protéines GAP-43 et MAP2a/b. Donc, l'échec d'une
repousse axonale d'un motoneurone en raison
d'obstacles physiques et/ou chimiques pourrait
provoquer une autre stratégie de repousse axonale.
Cette stratégie permettrait la formation de nouveaux
axones à partir des bouts distaux des dendrites.
(ONF, ICRS)
86
Jones Leonard*, Tuszynski M.
Affiche/Poster
40
* Department of Neurosciences
University of California, San Diego
9500 Gilman Dr., BSB 4046, La Jolla, CA, USA, 92093-0626
858-534-9886
[email protected]
Regulation of keratan sulfate
proteoglycans following spinal cord injury.
Régulation des protéoglycanes kératane
sulfate après lésion médullaire.
Keratan sulfate proteoglycans (KSPG) are expressed at strategic guidance positions of axonal
elongation during development, appearing to act
as a molecular barrier in the brain and spinal
cord. In vitro studies further confirm the inhibitory potential of this putatively inhibitory class
of extracellular matrix (ECM) molecules to restrict
neurite outgrowth. The current study describes
KSPG expression in the adult spinal cord and
demonstrates a strong up-regulation and extracellular deposition of this class of putatively inhibitory ECM molecules following dorsal column
spinal cord lesion. Semi-quantitative histochemical analysis confirmed that KSPG expression
peaks 3 days after injury. This expression gradually declines in the following weeks, re-approaching basal levels 8 weeks following injury. Confocal immunofluorescence identified KSPG deposition to be the result of a multicellular response
to injury that involved reactive microglia/macrophages and PDGF-alpha_receptor-positive oligodendrocyte precursor cells. GFAP positive astrocytes were not identified as a source of KSPG.
The early and robust deposition of KSPG following spinal cord injury suggests that this family of
putatively inhibitory ECM molecules may exert
an early influence in limiting axon regeneration,
acting with other putatively inhibitory
proteoglycan families (e.g. CSPG) that peak in
expression at later time points after spinal cord
injury. Supported by: NIH Jones #NS10927-02,
Hollfelder Foundation.
Les protéoglycanes kératane sulfate (KSPG) sont
exprimés à des positions stratégiques pour le
guidage axonal pendant le développement,
agissant ainsi comme une barrière moléculaire
dans le cerveau et la moelle épinière. Des études
in vitro confirment le potentiel inhibiteur de
cette classe présumément inhibitrice de
molécules de la matrice extracellulaire (MEC) à
restreindre la croissance des neurites. La présente
étude décrit l'expression de KSPG dans la moelle
adulte et démontre une forte régulation positive
et un dépôt extracellulaire de ces molécules après
une lésion de la moelle épinière (LMÉ). Des analyses histochimiques semi-quantitatives ont
confirmé que l'expression de KSPG atteint son
maximum 3 jours après la lésion. L'expression
diminue graduellement dans les semaines qui
suivent, revenant à des niveaux basaux après 8
semaines. L'immunofluorescence confocale a
permis de constater que les dépôts de KSPG
résultaient d'une réponse multicellulaire à la
lésion impliquant les microglies/macrophages
réactifs, ainsi que des précurseurs
d'oligodendrocytes exprimant le récepteur du
PDGF-alpha. Les astrocytes GFAP-positifs n'ont
pas été identifiés comme une source de CSPG.
Le dépôt précoce et robuste de KSPG après une
LMÉ suggère que cette famille de molécules
présumément inhibitrices exercerait une influence à court terme en limitant la régénération
axonale, agissant ainsi avec d'autres familles de
protéines inhibitrices (ex., CSPG) dont le pic
d'expression serait plus tardif après la lésion.
Supporté par: NIH Jones #NS10927-02,
Hollfelder Foundation
87
Bradbury Elizabeth J*, Moon LDF, Bennett GS,
Fawcett JW, McMahon SB.
Affiche/Poster
41
* Department of Sensory Function
Centre for Neuroscience Research
Hodgkin Building, KCL, Guy's Campus, London Bridge, London, , UK, SE1 1UL
+44 (0)20 78486185
[email protected]
Chondroitinase ABC promotes axon regeneration and functional recovery following
spinal cord injury.
La chondroitinase ABC (ChASE) favorise la
régénération axonale et la récupération
fonctionnelle après lésion médullaire.
Ascending sensory axons which project in the
spinal dorsal columns do not regenerate after
injury. Chondroitin sulfate proteoglycans are upregulated at CNS injury sites and may contribute to this lack of regeneration. In adult rats we
determined whether reducing glycosaminoglycan
side chains of inhibitory chondroitin sulphate
proteoglycans at the site of a spinal cord injury
can affect regeneration. Following delivery of
Chondroitinase ABC (ChASE) an up-regulation
of growth-associated protein-43 expression was
observed in the cell bodies of lesioned neurons.
ChASE also promoted regeneration of lesioned
axons ascending in the cuneate fasciculus. Assessment on a number of behavioural tasks revealed severe impairments in sensory, motor and
proprioceptive function following dorsal column
lesions. However, following ChASE treatment a
dramatic recovery was observed on beam and grid
walking tasks and in a footprint analysis. Thus,
treatment with ChASE promotes an up-regulation of regeneration-associated markers, axon
regeneration and some recovery of function following dorsal column lesions. Strategies aimed
at reducing scar-associated inhibitory factors are
potential candidates for the therapeutic treatment of spinal cord injuries. EJB is supported by
The Wellcome Trust.
Les axones sensoriels ascendants projetant dans les
colonnes dorsales de la moelle épinière ne se
régénèrent pas après une lésion. Les protéoglycanes
chondroitine sulfate sont régulées à la hausse au
site de lésion du SNC et pourraient contribuer à ce
manque de régénération. Nous avons déterminé
chez le rat adulte si une réduction des chaînes
latérales de glycosaminoglycanes des protéoglycanes inhibiteurs de type chondroitine sulfate,
au site de lésion médullaire, pouvait affecter la
régénération. Après application de la ChASE, une
régulation à la hausse de l'expression de la protéine
GAP-43, associée à la croissance, a été observée dans
les corps cellulaires des neurones lésés. La ChASE
a aussi favorisé la régénération des axones ascendants lésés dans le faisceau cunéiforme.
L'évaluation, dans diverses tâches comportementales, a révélé des déficits sévères des fonctions
sensorielles, motrices et proprioceptives après la
lésion des colonnes dorsales. Par contre, un
traitement à la ChASE a favorisé une récupération
importante dans les tâches de marche sur poutre
et sur grille et dans l'analyse des empreintes des
pattes. En conséquence, le traitement à la ChASE
favorise une régulation à la hausse de marqueurs
associés à la régénération, la régénération axonale
et une certaine récupération fonctionnelle après
une lésion des colonnes dorsales. Les stratégies
visant à réduire les facteurs inhibiteurs associés à
la cicatrice sont des candidats potentiels pour le
traitement thérapeutique des lésions médullaires.
EJB est supporté par The Wellcome Trust.
88
Kottis Vicky, Zhang R, Xiao ZC, Gravel M, Braun PE*.
Affiche/Poster
42
* Department of Biochemistry
McGill University
3655 Promenade Sir William Osler, Montreal, Quebec, Canada, H3G 1Y6
514-398-7281
[email protected]
Identification of OMGp as a putative,
myelin-associated inhibitor of neurite
growth.
Identification de OMGp comme un
inhibiteur putatif de croissance neuritique
associé à la myéline.
Work by Martin Schwab and his colleagues led
to the discovery that the failure of axons to regenerate through CNS tissue was, in large part,
due to growth inhibitory activity associated with
the myelin sheath. Several of these inhibitors,
most notably Nogo, MAG, and several
proteoglycans, have now been identified in various labs. Additional observations suggested that
other inhibitors likely exist, and we have been
pursuing an activity that we earlier called
"arretin". This octylglucoside-extractable inhibitor activity can be chromatographically fractionated on an ion exchange column with high salt,
and substantially purified by chromatography on
peanut agglutinin as an affinity support. Mass
spectrometric analysis of the inhibitor fraction
revealed that the major protein is oligodendrocyte myelin glycoprotein (OMGp). When authentic OMGp that had been purified by a slightly
different procedure (Dr. D. Mikol, University of
Michigan) was compared to "arretin" in our bioassay, they both inhibited neurite outgrowth from
NG-108 and PC-12 cells in like manner. OMGp
is known from previous studies to be synthesized
by both oligodendrocytes and neurons, is present
in the paranodal region of the sheath, and is anchored to membranes by glycosylphosphatidylinositol (GPI). Studies are underway to
demonstrate inhibitory characteristics of recombinant OMGp.
Les travaux de Martin Schwab et ses collègues
ont mené à la découverte que l'incapacité des
axones à régénérer dans le tissu du SNC était due
en grande partie à une activité inhibitrice de la
croissance associée à la gaine de myéline.
Plusieurs inhibiteurs, notamment Nogo, MAG et
certaines protéoglycanes, ont depuis été
identifiés dans divers laboratoires. Des observations supplémentaires ont suggéré que d'autres
inhibiteurs existaient vraissemblablement et nous
avons poursuivi une activité que nous avons alors
appelée "arrêtine". Cette activité inhibitrice
extractible à l'octylglucoside peut être
fractionnée par chromatographie sur colonne
d'échange d'ions à haute salinité et substantiellement purifiée par chromatographie sur
l'agglutinine d'arachide comme support
d'affinité. L'analyse de la fraction inhibitrice par
spectrométrie de masse a révélé que la protéine
majeure était la glycoprotéine de la myéline des
oligodendrocytes (OMGp). Quand l'OMGp
authentique, purifiée par un procédé légèrement
différent (Dr D. Mikol, Université du Michigan),
a été comparée à l'arrêtine" dans notre bio-essai,
toutes deux ont inhibé de façon similaire la
croissance neuritique des cellules NG-108 et PC12. OMGp est connue d'études antérieures
comme étant synthétisée par les oligodendrocytes et les neurones Elle est présente dans la
région paranodale de la gaine et est ancrée aux
membranes par un lien glycosylphosphatidylinositol. Des études en cours visent à
démontrer les caractéristiques inhibitrices de
l'OMGp recombinante.
89
Gris Denis*, Dekaban GA, Weaver LC.
Affiche/Poster
43
* Neurodegeneration Research Group
The John P. Robarts Research Institute
P.O. Box 5015, 100 Perth Drive, London, ON, Canada, N6A 5K8
519-663-3789
[email protected]
Early treatment with a monoclonal antibody to the integrin alphaD after clip
compression spinal cord injury improves
autonomic and locomotor outcomes.
Un traitement précoce avec un anticorps
monoclonal contre l'intégrine alphaD après
une lésion médullaire par compression
améliore les fonctions autonome et
locomotrice.
The integrin alphaD-beta2 on macrophages facilitates their migration to sites of inflammation.
We have demonstrated that intravenous delivery
of monoclonal antibodies to alphaD-beta2 (mAb)
within 48 hr of spinal cord injury (SCI) in rats
decreases the number of macrophages near the
lesion site, assessed at 3 days after SCI. We proposed that limiting the early inflammatory response after SCI would improve motor and autonomic function. We used a clinically-relevant clipcompression model of severe SCI at the 4th thoracic segment. We evaluated effects of mAb treatment on macrophage infiltrates at 3 days after
SCI (n=5), on locomotor performance for 12-14
days and on autonomic dysreflexia at 14 days
(n=9). mAb was injected i.v. (1 mg/kg) at 2, 24
and 48 hr after SCI. Controls were untreated SCI
rats (n=7). The mAb decreased the infiltration of
ED-1 immunoreactive macrophages near the injury site by 30-50%. Treatment with mAb improved open field locomotor scores (BBB scale)
at 8 days post-SCI from 1±1 to 3±1; at 12 days
they improved from 3±1 to 7±1. Autonomic
dysreflexia was assessed by changes in mean arterial pressure (MAP) induced by colonic balloon
distension. MAP increased by 42±3 mm Hg from
a resting value of 109±4 mm Hg in untreated rats
whereas it increased by only 24±3 mm Hg from
111±3 mm Hg after mAb treatment. These findings demonstrate that early suppression of macrophage infiltration after SCI leads to improved
outcome. Supported by the Ont. Neurotrauma
Fdn and ICOS Corp.
L'intégrine alphaD-beta2 des macrophages facilite
leur migration aux sites d'inflammation. Nous avons
démontré que l'administration i.v. d'anticorps
monoclonaux (mAb), moins de 48 h après une lésion
médullaire (LMÉ) chez le rat, diminuait le nombre
de macrophages près du site de lésion, déterminé 3
jours après la LMÉ. Nous avons proposé qu'une limitation de la réponse inflammatoire précoce après
LMÉ améliorerait les fonctions motrices et
autonomes. Nous avons utilisé un modèle
cliniquement pertinent de LMÉ sévère par compression avec pince au niveau du 4e segment thoracique.
Nous avons évalué les effets d'un traitement aux mAb
sur les infiltrations de macrophages, 3 j après LMÉ
(n=5), sur la performance locomotrice pendant 1214 jours et sur la dysréflexie autonome au 14e j (n=9).
Les mAb ont été injectés i.v. (1 mg/kg) à 2, 24 et 48
h après la LMÉ. Les témoins ont subi la LMÉ, mais
n'ont pas été traités aux mAb (n=7). Les mAb ont
diminué de 30-50% l'infiltration de macrophages
immunoréactifs pour l'antigène ED-1 près du site
de lésion. Le traitement aux mAb a amélioré les scores
locomoteurs en champ libre (échelle BBB), 8 j après
LMÉ de 1±1 à 3±1. À 12 j, les scores sont passés de
3±1 à 7±1. La dysréflexie autonome a été évaluée
par les changements de pression artérielle moyenne
(PAM) induits par la distension du colon avec un
ballonnet. La PAM a augmenté de 42±3 mm Hg à
partir du niveau de base de 109±4 mm Hg chez les
rats témoins, et de seulement 24±3 mm Hg au-delà
du niveau de base de 111±3 mm Hg chez les rats
traités aux mAb. Ces résultats démontrent qu'une
suppression hâtive de l'infiltration des macrophages
améliore les fonctions après LMÉ. Subventionné par
Ontario Neurotrauma Foundation et ICOS Corp.
90
Gris Paul*, Shawna M, Brown A.
Affiche/Poster
44
* John P. Robarts Research Institute
100 Perth Drive, London, Ontario, Canada, N6A 5K8
519-663-5777
[email protected]
A survey of differential gene expression in
injured and embryonic spinal cord.
Un relevé de l'expression différentielle de
gènes dans la moelle épinière lésée et
embryonnaire.
Spinal cord injury (SCI) is a major cause of disability in North America. Two major roadblocks
prevent recovery from spinal cord injury. Firstly,
spinal tracts are unable to grow through the hostile CNS environment and, secondly, primary afferent fibers sprout and remodel into deleterious reflex pathways. In contrast, the embryonic
spinal cord is conducive to the growth of spinal
tracts and is non-permissive to inappropriate
sprouting of primary afferent fibers. These differences between the embryonic and adult injured spinal cords must reflect differences in gene
expression. The purpose of this study is to identify three classes of genes. 1. Genes expressed
only in the embryonic spinal cord (may have an
ameliorating effect on SCI recovery); 2. genes
expressed solely in the injured cord (may have a
maladaptive role in SCI); and 3. genes common
to embryonic and injured, but not to a normal
tissue (indicative of the reactivation of embryonic genetic programs). Three subtracted cDNA
libraries were created to isolate these gene populations. Selected clones were sequenced and differential gene expression was verified by Northern blot analysis. Differentially expressed genes
include growth factor associated proteins (GAB2),
axon guidance molecules (SLIT1) and cytoskeletal
proteins (alpha-tubulin). To complement the subtraction DNA approach, DNA microarrays are also
being used. This study will lead to the construction of a more complete model of the molecular
pathways involved in SCI.
Les lésions de la moelle épinière (LMÉ) sont une
cause majeure d'invalidité en Amérique du Nord.
Deux obstacles s'opposent à la guérison d'une
LMÉ : premièrement, l'incapacité des faisceaux
spinaux à croître dans l'environnement hostile
du SNC et, deuxièmement, les afférences
primaires bourgeonnent et se remanient en circuits réflexes délétères. À l'inverse, la moelle
épinière embryonnaire favorise la croissance des
faisceaux spinaux et est non permissive au
bourgeonnement non approprié des afférences
primaires. Ces différences entre la moelle
épinière embryonnaire et adulte doivent refléter
des différences dans l'expression des gènes. Le
but de cette étude était d'identifier trois classes
de gènes. 1. Des gènes exprimés uniquement dans
la moelle embryonnaire (pourraient améliorer la
récupération d'une LMÉ); 2. Des gènes exprimés
seulement dans la moelle lésée (pourraient avoir
un rôle mal adaptatif dans LMÉ); 3. Des gènes
communs à la moelle embryonnaire et lésée, mais
non au tissu normal (indices d'une réactivation
de programmes génétiques embryonnaires). Trois
banques soustractives de cDNA ont été créées
pour isoler ces groupes de gènes. Les clones
sélectionnés ont été séquencés et leur expression
différentielle vérifiée par analyse de buvardages
Northern. Les gènes exprimés de manière
différentielle comprenaient des protéines
associées aux facteurs de croissance (GAB2), des
molécules de guidage axonal (SLIT1) et des
protéines du cytosquelette (alpha-tubuline). Des
micropuces de cDNA sont aussi utilisées en
complément de cette approche. Cette étude
permettra la construction d'un modèle plus
complet des voies moléculaires impliquées dans
les LMÉ.
91
Hart Ronald P*, Carmel JB, Galante A, Soteropoulos P,
Tolias P, Huang W, Young W.
Affiche/Poster
45
* W.M. Keck Center for Collaborative Neuroscience,
Rutgers University
604 Allison Rd Rm D251, Piscataway, NJ, US, 08854
732-445-1783
[email protected]
Gene expression profiling following acute
spinal cord injury.
Profil d'expression génique après lésion
aiguë de la moelle épinière.
Regulated gene expression underlies many biological responses, including response to spinal
cord injury (SCI). In order to survey changes in
spinal cord mRNA content, we detected mRNA
levels for ~1,200 genes at 6, 12, 24 and 48 hrs
following contusion with the Affymetrix Rat
Neuro U34 microarrays. Following MASCIS contusion injury, two 5 mm segments of spinal cord,
one centered on the impact site and one immediately distal, were excised and used to prepare
total cellular RNA. Biotinylated cRNA probes were
prepared in triplicate, hybridized with the
microarrays, and hybridization was detected using phycoerythrin-labeled avidin. Detectable
mRNA levels for each time point were compared
with uninjured controls. The resulting time
course was clustered by hierarchical clustering
and by using self-organizing maps. Distinct clusters of genes were identified, representing specific temporal patterns of mRNA regulation. For
example, one cluster of genes with peak mRNA
levels at 6 hrs following injury included cytokines,
heat shock protein, and other stress responses.
Comparison of the injury segment with the adjacent distal segment reveals mRNA changes consistent with primary neuronal death at the site
of impact. Each cluster contains genes that have
been widely studied alongside genes previously
unexamined in SCI. The identification of mRNA
regulation following SCI will be helpful in understanding spinal cord response to injury and
will likely help identify new targets for therapy.
L'expression génique régulée sous-tend plusieurs
réponses biologiques, incluant la réponse à une
lésion de la moelle épinière (LMÉ). Afin d'étudier
les changements du contenu de mRNA de la moelle
épinière, nous avons détecté les niveaux de mRNA
d'environ 1,200 gènes en utilisant les micropuces
« Rat Neuro U34 » d'Affymetrix, à 6, 12, 24 et 48 h
après contusion médullaire. Après contusion de
type MASCIS, deux segments de moelle de 5 mm,
l'un centré sur la lésion et l'autre immédiatement
distal, ont été prélevés et utilisés pour préparer le
RNA cellulaire total. Des sondes cRNA biotinylées
ont été préparées en triplicata, hybridées avec les
micropuces et décelées en utilisant de l'avidine
marquée à la phycoérythrine. Les niveaux
détectables de mRNA à chaque temps expérimental
ont été comparés avec des témoins non lésés. Les
résultats du décours temporel ont été groupés par
hiérarchie et en utilisant des cartes autoorganisatrices. Des groupes distincts de gènes ont
été identifiés, représentant des patterns temporels
spécifiques de régulation des mRNA. Par exemple,
un groupe de gènes avec un pic de mRNA à 6 h
après lésion inclut des cytokines, des protéines de
stress et d'autres réponses au stress. La comparaison
entre le segment lésé et le segment distal adjacent
révèle des changements de mRNA compatibles avec
la mort neuronale primaire au site de lésion. Chaque
groupe renferme des gènes qui ont été largement
étudiés et d'autres jamais examinés auparavant dans
la LMÉ. La détermination de profils d'expression
de mRNA après LMÉ sera utile pour la
compréhension de la réponse médullaire à une
lésion et aidera vraisemblablement à l'identification
de nouvelles cibles thérapeutiques.
92
Edwards Lori*, Nashmi R, Jones O, Backx P,
Ackerly C, Becker L.
Affiche/Poster
46
* Division of Neurosurgery and Cellular/Molecular Biology
Toronto Western Research Institute and University of Toronto
McL 12-407, 399 Bathurst St, Toronto, Ontario, Canada, M5T 2S8
416-603-5229
[email protected]
Upregulation of Kv 1.4 potassium channel
expression in oligodendroglia and oligodendrocyte precusor cells in vivo after
chronic spinal cord injury.
Régulation à la hausse de l'expression des
canaux potassiques Kv 1.4 dans les oligodendrocytes et les précurseurs d'oligodendrocytes in vivo après lésion médullaire
chronique.
Little is known about the molecular identity of
K+ channels in spinal cord glia in vivo and how
these cells react to injury. In this study we examined the changes in expression and cellular localization of the K+ channel protein Kv 1.4 with
spinal cord injury (SCI). Injury was performed on
adult Wistar rats by compressing the spinal cord
at T7-T8 with a modified aneurysm clip (closing
force of 23g). Localization of Kv 1.4 protein was
investigated by immunohistochemistry.
Immunoelectron microscopy was used to quantify single cell Kv 1.4 protein expression and in
situ hybridization was performed to quantify Kv
1.4 mRNA expression as well as to determine the
distribution of expression after SCI. Kv 1.4 is localized to CNPase positive oligodendrocytes and
GFAP positive astrocytes in normal and injured
spinal cord white matter. Immunoelectron microscopy showed Kv 1.4 protein levels in oligodendrocytes were increased 6-fold. In situ hybridization showed that Kv 1.4 mRNA was increased
by 2-4 fold after SCI. In support of previous findings in culture we found Kv 1.4 was localized to
oligodendrocyte precursor cells labeled with
NG2 chondroitin sulfate proteoglycan. Furthermore, the number of Kv 1.4 expressing glial cells
was significantly increased after SCI. These results suggest that with SCI, there is an
upregulation of Kv 1.4 gene and protein expression, which may be associated with OPC proliferation.
In vivo, l'identité moléculaire des canaux K+ des
cellules gliales de la moelle épinière et la réaction
de ces cellules aux lésions sont peu connues. Dans
cette étude, nous avons examiné les changements
dans l'expression et la localisation cellulaire de
la protéine Kv 1.4 des canaux K+ accompagnant
une lésion médullaire (LMÉ). Une lésion a été
effectuée sur des rats Wistar adultes par compression de la moelle à T7-T8 avec une pince à
anévrisme modifiée (force de fermeture de 23g).
La localisation de la protéine Kv 1.4 a été étudiée
par immunohistochimie. L'immunocytochimie en
microscopie électronique a été utilisée pour
quantifier l'expression de la protéine Kv 1.4 dans
des cellules individuelles et l'hybridation in situ
a servi à quantifier l'expression de son mRNA et
à déterminer la distribution de son expression
après LMÉ. La Kv 1.4 est localisée dans les oligodendrocytes CNPase-positifs et les astrocytes
GFAP-positifs de la substance blanche médullaire
normale et lésée. La microscopie électronique a
montré que les niveaux de protéine Kv 1.4 dans
les oligodendrocytes étaient 6 fois plus élevés
après lésion. L'hybridation in situ a montré que
le mRNA de Kv 1.4 était 2-4 fois plus élevé après
LMÉ. Corroborant des résultats antérieurs en
culture, nous avons constaté la présence de Kv
1.4 dans des précurseurs d'oligodendrocytes
marqués par la protéoglycane chondroitine sulfate NG2. De plus, le nombre de cellules gliales
qui exprimaient Kv 1.4 était augmenté de façon
significative après LMÉ. Ces résultats suggèrent
qu'avec une LMÉ, il se produit une régulation à
la hausse de l'expression du gène et de la protéine
Kv 1.4, qui pourrait être associée avec une
prolifération des précurseurs d'oligodendrocytes.
93
Atwal Jasvinder*, Miller F, Kaplan D.
Affiche/Poster
47
* DepartmBrain Tumour Research Centre
Montreal Neurological Institute
3801 rue University, Room BT-105, Montreal, Quebec, Canada, H3A 2B4
514-398-8436
[email protected]
Semaphorins antagonize neurotrophininduced activation of MEK and PI3-Kinase,
a potential means of inducing growth cone
collapse.
Les semaphorines antagonisent l'activation
de MEK et PI3-Kinase induite par les
neurotrophines, un moyen potentiel pour
induire un collapsus des cônes de
croissance.
Chemorepellants guide accurate axonal projections in developing neurons by inducing localized growth cone collapse in aberrantly projecting branches. However, the molecular mechanisms underlying chemorepellant-induced
growth cone collapse are unknown. To investigate the signal transduction mechanisms invoked
by chemorepellant molecules and their transmembrane receptors, we have examined
Semaphorin 3F-induced growth cone collapse of
neonatal sympathetic neurons. We found that
NGF-dependent growth cone elaboration and
axon extension of cultured sympathetic axons was
disrupted by the addition of soluble Sema3F. We
asked whether this was caused by an antagonistic action of Sema3F on NGF-stimulated TrkA
signaling. While Sema3F addition did not disrupt
TrkA receptor activation, nor the ability of TrkA
to bind and activate its immediate downstream
effectors Shc and PLC-gamma, Sema3F treatment
dramatically reduced NGF-induced activation of
the MEK/ERK and PI3-kinase pathways. Thus, we
demonstrate here a novel interaction between
axon guidance and neurotrophin signaling pathways, and propose that Sema3F may induce
growth cone collapse in sympathetic neurons by
interfering with neurotrophin-induced MEK
and/or PI3-kinase activity.
Les chimiorépulsifs guident les projections axonales
précises des neurones en développement, en
provoquant un collapsus localisé du cône de
croissance dans les branches avec projections
aberrantes. Cependant, les mécanismes
moléculaires à l'origine du collapsus des cônes de
croissance induit par les chimiorépulsifs sont
inconnus. Pour étudier les mécanismes de transduction des signaux évoqués par des molécules
chimiorépulsives et leurs récepteurs transmembranaires, nous avons examiné le collapsus induit
par la Sémaphorine 3F des cônes de croissance de
neurones sympathiques néonataux. Nous avons
trouvé que l'élaboration des cônes de croissance et
l'extension des axones des neurones sympathiques
en culture sensibles au NGF étaient interrompues
par l'ajout de Sema3F soluble. On s'est demandé si
ce phénomène était dû à une action antagoniste
de Sema3F sur le signal TrkA stimulé par le NGF.
L'addition de Sema3F n'a pas empêché l'activation
du récepteur TrkA, ni la capacité de celui-ci de lier
et d'activer ses effecteurs en aval immédiat, Shc et
PLC-gamma, mais ce traitement avec Sema3F a
réduit de façon dramatique l'activation induite par
le NGF des voies MEK/ERK et PI3-kinase. Donc,
nous démontrons ici une nouvelle interaction entre les voies de signalisation de molécules de
guidage axonal et des neurotrophines et proposons
que Sema3F puisse produire un collapsus des cônes
de croissance dans les neurones sympathiques en
interférant avec l'activité de MEK et/ou PI3-kinase
induite par les neurotrophines.
94
Manitt Colleen, Jarjour AA, Thompson KM, Peterson AC,
Kennedy TE*.
Affiche/Poster
48
* Department of Neurology and Neurosurgery
Montreal Neurological Insitute, McGill University
3801 University, Montreal, Quebec, Canada, H3A 2B4
514-398-7136
[email protected]
Expression of netrin-1 and netrin receptors
by neurons and glia in the post-natal and
adult mammalian spinal cord.
Expression de la nétrine-1 et de ses
récepteurs dans les neurones et la glie de
la moelle épinière chez le mammifère
néonatal et adulte.
Netrins are a family of secreted proteins that
function as chemotropic axon guidance cues
during neural development. We are investigating
the possibility that netrins may also play a role
in regulating regenerative responses in the adult
CNS. Here we show that netrin-1, but not netrin3, continues to be expressed in the adult rat spinal cord at a level similar to that in the embryonic CNS. Netrin-1 has been proposed to function as a diffusible long-range cue; however, in
the adult spinal cord the majority of netrin-1 is
not freely soluble but associated with ECM and
membranes. Netrin-1 is expressed by spinal interneurons and motoneurons and by one glial
subtype, the oligodendrocyte (OL). Consistent
with a short-range function for netrin, the netrin
receptors DCC, neogenin, unc5h1 and unc5h2
are also expressed by neurons and glia in the
adult spinal cord. In addition, multiple splice
variants of these receptors in the adult CNS have
been identified and sequenced. Fractionation of
adult spinal cord white matter suggests that
netrin-1 and DCC protein are absent from compact myelin; but enriched at the periaxonal space.
Preliminary analysis of OL development suggests
that OL precursors do not express netrin-1 in
vitro or in vivo; however they do express DCC.
Based on these observations, we are investigating the potential contribution of netrins and
netrin receptors to OL development and myelination, and to the promotion and/or inhibition
of neurite outgrowth following injury.
Nous évaluons la contribution des nétrines à la
régulation de la régénération chez l'adulte. Lors
du développement du système nerveux central
(SNC), les nétrines, une famille de protéines
sécrétées, guident certains axones sur une longue
distance. La nétrine-1, mais pas la nétrine-3, est
présente dans la moelle épinière de l'adulte et
de l'embryon à des niveaux semblables. Alors qu'il
a été proposé que la nétrine-1 agit chez
l'embryon comme un signal diffusible à longue
portée, chez l'adulte, elle n'est pas
majoritairement présente sous forme soluble,
mais est plutôt associée aux membranes
cellulaires et à la matrice extracellulaire. La
nétrine-1 est produite par des interneurones, des
motoneurones et par les oligodendrocytes (OL).
Ses récepteurs sont exprimés par des neurones
et par la glie; ce qui appuie l'idée que chez
l'adulte, les nétrines agissent sur de courtes distances. De plus, différents épissages alternatifs
de ces récepteurs ont été identifiés et séquencés.
Le fractionnement de la matière blanche de la
moelle épinière adulte suggère que la nétrine-1
et le DCC sont absents de la myéline compacte,
mais sont enrichis dans l'espace périaxonal.
L'analyse préliminaire du développement des OL
suggère que les précurseurs des OL n'expriment
pas la nétrine-1. Toutefois ils expriment le DCC.
Nous étudions donc la possibilité que les nétrines
contribuent au développement des OL, à la
myélinisation, ainsi qu'à favoriser et/ou à inhiber
l'extension de neurites après des dommages au
SNC.
95
Mecteau Mélanie*, Lemaire C, Rossignol S,
Kessous A, Provencher J, Doucet G.
Affiche/Poster
49
* Département de pathologie et biologie cellulaire
Université de Montréal
C.P. 6128, succursale Centre-ville, Montréal, Québec, Canada, H3C 3J7
514-343-6255
[email protected]
Expression of ephrins and Eph receptors in
the CNS of spinalized rats.
Expression des éphrines et récepteurs Eph
dans le SNC de rats adultes spinalisés.
Several studies have demonstrated that ephrins
and Eph receptors are involved in axon guidance
during development of the CNS. Many of these
molecules are expressed in the adult and might
play a role in regeneration - or its inhibition - in
the lesioned spinal cord. The expression of 6
ephrins (A2-A5, B2-B3) and 6 Eph receptors (A3A7, B3) was examined by RT-PCR in several CNS
regions of normal adult rats and in rats with complete spinal transection, 7 days before. The cDNA
were detected on membranes by hybridization
with specific radiolabeled probes. Results demonstrate differential decreases in the expression
of EphA3, EphA5, EphA6, EphB3 and of ephrinA5 in spinal cord, at the level and caudal to the
lesion, and a marked increase in the expression
of EphA4, EphA5 and EphA6 in brainstem and
frontoparietal cortex. Ephrin-A2 expression was
strongly increased in the caudal spinal cord, frontoparietal cortex and mesencephalon. These
changes suggest a role for Eph receptors in the
neuronal response to axotomy and a
downregulation of some ephrins and Eph receptors in neurons deprived of synaptic inputs. The
increases in Eph receptors, recognizing repulsive
molecules, in cortical and brainstem neurons
projecting to spinal cord, might contribute to the
inhibition of regeneration after lesion. Supported
by CIHR and FRSQ.
Les éphrines et les récepteurs Eph sont impliqués
dans le guidage axonal au cours du développement
du SNC. Plusieurs de ces molécules sont exprimées
chez l'adulte et pourraient ainsi jouer un rôle dans
la régénération - ou son inhibition - dans la moelle
épinière lésée. L'expression régionale de 6 éphrines
(A2-A5, B2-B3) et 6 récepteurs Eph (A3-A7, B3) a
été examinée par RT-PCR dans le SNC de rats
adultes normaux, ou 7 jours après transection de la
moelle épinière. Les cDNA ont été détectés sur
membrane par hybridation avec des sondes
radioactives spécifiques. Les résultats démontrent
une baisse différentielle de l'expression de EphA3,
EphA5, EphA6, EphB3 et de l'éphrine-A5 dans la
moelle, au niveau de - et caudal à la lésion, ainsi
qu'une augmentation marquée de EphA4, EphA5
et EphA6 dans le tronc cérébral et le cortex
frontopariétal. L'expression de l'éphrine-A2 était
fortement diminuée dans la moelle caudale, le cortex frontopariétal et le mésencéphale. Ces
changements suggèrent un rôle des récepteurs Eph
dans la réponse neuronale à l'axotomie et une
régulation à la baisse de l'expression de certaines
de ces molécules dans les neurones privés d'inputs
synaptiques. Les augmentations de récepteurs
reconnaissant des molécules répulsives, dans des
neurones du cortex et du tronc cérébraux ayant des
projections vers la moelle, pourraient contribuer à
l'inhibition de la régénération axonale après lésion
médullaire. Subventionné par les IRSC et le FRSQ.
96
Seitz Alexander*, Kragol M, Aglow E, Heber-Katz E.
Affiche/Poster
50
* The Wistar Institute
3601 Spruce Street, Philadelphia, PA, USA, 19104
215-898-3889
[email protected]
The molecular landscape of a new animal
model for spinal cord regeneration in the
mouse.
L'organisation moléculaire d'un nouveau
modèle animal de régénération dans la
moelle épinière chez la souris.
Investigations of mammalian spinal cord injury
models have placed emphasis on the degenerative responses of the long fiber tracts. However
neuro-axonal responses and their molecular basis have not been extensively studied in the light
of regeneration. Therefore we developed a mouse
model for spinal cord regeneration involving a
full spinal cord transectional injury at T8-9. The
features of the model are functional recovery with
animals consistently scoring 17 of 20 possible
points on the BBB scale after 3- 4 weeks. Underlying this recovery are axons bridging the injury
site accompanied by a considerable neuronal
plasticity represented by GAP-43 immunoreactivity showing axonal growth cones within the
gray and white matter of the spinal cord after injury. We have used this new model in comparison to lesions that do not exhibit regeneration
to elucidate the molecular events leading to functional regeneration by analyzing the RNA at the
level of the spinal cord as well as at the motor
cortex and the red nucleus after injury.
Microarray data from different time points at the
injury site is used to determine candidate genes
involved in facilitating or inhibiting regeneration.
Les recherches concernant les modèles de lésion
de la moelle épinière ont surtout mis l'emphase
sur les réponses dégénératives des longs faisceaux
de fibres. Cependant, les réponses neuroaxonales locales et leurs bases moléculaires n'ont
pas été étudiées en profondeur dans le contexte
de la régénération. C'est pourquoi nous avons
développé un modèle animal de régénération
dans la moelle épinière impliquant une transection médullaire complète au niveau de T8-9, chez
la souris. Les caractéristiques du modèle sont une
récupération fonctionnelle avec des animaux qui
atteignent constamment des scores de 17 points
après 3-4 semaines, sur un maximum de 20
points dans l'échelle BBB. Sous-tendant cette
récupération, se trouvent des axones traversant
le site de lésion, de même qu'une plasticité
neuronale considérable reflétée par une
immunoréactivité GAP-43 dans des cônes de
croissance à l'intérieur de la matière grise et de
la matière blanche de la moelle épinière lésée.
Nous avons utilisé ce nouveau modèle pour le
comparer à des lésions qui ne montrent pas de
régénération, en vue d'élucider les mécanismes
moléculaires conduisant à la régénération grâce
à une analyse des RNA dans la moelle épinière,
de même que dans le cortex moteur et le noyau
rouge. Les résultats d'analyses du site de lésion
par micropuces DNA, à différents temps après la
chirurgie sont utilisés pour déterminer les gènes
potentiellement impliqués dans la facilitation ou
l'inhibition de la régénération.
97
Marsh Daniel R*, Hamilton EF, Wong ST, Meakin SO,
Weaver LC.
Affiche/Poster
51
* Neurodegeneration Research Group
The John P. Robarts Research Institute
P.O. Box 5015, 100 Perth Drive, London, ON, Canada, N6A 5K8
519-663-5777, ext. 34312
[email protected]
TrkA-IgG treatment attenuates autonomic
dysreflexia after clip compression injury of
the rat spinal cord.
Un traitement avec trkA-IgG atténue la
dysréflexie autonome résultant d'une
lésion par compression de la moelle
épinière chez le rat.
In contrast to sensory and motor recovery, the
autonomic system may not benefit from elevated
neurotrophins after spinal cord injury (SCI). Autonomic dysreflexia is a debilitating condition
after SCI, associated with aberrant primary afferent sprouting in the dorsal horn that is nerve
growth factor (NGF)-dependent. Analysis of spinal cords and dorsal root ganglia (DRG) from
uninjured and SCI rats by ELISA indicated that
NGF was increased by 194% at the injury site,
but was unchanged in DRG and in distal cord
segments. We constructed a protein including the
extracellular portion of trkA fused to the Fc portion of human IgG and expressed it using a
baculovirus system. Binding of our trkA-IgG fusion protein was specific for NGF with a
Kd=4.26x10-11M and blocked NGF-dependent
neuritogenesis in PC12 cells. We hypothesized
that binding of NGF in the injured cord by our
trkA-IgG fusion protein would diminish autonomic dysreflexia. Severe, high thoracic SCI was
induced with clip compression and the rats were
treated with intrathecal infusions (4 micrograms/
day) of trkA-IgG or control IgG. At 14 days postSCI, autonomic dysreflexia was assessed. Colon
distension increased mean arterial pressure
(MAP) in control rats by 47±6 mmHg from 90
mmHg. In contrast, MAP of rats treated with trkAIgG increased by only 26±2 mmHg. These results
indicate that treatment with trkA-IgG to block
NGF minimizes autonomic dysfunction after SCI.
Funding: Ont. Neurotrauma and Ont. Heart and
Stroke Fdns.
Contrairement à la récupération sensorielle et
motrice, le système nerveux autonome pourrait ne
pas bénéficier des niveaux élevés de neurotrophines
après une lésion médullaire (LMÉ). La dysréflexie
autonome est une condition débilitante qui résulte
d'une LMÉ, associée à un bourgeonnement aberrant,
dépendant du NGF, des afférences primaires dans
les cornes dorsales de la moelle. L'analyse par ELISA
de la moelle épinière et de ganglions rachidiens
(DRG) de rats intacts ou avec LMÉ a indiqué que le
NGF était augmenté de 194% au site de lésion, mais
demeuré inchangé dans les DRG et les segments
médullaires distaux. Nous avons construit une
protéine, incluant la portion extracellulaire de trkA
fusionnée à la portion Fc d'IgG humains et l'avons
exprimée à l'aide d'un système baculovirus. La liaison de cette protéine de fusion trkA-IgG était
spécifique au NGF, avec un Kd=4.26x10-11 M, et a
bloqué la neuritogenèse dépendante du NGF dans
des cellules PC12. Nous avons posé l'hypothèse que
la liaison du NGF dans la moelle par la protéine de
fusion trkA-IgG pourrait réduire la dysréflexie
autonome. Une LMÉ sévère à un niveau thoracique
haut a été induite par compression avec une pince
et les rats ont été traités avec des infusions
intrathécales (4 microgrammes/jour) de trkA-IgG ou
d'IgG témoin. La dysréflexie autonome a été évaluée
14 j après la lésion. La distension du colon a augmenté
la pression artérielle moyenne (PAM) de 47±6 mmHg
au-dessus du niveau de base de 90 mmHg, chez les
rats témoins. Par contre, la PAM des rats traités au
trkA-IgG a augmenté de seulement 26±2 mmHg. Ces
résultats indiquent qu'un traitement au trkA-IgG
permettant de bloquer le NGF minimise la dysréflexie
autonome résultant d'une LMÉ. Financement:
Ontario Neurotrauma Foundation et Ontario Heart
and Stroke Foundation.
98
Kwon, Brian K*, Liu J, Messerer, C, Kobayashi NR,
Tetzlaff W.
Affiche/Poster
52
* CORD (Collaboration on Repair Discoveries), University of British Columbia
2469 Biosciences Building, 6270 University Boulevard, Vancouver, BC, Canada, V6T 1Z4
604-822-2673
[email protected]
Application of BDNF reverses neuronal
atrophy and promotes axonal regeneration
of rubrospinal neurons one year after
injury.
L'application de BDNF renverse l'atrophie
neuronale et favorise la régénération
axonale de neurones rubrospinaux un an
après la lésion.
We studied the capacity of rubrospinal neurons
to survive and regenerate 1 year after spinal cord
injury. A cervical cord hemisection was performed
to sever the rubrospinal tract, and its completeness confirmed with retrograde tracing. Chronicity was established by allowing the rats to survive
for 1 year in an enriched environment before
intervening. Using an osmotic mini-pump, we
infused brain-derived neurotrophic factor
(BDNF) intracranially into the vicinity of the rubrospinal cell bodies. This restored the number
and the size of neurons in the injured red nucleus
to that of the uninjured side. In contrast to previous reports, these findings indicate that rubrospinal neurons do not die after axotomy but
rather undergo significant but reversible atrophy.
At the same time point after injury, this response
could not be achieved by applying BDNF to the
spinal cord lesion site. Furthermore, cell body
treatment with BDNF induced the re-expression
of regeneration associated genes, i.e. GAP-43 and
T-alpha-1-tubulin, suggesting a restored axonal
growth propensity. Indeed, with BDNF we found
an average of 80 chronically axotomized rubrospinal neurons regenerated into peripheral nerve
transplants engrafted into the refreshed injury
site. This is the first demonstration of axonal regeneration of supra-spinal neurons as late as one
year after axotomy and may have implications on
the development of therapeutic strategies for
patients with chronic injuries of the spinal cord.
Nous avons étudié la capacité de neurones
rubrospinaux à survivre et à régénérer 1 an après
lésion de la moelle épinière. Une hémisection de
la moelle cervicale a été réalisée pour couper le
faisceau rubrospinal et sa totalité a été confirmée
par traçage rétrograde. La chronicité a été établie
en gardant les rats dans un environnement
enrichi pendant 1 année avant d'intervenir. À
l'aide d'une minipompe osmotique, nous avons
effectué une infusion intracrânienne de « brainderived neurotrophic factor » (BDNF), à proximité
des corps cellulaires rubrospinaux. Ceci a
restauré le nombre et la taille des neurones du
noyau rouge lésé aux niveaux de ceux du côté
intact. À l'opposé de rapports antérieurs, ces observations indiquent que les neurones
rubrospinaux ne meurent pas après axotomie,
subissant plutôt une atrophie significative mais
réversible. Au même temps après la lésion, cette
réponse n'a pas pu être obtenue en appliquant
le BDNF au site de lésion médullaire. De plus, le
traitement des corps cellulaires avec le BDNF a
induit une réexpression de gènes associés à la
régénération, c.-à-d. GAP-43 et tubulineTalpha-1,
suggérant une propension restaurée à la
croissance axonale. En effet, avec le BDNF une
moyenne de 80 neurones rubrospinaux
chroniquement axotomisés ont régénéré dans des
transplants de nerf périphérique greffés au site
de lésion rafraîchi. Cette première démonstration
de régénération axonale de neurones
supraspinaux, aussi tardivement qu'une année
près axotomie, pourrait avoir des implications sur
le développement de stratégies thérapeutiques
pour des patients souffrant de dommages
chroniques à la moelle épinière.
99
Ankeny Daniel*, Stokes B, Jakeman L.
Affiche/Poster
53
* Department of Physiology and Cell Biology
The Ohio State University
304 Hamilton Hall, 1645 Neil Avenue, Columbus, Ohio, United States of America, 43210
614-292-5572
[email protected]
Pegylated BDNF infusion induces the expression of fos in spinal cord neurons and
is associated with alternating hindlimb
stepping after SCI in rats.
L'infusion de BDNF pégylé induit
l'expression de fos dans les neurones
médullaires et est associée au mouvement
alternatif des pattes arrières après une
lésion de la moelle épinière chez le rat.
We previously reported that intrathecal BDNF
elicits spontaneous hindlimb air stepping following mid-thoracic contusion or transection. Here,
we report that infusion of 25 micro g/day
pegylated BDNF (peg-BDNF) resulted in improved
distribution within the parenchyma of the lumbar spinal cord (p < 0.0001, vs. infusion of PBS
or lower peg-BDNF doses), and that with sufficient penetration, the proto-oncogene Fos was
induced in the gray matter. These effects were
associated with air stepping, which was observed
in 6/7 animals infused at 25 micro g/day and 2/
6 infused at 10 micro g/day, but never in control
or 5 micro g/day treated animals. Following infusion at 25 micro g/day, BDNF immunoreactivity (IR) saturated much of the white matter and
was detected deep in the gray matter of the lumbar enlargement. After infusion of lower doses,
BDNF-IR was detected only in the dorsal spinal
cord and dorsal root entry zones. Accordingly,
Fos-positive nuclei were significantly elevated
throughout the gray matter of the lumbar enlargement following infusion at 25 micro g/day,
while with lower doses, Fos cells were observed
predominately in the dorsal horns, and their
number rarely exceeded control levels. Together,
these results suggest that BDNF may act on specific neuronal populations within the gray matter, potentially involving portions of the central
pattern generator, to induce locomotor-like movements. Supported by NS37321.
Nous avons rapporté précédemment que le BDNF
intrathécal induit des mouvements aériens
spontanés des pattes arrières suite à une contusion ou une section transverse mid-thoracique. Ici,
nous rapportons qu'une infusion de 25µg/jour de
BDNF pégylé (peg-BDNF) favorise une meilleure
distribution à l'intérieur du parenchyme de la
moelle lombaire (p<0.0001, vs. une infusion de
PBS ou de doses réduites de peg-BDNF) et qu'avec
une pénétration suffisante, le protooncogène Fos
était induit dans la matière grise. Ces effets ont
été associés avec des mouvements de marche à
vide, qui ont été observés chez 6/7 animaux
infusés avec 25µg/jour, 2/6 animaux infusés avec
10µg/jour et aucun animal contrôle ou traité avec
5µg/jour. Après une infusion de 25µg/jour,
l'immunoréactivité (IR) au BDNF a saturé la
majorité de la matière blanche et a été détectée
profondément dans la matière grise du renflement
lombaire. Après l'infusion de doses réduites, l'IR
au BDNF a été détectée seulement dans la moelle
dorsale et aux points d'entrée de la racine dorsale.
En accord avec ces résultats, le nombre de noyaux
cellulaires exprimant Fos a été significativement
augmenté dans la matière grise du renflement
lombaire, après infusion de 25µg/jour, alors
qu'avec les doses réduites, les cellules Fos ont été
observées surtout dans les cormes dorsales et que
leur nombre excédait rarement les niveaux
témoins. L'ensemble de ces résultats suggère que
le BDNF pourrait agir sur des populations
neuronales spécifiques à l'intérieur de la matière
grise, impliquant potentiellement des portions du
générateur central de patterns, pour induire des
mouvements de type locomoteur. Supporté par
NS37321.
100
Skup Malgorzata*, Macias M, Dwornik A, Sulejczak D,
Wiater M, Czarkowska-Bauch J.
Affiche/Poster
54
* Department of Neurophysiology
Nencki Institute of Experimental Biology
ul. Pasteura 3, Warsaw, , Poland, 02-093
4822-659-85-71, ext. 438
[email protected]
Locomotor training induces changes in
TrkB expression in the spinal cord of adult
rats: involvement of glial cells.
L'entraînement locomoteur induit des
changements dans l'expression de TrkB
dans la moelle épinière du rat adulte : rôle
des cellules gliales.
Physiotherapy following spinal cord injury can
bring motor improvement. Recent data point to
neurotrophins as possible factors involved. Our
study revealed that exercise influences
neurotrophin system in the spinal cord of adult
rats (Skup et al., Acta Neurobiol. Exp. 60, 2000).
Long-term physical training led to strong enhancement of TrkB immunoreactivity (IR) in the
perikarya of small diameter cells scattered in DH
and VH. Also the number of TrkB IR cells was increased. The identity of these cells was obscure.
In the present study we tested their phenotype.
After 4 weeks of training (1000m daily running),
animals were perfused (2% PFA, 0.2% PBCh in
PBS). Double staining was performed on cryostat
14 um sections. TrkB antibodies (1:1000, Santa
Cruz) were combined with NeuN (1:50000,
Chemicon), GFAP (1:20, Boehringer), NG2
(1:1000, gift of Dr. W.Stallcup), RIP (1:5, Hybridoma Bank) and GalC (1:25, gift of Dr.
L.Buzanska) to detect neurons, astrocytes and
oligodendrocytes. Microglial cells were stained
with B.S. lectin (1:50, Sigma). ABC Vectastain or
FITC/TRITC detection systems were used. The
vast majority of Trk B IR small cells appeared
NeuN(-) excluding their neuronal identity.
GFAP(-), lectin(-) and GalC(+) staining indicated
their oligodendroglial phenotype. The data shed
new light on the oligodendroglia suggesting their
capability of responding to neuronal activity in
the spinal cord by neurotrophin signaling
through TrkB. Supported by the SCSR 1305/P05/
98/14.
La physiothérapie après une lésion de la moelle
épinière peut améliorer la motricité. Des données
récentes indiquent que les neurotrophines
pourraient être impliquées dans ce processus. Notre
étude antérieure a montré que l'exercice influence
les neurotrophines dans la moelle du rat adulte
(Skup et al., Acta Neurobiol. Exp. 60, 2000).
L'entraînement physique à long terme a mené à une
forte augmentation de l'immunoréactivité de TrkB
dans le péricaryon de cellules de petit diamètre
dispersées dans les cornes dorsales et ventrales. De
plus, le nombre de cellules TrkB(+) était augmenté.
Dans la présente étude, nous avons testé leur
phénotype. Après 4 semaines d'entraînement (1km
de course/jour), les animaux ont été perfusés (2%
PFA, 0.2% P.B. dans du PBS). Un double marquage
a été effectué sur des coupes au cryostat de 14 um
et des anticorps anti-TrkB (1:1000, Santa Cruz) ont
été en combinaison avec des anti-NeuN (1:50000,
Chemicon), anti-GFAP (1:20, Boehringer), antiNG2 (1:1000, Dr. W. Stallcup), Anti-RIP (1:5, Hybridoma Bank) et anti-GalC (1:25, Dr. L.Buzanska)
pour détecter les neurones, astrocytes et oligodendrocytes. Les cellules microgliales ont été marquées
avec la lectine B.S. (1:50, Sigma). Les systèmes de
détection ABC Vectastain ou FITC/TRITC ont été
utilisés. La majorité des cellules TrkB(+) étaient
NeuN(-), excluant leur identité neuronale, alors que
les marquages GFAP(-), lectine(-) and GalC(+)
indiquaient leur phénotype oligodendroglial. Ces
résultats donnent un nouvel éclairage sur le rôle
des oligodendrocytes en suggérant leur capacité à
répondre à l'activité neuronale dans la moelle
épinière par une signalisation neurotrophinergique
via TrkB. Subventionné par SCSR 1305/P05/98/14.
101
Ramer Matt S*, Bishop T, Duraisingam I,
McMahon SB, Priestley JV.
Affiche/Poster
55
* Centre for Neuroscience Research
King's College London
Guy's Campus, London Bridge, London, , UK, SE1 1UL
207-848-6185
[email protected]
Regeneration across the dorsal root entry
zone: effects of immediate and delayed
treatment with neurotrophin-3.
Régénération à travers la zone d'entrée des
racines dorsales : effets du traitement
immédiat et retardé avec la neurotrophine-3.
In the adult, injured dorsal root axons fail to regenerate across the dorsal root entry zone (DREZ)
into the spinal cord. This is due partly to a weak
regenerative response of sensory neurons to
rhizotomy. Neurotrophic factors promote neurite
outgrowth in vitro, and thus may promote regeneration in the CNS in vivo. Neurotrophin-3 (NT3)
supports sensory neurons responsible for
mechano- and proprioception. One week's intrathecal NT3 treatment beginning on the day of
rhizotomy promoted regeneration across the
DREZ. It also resulted in an increase in the 43
kDa growth-associated protein GAP-43 expression in rhizotomized sensory neurons. Tract-tracing experiments showed that axons penetrated
the gray matter and formed synaptic bouton-like
structures. Electrophysiological recordings
showed a partial recovery of cord dorsum potentials with four weeks' NT3, but not vehicle treatment. In behavioral tasks designed to test proprioception, NT3-treated rats performed significantly better than vehicle-treated rats, or NT3treated rats whose dorsal roots were surgically
prevented from regenerating. Delaying NT3 treatment for one week compromised regeneration:
axons remained able to cross the DREZ, but their
progress was hindered in degenerating white
matter. This was not associated with a reduced
neuronal GAP-43 up-regulation or astrogliosis
within the cord, but with the delayed appearance
of mature ED1-expressing phagocytes in the degenerating white matter.
Chez l'adulte, les axones lésés des racines dorsales
ne régénèrent pas dans la moelle, à travers la zone
d'entrée des racines dorsales (ZERD), en partie à
cause de la faible réponse régénératrice des
neurones sensoriels après rhizotomie. Les
neurotrophines promeuvent la croissance
neuritique in vitro et pourraient donc promouvoir
aussi la régénération dans le SNC in vivo. La
neurotrophine-3 (NT3) maintient les neurones
sensoriels responsables de la mécano- et de la
proprioception. Un traitement intrathécal d'une
semaine avec NT3 à partir du jours de la
rhizotomie a favorisé la régénération à travers la
ZERD. Il a aussi produit une augmentation de
l'expression de la protéine GAP-43 dans les
neurones sensoriels rhizotomisés. Des expériences
de transport axonal ont montré que des axones
avaient pénétré la matière grise et formé des structures semblables à des boutons synaptiques. Des
enregistrements électrophysiologiques ont montré
une récupération partielle des potentiels de la
moelle dorsale après 4 semaines de traitement à
la NT3, mais non avec l'excipient. Dans des tâches
comportementales évaluant la proprioception, les
rats traités à la NT3 étaient significativement plus
performants que ceux traités à l'excipient ou ceux
traités à NT3 mais dont les racines dorsales avaient
été chirurgicalement empêchées de régénérer.
Retarder d'une semaine le traitement à la NT3 a
compromis la régénération : les axones
demeuraient capables de traverser la ZERD, mais
leur progression était entravée dans la matière
blanche en dégénérescence. Ceci n'était pas
associé à une réduction de la régulation positive
de la GAP-43 neuronale ou à une astrogliose dans
la moelle, mais à l'apparition différée de phagocytes matures exprimant l'antigène ED1 dans la
matière blanche en dégénérescence.
102
Petit Audrey*, Pierret P, Vallée A, Doucet G.
Affiche/Poster
56
* Département de pathologie et biologie cellulaire
Université de Montréal
C.P. 6128, succursale Centre-ville, Montréal, Québec, Canada, H3C 3J7
514-343-6255
[email protected]
Astrocytes from cerebral cortex or striatum
attract adult host serotoninergic axons
into intrastriatal ventral mesencephalic cografts.
Les astrocytes corticaux ou striataux
favorisent l'innervation sérotoninergique
d'une co-greffe de tissu mésencéphalique
ventral dans le striatum du rat adulte.
The navigational ability of adult CNS axons and
the guidance cues they can recognize are largely
unknown. Astrocytes express guidance molecules
and have different regional phenotypes. To evaluate their influence on the affinity of adult
serotoninergic (5-HT) axons for a projection target, we co-implanted astrocytes cultured from the
neonatal striatum, cortex or ventral mesencephalon together with fœtal ventral mesencephalic
tissue, into the striatum of adult rats. Two months
after implantation, quantification following in
vitro [ 3H]5-HT uptake and autoradiography
showed that ventral mesencephalic grafts with cografted cortical or striatal astrocytes were respectively 4 times and 3 times more densely innervated by host 5-HT axons than control ventral
mesencephalic grafts or co-grafts with mesencephalic astrocytes. Immunohistochemistry for
GFAP or chondroitin-sulfate proteoglycan
showed no difference in host astroglial scar or
production of inhibitory molecules that could
explain these differences in 5-HT innervation.
These results confirm that neonatal astrocytes
grown in culture from different brain regions have
the potential to influence the growth and/or
maintenance of adult 5-HT axons in a graft of
neural tissue from another brain region. This
model may prove useful to identify molecules
expressed by cultured cortical or striatal astrocytes - but not by ventral mesencephalic onesthat have these tropic actions on 5-HT axons
projecting to neostriatum. (CIHR, FRSQ, FCAR
& GRSNC)
On connaît peu les signaux de guidage axonal
présents dans le SNC mature que les neurones
adultes peuvent reconnaître. Les astrocytes
expriment de telles molécules pendant le
développement et ont des phénotypes régionaux
différenciés. Afin d'évaluer leur influence sur
l'affinité des axones sérotoninergiques (5-HT)
adultes pour une cible d'innervation, nous avons
co-transplanté des astrocytes du striatum, du
cortex ou du mésencéphale ventral (MV) de rats
nouveau-nés avec du tissu nerveux fœtal du MV
dans le striatum de rats adultes. Deux mois plus
tard, la capture de [3H]5-HT et l'autoradiographie quantitative ont montré que les cogreffes de MV contenant des astrocytes du cortex ou du striatum étaient respectivement 4 et 3
fois plus innervées par les axones 5-HT de l'hôte
que les greffes simples du MV ou celles contenant
des astrocytes du MV. L'immunohistochimie
contre la GFAP ou les CSPG n'a montré aucune
différence dans la formation d'une cicatrice gliale
ou dans la production de molécules inhibitrices
qui puisse expliquer ces différences d'innervation
5-HT. Ces résultats confirment que des astrocytes
de régions anatomiques différentes peuvent influencer la croissance et/ou le maintien d'axones
5-HT adultes dans une greffe neurale provenant
d'une autre région. Ce modèle nous permettra
d'identifier les molécules exprimées par les astrocytes corticaux ou striataux responsables de
cette action tropique sur les axones 5-HT qui
projettent au neostriatum. (IRSC, FRSQ, FCAR&
GRSNC)
103
Velardo Margaret Jo*, Williams PR, Burger C, Abernathy C,
Zolotukhin S, Bolser D, Muzyczyka N, Reier PJ.
Affiche/Poster
57
* McKnight Brain Institute of the University of Florida
P.O. Box 100244, Gainesville, Florida, U.S.A., 32610-0244
352-294-0069
[email protected]
Intraspinal gene delivery of a leukemia
inhibitory factor (LIF)-encoding recombinant adeno-associated virus (RAAV) vector
can promote motor dysfunction in adult
rats.
L'injection intraspinale d'un vecteur viral
recombinant adéno-associé (RAAV)
encodant le gène du facteur inhibiteur de
la leucémie (LIF) peut provoquer une
dysfonction motrice chez le rat adulte.
LIF has been reported to stimulate regeneration
of injured axons in the PNS and CNS. Following
the delivery of an rAAV construct encoding LIF
and a green fluorescent protein (gfp) reporter
gene to injured and uninjured rat spinal cords,
we have demonstrated profound and discrete
motor and sensory behavioral responses to an upregulation of hLIF expression. Tonic tremor was
the hallmark of the observed motor dysfunction
and was exhibited in conjunction with the predicted wind-up interval for expression of the LIF
transcript. This tremor was unremitting and consistently localized to body regions corresponding to the spinal level of the injections. The behavioral effects were also viral dose-dependent.
A comparably titrated vector encoding for CNTF
expression yielded a tremor of slower onset and
reduced severity. However, no dysfonctions were
observed following administration of an rAAV NT3 vector. Likewise, no effect was seen with another rAAV construct, encoding for the dual reporter genes (rfp and gfp), thus ruling out gfp
toxicity. Immunohistochemistry revealed a variety of gfp positive neurons randomly distributed
throughout all Rexed laminae, and the level of
transduction, as judged by gfp fluorescence, correlated with the titer of virus administered. These
results suggest that over-expression of this molecule in the normal and injured spinal cord can
translate into augmented motoneuron excitability. (Support: NIH PO1NS36302, PO135702,
State of Florida BSCIRTF.)
On a rapporté que le LIF stimule la régénération
d'axones lésés dans le SNP et le SNC. Après injection d'une construction rAAV encodant LIF et un
gène rapporteur couplé à la protéine fluorescente
verte (gfp) dans la moelle épinière lésée ou saine
du rat, nous avons montré une augmentation de
l'expression de hLIF et des réponses motrices et
sensorielles profondes et discrètes. Une
tremblement tonique caractérisait la dysfonction
motrice observée et est apparu après un intervalle
de temps correspondant au délai prévu dans
l'expression du transcrit LIF. Ce tremblement était
soutenu et conséquemment localisé à la région
du corps correspondant au niveau spinal des injections. Les effets comportementaux étaient aussi
dépendants de la charge virale. Un vecteur
encodant le gène CNTF, avec un titre comparable,
a produit un tremblement avec un accès plus lent
et de moindre sévérité. Cependant, aucune
dysfonction n'a été observée après l'administration
d'un vecteur rAAV NT-3. De même, aucun effet
n'a été observé avec une autre construction rAAV,
encodant pour les deux gènes rapporteurs (rfp et
gfp), excluant une toxicité de gfp. L'immunohistochimie a révélé une variété de neurones gfppositifs distribués aléatoirement à travers toute les
laminae de Rexed et le niveau de transduction, tel
qu'évalué par la fluorescence gfp, correspondait
au titre du virus administré. Ces résultats
suggèrent que la surexpression de LIF dans la
moelle saine ou lésée peut se traduire en une
excitabilité accrue des motoneurones.
(Subventionné par: NIH PO1NS36302, PO135702
et le State of Florida BSCIRTF.)
104
Amer Rebecca*, Pace-Asciak CR, Linda R.
Affiche/Poster
58
* Cell and Molecular Division
Toronto Western Hospital Research Institute (TWRI)
399 Bathurst Street Rm# 11-430, Toronto, ON, Canada,
416-603-5420
[email protected]
Hepoxilins enhance neuronal regeneration
in an in vitro model of spinal cord injury.
Les hépoxylines augmentent la
régénération neuronale dans un modèle in
vitro de traumatisme médullaire.
Hepoxilins are 12-lipoxygenase metabolites of
arachidonic acid that have significant
neuromodulatory effects in the central nervous
system. Their precise functions, however, are not
well understood. We examined the effects of
hepoxilin-A3 (HxA3) on neuronal regeneration
in an in vitro model of spinal cord transection
using superior cervical ganglion neurons. By one
hour following neurite transection, neuronal
outgrowth was significantly higher in cultures
exposed to 0.28 uM HxA3 (low dose) in the presence of NGF, compared to controls treated with
NGF alone. Two to 6 hours post-injury, neurite
outgrowth was increased by 19.4% and 31.3% in
cultures treated with 2.8 uM HxA3 (high dose)
(n=123 neurites) and a low dose HxA3 (n=129
neurites), respectively, compared to controls
(n=132 neurites). Neurite outgrowth in the presence of high dose or low dose HxA3 was significantly increased for the duration of the observation period (i.e. 12 hours). Application of low dose
or high dose HxA3 caused a rapid increase in
intracellular calcium in the somata of uninjured
fluo-3 loaded neurons. This increase was transient: by 1 minute, calcium levels declined to a
new stable baseline significantly above rest. These
findings demonstrate for the first time the involvement of a specific lipoxygenase metabolite
in the modulation of NGF-stimulated neurite
outgrowth.
Les hépoxilines sont des métabolites de l'acide
arachidonique produits par la 12-lipoxygénase
qui ont des effets neuromodulateurs significatifs
dans le SNC. Leurs fonctions précises sont
cependant mal comprises. Nous avons examiné
les effets de l'hépoxyxiline-A3 (HxA3) sur la
régénération neuronale dans un modèle in vitro
de transection de la moelle épinière, en utilisant
des neurones des ganglions cervicaux supérieurs.
Une heure après la transection des neurites, la
croissance de prolongements neuronaux était
significativement plus élevée dans les cultures
exposées à 0.28 uM HxA3 (faible dose), en
présence de NGF, comparativement aux témoins
traités avec le NGF seulement. Deux à 6 heures
après lésion, la croissance neuritique était
augmentée de 19.4% et 31.3% dans les cultures
traitées avec 2.8 uM HxA3 (haute dose) (n=123
neurites) et une faible dose (n=129 neurites),
respectivement, en comparaison des témoins
(n=132 neurites). La croissance des neurites en
présence de haute et faible doses de HxA3 était
significativement augmentée pour toute la durée
de la période d'observation (12 heures).
L'application de HxA3 aux 2 doses a causé une
augmentation rapide du calcium intracellulaire
dans le soma de neurones intacts, chargés au fluo3. Cette augmentation était transitoire : en 1
minute, les niveaux de calcium ont décliné à un
nouveau niveau basal stable significativement
plus élevé qu'au repos. Ces résultats démontrent
pour la première fois une implication d'un
métabolite spécifique de la lipoxygénase dans la
modulation de la croissance de neurites stimulée
par le NGF.
105
Ellezam Benjamin*, McKerracher L.
Affiche/Poster
59
* Département de pathologie et biologie cellulaire
Université de Montréal
C.P. 6128 succ Centre-ville, Montréal, QC, Canada, H3C 3J7
514-343-6111 #1472
[email protected]
A therapeutic vaccine to stimulate axon
regeneration after microcrush of the optic
nerve in adult rats.
Un vaccin thérapeutique pour stimuler la
régénération après écrasement du nerf
optique chez le rat adulte.
Axon regeneration in white matter of the CNS is
blocked by several different myelin-derived
growth inhibitory molecules. The use of a therapeutic vaccine allows regeneration of transected
corticospinal tract fibres in adult mouse (Huang
et al. 1999 Neuron 24:639), but this method has
not yet been tested in other animal models. Here
we show the ability of adult Sprague Dawley rat
retinal ganglion cell (RGC) axons to regenerate
after microcrush of optic nerve and treatment
with the therapeutic vaccine. A spinal cord homogenate in Freund's incomplete adjuvant was
used as the immunogen, and a liver homogenate
for controls. In treated animals, bundles of axons
extended past the lesion and took a twisted
course, typical of regenerated axons. We
immunostained the optic nerve sections with
anti-rat IgG antibody to detect if circulating antibodies were bound to the optic nerve matrix to
block growth inhibitory proteins. We observed
antibody binding for a distance of about 500 um
from the lesion site, a distance that appears to
correlate with the extent of RGC axon regrowth.
We are now investigating if prevention of cell
death after axotomy will improve regeneration in
combination with the therapeutic vaccine. Supported by CIHR.
Plusieurs molécules de la myéline inhibent la
régénération dans le SNC. Pour contrecarrer
cette inhibition nous avons récemment présenté
un vaccin qui en stimulant la production
d'anticorps contre des protéines myéliniques
permet la régénération des fibres du tractus corticospinal chez la souris adulte. Nous montrons
ici qu'un traitement avec ce vaccin thérapeutique
encourage la régénération des cellules
ganglionnaires de la rétine (CGR) du rat adulte.
Chez les animaux traités, des faisceaux d'axones
ont été observés à de courtes distances au-delà
du site de lésion et ceux-ci paraissaient avoir
emprunté une voix sinueuse, typique d'axones en
régénération. Nous avons immunomarqué les
coupes de nerf optique avec un anticorps contre
les IgG de rat pour détecter si les anticorps en
circulation avaient pu se lier à la matrice du nerf
optique et ainsi bloquer les molécules
inhibitrices. Nous avons constaté que les
anticorps se lient à cette matrice sur les 500 microns adjacents au site de lésion, une distance
qui semble corréler avec celle des plus longs
axones ayant régénéré. Un nombre
significativement plus élevé d'axones a été
observé à 50, 100 et 250 microns chez les rats
traités en comparaison des témoins. Nous
concluons que le vaccin peut encourager les
axones des CGR à régénérer suite à une
microlésion. Cependant, l'étendue de cette
régénération semble être limitée par une
pénétration non uniforme des anticorps sur toute
la longueur du nerf optique. Subventionné par
les IRSC.
106
Agranov Eugenia, Hauben E, Schwartz M.
Affiche/Poster
60
* Department of Neurobiology
The Weizmann Institute of Science
76100, Rehovot, , Israel,
972-8-9342467
[email protected]
Treadmill training improves functional
recovery in spinally contused rats: possible
synergistic effect of combined treatment
with MBP-related peptide.
L'entraînement sur tapis roulant améliore
la récupération fonctionnelle des rats avec
contusion médullaire : effet synergique
possible d'un traitement avec un peptide
relié à la protéine basique de la myéline
(MBP).
We have recently shown that after spinal cord
injury (SCI), neuroprotection can be achieved by
systemic treatment with autoimmune T cells directed against CNS myelin or by active immunization with such antigens. We have also found a
role for the endogenous autoimmune response
in the recovery from central nervous system injury. Various behavioral interventions (e.g., treadmill training, enriched environment) have been
shown to influence the recovery from spinal cord
injury. It is conceivable that such interventions
may have immunological effects by influencing
stress-related responses. We have studied the
possible effects of treadmill training in rats and
the combination of training with MBP-related
peptide-immunization on the recovery from SCI.
Recovery was measured according to the BBB
locomotor rating scale and by retrograde labeling of rubrospinal neurons. Our findings suggest
that following moderate, but not severe SCI treadmill improved locomotor recovery. In another
experiment, functional benefit was achieved after the combined treatment - immunization with
MBP-related peptide immediately after the injury
and daily treadmill training beginning two days
after the injury. We suggest that behavioral interventions may improve recovery following SCI
through both immunological and non-immunological mechanisms.
Nous avons récemment montré que par suite
d'une lésion à la moelle épinière (LMÉ), on peut
obtenir une neuroprotection grâce à un
traitement systémique avec des cellules T autoimmunes dirigées contre la myéline du SNC ou
par une immunisation active avec ce type
d'antigènes. Nous avons aussi découvert que la
réponse autoimmune endogène avait un rôle
dans la récupération des lésions du SNC. Diverses
interventions comportementales (entraînement
sur tapis roulant, environnement enrichi)
influencent la récupération après lésion
médullaire. Ces interventions pourraient avoir un
effet immunologique en influençant les réponses
reliées au stress. Nous avons étudié l'effet de
l'entraînement sur tapis roulant chez le rat et la
combinaison de l'entraînement et de l'immunisation avec un peptide relié à la MBP sur la
récupération des LMÉ. Cette dernière a été
mesurée selon l'échelle de classement locomoteur BBB et par marquage rétrograde des
neurones rubrospinaux. Les résultats suggèrent
qu'après LMÉ modérée, mais non LMÉ sévère, le
tapis roulant a amélioré la récupération
locomotrice. Lors d'une autre expérience, un
bénéfice fonctionnel a été obtenu après un
traitement combiné, i.e. l'immunisation avec le
peptide MBP immédiatement après la lésion et
un entraînement quotidien sur tapis roulant
débutant deux jours après la lésion. Nous
suggérons que les interventions comportementales pourraient améliorer la récupération après
LMÉ tant par des mécanismes immunologiques
que non immunologiques.
107
Jones T Bucky*, Whitacre CC, Campbell KA,
Popovich PG.
Affiche/Poster
61
* The Ohio State University
333 W. 10th Graves Hall, Columbus, OH, USA, 43210
614-688-5425
[email protected]
Impaired functional recovery following
spinal contusion injury in myelin basic
protein T-cell receptor transgenic mice.
Récupération fonctionnelle diminuée après
une contusion de la moelle épinière chez
des souris transgéniques pour le récepteur
des cellules T reconnaissant la protéine
basique de la myéline.
Evidence is accumulating that CNS inflammation
affects the survival and physiological integrity of
neurons and glia. After spinal cord injury (SCI),
T-cells entering the CNS may recognize
neuroantigens (e.g., myelin proteins) and become
activated. CNS-reactive lymphocytes have been
thought to contribute to demyelination and axonal injury. Recently, however, it was shown that
these cells provide neurotrophic support in the
injured CNS. To determine whether
neuroantigen-specific T-cells are beneficial or
injurious following SCI, T-cell receptor transgenic
(TG) mice in which the majority of T-cells recognize myelin basic protein (MBP), received a spinal contusion injury at vertebral level T9. After
SCI, locomotor function was evaluated in TG and
background (B10.PL) mice. Surprisingly, extensive hind limb movement and weight supported
stepping were observed only in B10.PL mice. TG
mice had significantly impaired functional recovery compared with B10.PL mice and regained
only limited hind limb mobility or remained paralyzed. Differences were noted as early as 7 days
post-injury (dpi) and persisted for the duration
of the study (70 dpi). Thus, using a TG mouse
model of SCI, the neuroprotective potential of
CNS-reactive lymphocytes was not evident. Instead, immunological, neuroanatomical and behavioral data support the concept of SCI-induced, T-cell-mediated auto-reactivity resulting
in prolonged functional impairment and excessive neuropathology.
De plus en plus de données montrent que
l'inflammation du SNC affecte la survie et l'intégrité
physiologique des neurones et de la glie. Après lésion
de la moelle épinière (LMÉ), des cellules T entrant
dans le SNC peuvent reconnaître des neuroantigènes
(ex., protéines de la myéline) et devenir activés. On
croit que ces lymphocytes réactifs au SNC
contribuent à la démyélinisation et aux lésions
axonales. Toutefois, il a récemment été démontré que
ces cellules procurent un support neurotrophique
dans le SNC lésé. Pour déterminer si des cellules T
spécifiques des neuroantigènes sont bénéfiques ou
nuisibles après une LMÉ, des souris transgéniques
(TG) chez lesquelles la majorité des cellules T
reconnaissent la protéine basique de la myéline
(PBM) ont subi une contusion médullaire en T9.
Après la LMÉ, la fonction locomotrice a été évaluée
chez les souris TG et des témoins du même background génétique (B10.PL). Étonnamment, des
mouvements amples des pattes arrières et des pas
supportant le poids corporel n'ont été observés que
chez les B10.PL. Les TG ont montré une récupération
fonctionnelle significativement diminuée, par rapport aux B10.PL, et n'ont recouvré qu'une mobilité
limitée des pattes arrières ou sont demeurées
paralysées. Des différences ont été notées aussi tôt
que 7 jours après lésion (jpl) et ont persisté pendant
toute la durée de l'étude (70 jpl). Donc, en utilisant
un modèle de LMÉ chez des souris TG, le potentiel
neuroprotecteur des lymphocytes T réactifs au SNC
n'a pas été mis en évidence. Au contraire, les données
immunologiques, anatomiques et comportementales
supportent le concept d'auto-réactivité induite par
une LMÉ, médiée par les cellules T, résultant en une
diminution fonctionnelle prolongée et une
neuropathologie excessive.
108
Guennoun Rachida*, Labombarda F, Coirini H, Gouézou M,
Lière P, Delespierre B, Gonzalez S, De Nicola AF, Schumacher M.
Affiche/Poster
62
* Unité 488, INSERM
80, rue du général Leclerc, Bicêtre, , France, 94276
00 1 33 49 59 18 80
[email protected]
Neurosteroids in the rat spinal cord.
Neurostéroïdes et moelle épinière.
Some steroids, such as pregnenolone (P5) and
progesterone (P4), can be synthesized in the nervous system and thus they have been termed
"neurosteroids". Both steroids have been shown
to be neuroprotective in rat spinal cord (SC). The
aim of this study was to determine: 1) which cells
are sensitive to P4 in SC (presence of P4 receptors - PR). 2) if there is a potential local synthesis
of P4 in SC (expression of the enzyme, 3betahydroxy-steroid-dehydrogenase (3B-HSD), involved in P4 synthesis. 3) if the neurosteroid levels are influenced by SC transection. Immunohistochemistry showed PR expression in neurons
from Lamina IX, glial cells in gray and white matter and ependymal cells. In situ hybridization
showed that 3B-HSD mRNA is expressed
throughout the SC. The number of grains per
cells was higher on motoneurones. Western blot
analysis revealed a 3B-HSD-immunoreactive protein of 45 kDa. Gas-chromatography/mass-spectrometry showed increased levels of P5, P4 and
its 5-alpha reduced derivatives in the SC 72h after SC transection. Our results suggest a potential local synthesis of P4 and a role of
neurosteroids in the injured rat SC. Supported
by ECOS-SECYT France/Argentina (A98S01), the
AFM association, and by the European Community (Biomed2, BMH4-CT97-2349).
Certains stéroïdes, tels que la prégnénolone (P5)
et la progestérone (P4), peuvent être synthétisés
dans le système nerveux. Ces deux neurostéroïdes
ont un rôle neuroprotecteur dans la moelle
épinière. Le but de cette étude était de
déterminer: 1) quelles sont les cellules de la
moelle sensibles à la P4 (présence des récepteurs
de la P4 - PR); 2) s'il y a une synthèse locale
potentielle de P4 dans la moelle (expression de
l'enzyme 3-beta-hydroxy-stéroïde-déshydrogénase (3B-HSD), impliquée dans la synthèse de
P4; 3) si les concentrations des neurostéroïdes
dans la moelle changent après transection de
celle-ci. L'analyse par immunohistochimie a
montré l'expression de PR dans les neurones de
la Lamina IX, ainsi que dans les cellules gliales et
les cellules épendymaires. L'hybridation in situ a
montré que le mRNA de la 3B-HSD est exprimé
dans la moelle. Le nombre de grains par cellules
était plus important au niveau des motoneurones.
L'analyse par buvardage western a révélé une
protéine 3B-HSD-immunoréactive de 45 kDa.
L'analyse par chromatographie gazeuse couplée
à la spectrométrie de masse a montré une augmentation des concentrations de P5 et de P4, et
ses dérivés 5-alpha réduits dans la moelle, 72 h
après la transection de la moelle. Nos résultats
suggèrent une synthèse locale de P4 et un rôle
des neurostéroïdes après traumatisme de la
moelle épinière. Financé par ECOS-SECYT
France/Argentine (A98S01), l'association AFM, et
par la Communauté Européenne (Biomed2,
BMH4-CT97-2349).
109
Lacroix Steve*, Chang L, Rose-John S,
Tuszynski MH.
Affiche/Poster
63
* Neuroscience-0626
University of California, San Diego
9500, Gilman Drive, La Jolla, California, USA, 92093-0626
858-822-0051
[email protected]
Cellular delivery of Interleukin-6 and its
soluble receptor to injured spinal cord:
axonal growth and inflammatory response.
Influences de la protéine de fusion HYPERIL-6 sur la régénération axonale et la
réponse inflammatoire par suite d'une
lésion de la moelle épinière.
Cytokines of the interleukin (IL)-6 family have
recently been shown to play an important role in
CNS development, repair, and inflammation.
These cytokines, which interact via specific membrane receptors, all share a signal-transducing
receptor subunit, glycoprotein 130, which is expressed by neurons located in the sensorimotor
cortex, the gray matter of the rat spinal cord and
several brainstem nuclei with spinal projections.
In the present study, we examined whether grafts
of fibroblasts genetically modified to deliver the
fusion protein Hyper-IL-6, which consists of the
cytokine growth factor, IL-6, and its complete
receptor complex, would elicit growth responses
from injured spinal cord axons. Particular emphasis was placed on examining effects of HyperIL-6 delivery on inflammation in the context of
spinal cord injury (SCI), and how inflammatory
changes influence axonal growth. Our results
demonstrate that the cellular delivery of HyperIL-6 actually magnifies the influx of neutrophils,
macrophages and activated microglia at a spinal
cord injury site, increasing lesion size and reducing axonal growth. Thus, potential neurotrophic
properties of the cytokine family of growth factors must be balanced against their inflammatory properties in their therapeutic application
to CNS trauma: sustained local delivery does not
support axonal growth. Supported by the Canadian Institute of Health Research, National Institutes of Health and the Veterans Administration.
Plusieurs études ont démontré l'importance des
cytokines de la famille de l'interleukine-6 (IL-6) au
cours du développement et de la réparation du
système nerveux central (SNC). L'une des principales
caractéristiques de ces cytokines est le partage d'un
récepteur commun, la gp130. Par hybridation in situ,
nous avons démontré l'expression de la gp130 dans
plusieurs régions du SNC, incluant le cortex sensorimoteur, la substance grise de la moelle épinière et
plusieurs noyaux du tronc cérébral ayant des projections vers la moelle épinière. Afin de vérifier
l'hypothèse que les cytokines de la famille IL-6 sont
capables d'induire une régénération après une lésion
de la moelle épinière, nous avons examiné si des
greffes de fibroblastes modifiés génétiquement afin
de sécréter la protéine Hyper-IL-6 (H-IL-6; protéine
de fusion entre IL-6 et son récepteur soluble)
peuvent stimuler la repousse d'axones lésés. Une
emphase particulière fut également portée à
l'examen des effets de H-IL-6 sur la réponse
inflammatoire. Nos résultats démontrent que la
sécrétion de H-IL-6 a pour effet d'induire une migration accrue de neutrophiles, macrophages et cellules microgliales au site de lésion; une réponse qui
fut notamment accompagnée d'un élargissement de
la lésion, ainsi que d'une diminution de la repousse
axonale. Ainsi, une sécrétion à long terme de H-IL-6
stimule fortement la réponse inflammatoire,
restreignant du même coup le pouvoir de certains
axones de régénérer. Supporté par IRSC, NIH et
Veterans Administration.
110
Dergham Pauline*, Ellezam B., McKerracher L.
Affiche/Poster
64
* Département de pathologie et biologie cellulaire
Université de Montréal
2900, boul. Édouard-Montpetit, Montréal, Québec, Canada, H3T 1J4
514-343-6111, ext. 1472
[email protected]
Axon regeneration and functional recovery
after spinal cord transection in adult mice.
Régénération axonale et récupération
fonctionnelle après transection de la
moelle épinière chez des souris adultes.
Inactivation of Rho GTPase in neurons allows
axon growth on inhibitory substrates. Here we
showed that inactivation of Rho by C3 enzyme
stimulates regeneration of axons in the transected
adult mouse spinal cord. C3 enzyme was applied
to the injury site after laminectomy and dorsal
hemisection of adult mouse spinal cord at T7.
Functional recovery was scored from 1-29 days
after surgery by using the BBB open field test.
For anatomical tracing, the corticospinal tract
was anterogradely labeled with WGA-HRP, and
axon regeneration was detected in longitudinal
cryostat sections of the spinal cord. The treated
mice showed both short-term and long-term improvement in functional recovery. In spinal cord
sections, we observed a massive sprouting of
many corticospinal axons proximal to the lesion,
and axons extended past the lesion in white matter of the spinal cord. In situ hybridization studies showed an up-regulation of GAP-43 expression in coronal sections of the motor cortex in
C3 treated animals. These experiments demonstrate that targeting signaling mechanisms converging to Rho stimulates axon regeneration on
inhibitory substrates in the adult CNS. Supported
by CIHR.
L'inactivation de la GTPase Rho dans des
neurones permet la croissance axonale sur des
substrats inhibiteurs. Dans la présente étude,
nous avons montré que l'inactivation de Rho par
l'enzyme C3 stimule la régénération des axones
dans la moelle épinière sectionnée de la souris
adulte. L'enzyme C3 a été appliquée au site de
lésion après une laminectomie et une
hémisection dorsale de la moelle épinière en T7,
chez des souris adultes. La récupération
fonctionnelle fut enregistrée de 1-29 jours après
la chirurgie en utilisant le test en champ ouvert
BBB. Pour le traçage anatomique, le tractus corticospinal fut marqué de façon antérograde avec
la WGA-HRP et la régénération axonale fut
détectée sur des coupes au cryostat
longitudinales de la moelle épinière. Les souris
traitées ont montré une amélioration de la
récupération fonctionnelle à court et à long
terme. Dans les coupes de moelle, nous avons
observé un bourgeonnement massif de plusieurs
axones corticospinaux proximal à la lésion et des
axones qui se sont allongés au delà de la lésion
dans la substance blanche médullaire. Des études
d'hybridation in situ ont montré une régulation
à la hausse de l'expression de GAP-43 dans des
coupes coronales du cortex moteur des animaux
traités avec C3. Ces expériences démontrent que
le ciblage des mécanismes de signalisation qui
convergent vers Rho stimule la régénération
axonale sur des substrats inhibiteurs dans le SNC
adulte. Subventionné par les IRSC.
111
Winton Matthew*, Mckerracher L.
Affiche/Poster
65
* Département de Pathologie et biologie cellulaire
Universite de Montreal
2900 Boul. Edouard Montpetit, Pavillon Principal, S-507, Montreal, Quebec, Canada, H3T 1J4
514-343-6111, ext.1472
[email protected]
New compounds to promote axon regeneration on growth inhibitory substances.
Nouveaux composés favorisant la
régénération axonale sur des substances
inhibitrices de la croissance.
Many different growth inhibitory proteins block
axon regeneration of injured CNS axons. Rho
GTPase is a key molecular switch in the negative
signaling pathway triggered by growth inhibitory
molecules. When Rho is inactivated, injured
axons can regrow on complex inhibitory substances. Inactivation of Rho can be accomplished
through the use of C3-transferase, a bacterial
protein synthesized by Clostridium botulinum.
C3-transferase ADP-ribosylates Rho, which leads
to its specific inactivation. We have used recombinant C3-transferase to promote axon regeneration both in vitro and in vivo. C3 must act inside
the injured axon, and because C3 is not cell permeable, it has been difficult to deliver efficiently
into cells. To improve cell delivery we have made
cell permeable forms of recombinant C3-transferase. Four different C3-like proteins with different transport sequences were constructed. We
tested activity of the new proteins by bioassay
with PC12 cells plated on substrates of myelin.
All four novel proteins were able to promote neurite growth on myelin to some extent. Neurons
treated with new C3-like proteins were immunoreactive for C3, demonstrating penetration of
the new proteins into the cells. The best new recombinant protein for promoting neurite growth
is being determined by dose-response experiments. We anticipate that a cell permeable form
of C3-transferase will promote axon regeneration
in vivo. This work was supported by grants from
CIHR and FCAR.
Différentes protéines inhibitrices de la croissance
empêchent la régénération d'axones lésés dans le
SNC. La Rho GTPase est un élément clé dans cette
voie de signalisation négative activée par les
molécules inhibitrices de la croissance. Lorsque Rho
est inactivée, les axones lésés peuvent repousser sur
des substances inhibitrices complexes. L'inactivation
de Rho peut être obtenue par l'utilisation de la C3transférase, une protéine bactérienne synthétisée par
Clostridium botulinum. La C3-transférase ADPribosyle Rho, l'inactivant de façon spécifique. Nous
avons utilisé la C3-transférase recombinante pour
favoriser la régénération axonale in vitro et in vivo.
La C3 doit agir à l'intérieur de l'axone lésé, mais
n'étant pas perméable à la cellule, il a été difficile de
l'y introduire efficacement. Pour améliorer le
transfert dans la cellule nous avons fabriqué des
formes perméables de la C3-transférase
recombinante. Quatre protéines de type C3 avec
différentes séquences de transport ont été
construites. Nous avons testé l'activité des nouvelles
protéines par titrage biologique sur des cellules PC12
ensemencées sur des substrats de myéline. Les quatre
nouvelles protéines ont été aptes à promouvoir dans
une certaine mesure la croissance de neurites sur la
myéline. Les neurones traités avec les nouvelles
protéines de type C3 étaient immunoréactifs pour
C3, démontrant la pénétration des nouvelles
protéines à l'intérieur des cellules. Des expériences
dose-réponse en cours permettront de déterminer
la protéine recombinante contribuant le mieux à la
croissance des neurites. Nous anticipons qu'une
forme perméable de la C3-transférase favorisera la
régénération axonale in vivo. Subventionné par IRSC
et FCAR.
112
Kulbatski Iris*, Tator CH.
Affiche/Poster
66
* Institute of Medical Science
University of Toronto and Toronto Western Research Institute
399 Bathurst St. McLaughlin Pavilion #12-423, Toronto, Ontario, Canada, M5T-2S8
416-603-5032
[email protected]
Involvement of L-type calcium channels in
regeneration of cultured sympathetic
neurons.
Implication des canaux calciques de type L
dans la régénération de neurones
sympathiques en culture.
Previous work has shown that a rise in [Ca2+]i after neurite transection is needed for regeneration. Ca2+ rise occurs in the soma prior to the
neurites and mediates different second messenger pathways based on location of entry. L-type
Ca2+ channels may be important determinants of
axonal regeneration since Ca2+ entry may be
partly based on their distribution. We tested the
following hypotheses in cultured SCG neurons:
1) normal L-type channel distribution is predominantly on the soma and proximal neurites;
2) neuritotomy leads to up-regulation of L-type
channels on the soma and proximal neurites;
3) blocking L-type channels inhibits regeneration. A 1.5 µM solution of a fluorescent
dihydropyridine antagonist was used, and
neuritotomy was performed with a motorized rubber impactor. The results showed that L-type
channels are distributed ubiquitously on the
soma and neurites of uninjured cells and are upregulated after injury (based on an increase in
fluorescence after injury). Conversely, fluorescence on the distal axonal stump decreased after
injury. Fluorescence was seen on regenerating
neurites, but regeneration was impeded by the
antagonist. Although cell bodies remained viable, severe degeneration of proximal and distal
neurites was seen 48 hrs after injury. Since blocking L-type Ca2+ channels inhibited regeneration
of injured neurites but did not effect the viability of uninjured cells, these channels have a specific role in regeneration. Supported by ONF.
Des travaux antérieurs ont montré qu'une
élévation du [Ca2+]i par suite de la section d'un
neurite était nécessaire à la régénération.
L'augmentation de Ca2+ se produit dans le soma
avant les neurites et active différentes voies de
seconds messagers, selon le point d'entrée du
Ca 2+ . Les canaux Ca 2+ de type L seraient
importants pour la régénération, puisque l'entrée
de Ca2+ serait en partie basée sur leur distribution. Les hypothèses suivantes ont été testées avec
des neurones du ganglion cervical supérieur
(SCG) en culture: 1) la distribution normale des
canaux de type L prédomine sur le soma et les
neurites proximaux; 2) la neuritotomie mène à la
régulation positive des canaux de type L sur le
soma et les neurites proximaux; 3) le blocage des
canaux de type L inhibe la régénération. Un
antagoniste dihydropyridine fluorescent (1,5 µM)
a été utilisé et la neuritotomie a été effectuée avec
un « impacteur » de caoutchouc. Les résultats ont
montré une distribution ubiquitaire de ces
canaux sur le soma et les neurites de cellules
intactes et une régulation positive après lésion
(augmentation de la fluorescence). Inversement,
la fluorescence sur l'axone distal a diminué après
la lésion. Une fluorescence a été observée sur les
neurites en régénération, mais celle-ci a été
bloquée par l'antagoniste. Malgré la viabilité des
corps cellulaires, une dégénérescence des
neurites proximaux et distaux a été observée 48
heures après la lésion. Puisque le blocage des
canaux Ca2+ de type L inhibe la régénération des
neurites sans affecter la viabilité des cellules
intactes, ces canaux ont un rôle dans la
régénération. Supporté par l'ONF
113
Tsai Eve Chung*, Marshall KH, Hwang S,
van Bendegem RL, Tator CH.
Affiche/Poster
67
* Department of Surgery, Division of Neurosurgery
University of Toronto, Toronto Western Hospital Research Institute
12-423 McLaughlin Pavilion, 399 Bathurst Street, Toronto, Ontario, Canada, M5T 2S8
416-603-5032
[email protected]
A novel spinal cord repair strategy.
Nouvelle stratégie de réparation de la
moelle épinière.
Testing treatment strategies on partial injury
models of spinal cord injury can produce ambiguous results because lesioning of spinal cord tracts
may be inconsistent. The following study was carried out to histologically and functionally assess
a novel spinal cord repair strategy, spinal cord
anastomosis (SCA). Adult, female Sprague-Dawley
rats all received complete cord transection at T8.
The SCA group (n=7) was repaired with two 100 Dermalon sutures placed in the pia-arachnoid
to appose the stumps of the spinal cord. Repair
included spine stabilization with wire to maintain apposition of the stumps, and minced peripheral nerve and fibroblast growth factor-1 (2.1
mg/ml) administered via fibrin glue were applied
to the repair site. The control group (n=7) had
transection without repair. Blinded functional
assessment was by the Basso, Beattie, and
Bresnahan (BBB) scale, and histological assessment with anterograde DiI and retrograde
Fluorogold (FG) axonal tracers. The SCA group
showed significant functional improvement over
controls beginning at 9 weeks (p=0.016). The FG
labeled brains showed labeling of several motor
nuclei and the sensorimotor cortex, while assessment of the DiI labeled cords showed evidence
of corticospinal tract regeneration in animals
with functional improvement. This spinal cord
repair model is very useful because functional
and histological recovery can be quantified after
unequivocal transection of axons. Support: ONF
and CPA.
L'évaluation des stratégies de traitement sur des
modèles de lésion partielle de la moelle épinière
peuvent donner des résultats ambigus parce que les
lésions ne sont pas reproductibles. Cette étude a
évalué les effets histologiques et fonctionnels d'une
nouvelle stratégie de réparation, l'anastomose de la
moelle épinière (SCA). Des rates Sprague-Dawley
adultes ont subi une transection médullaire complète
en T8. Pour le groupe expérimental SCA (n=7), les
deux bouts de la moelle ont été maintenus en apposition à l'aide 2 sutures Dermalon 10-0 accrochées
aux leptoméninges. La réparation comprenait la
stabilisation de la colonne vertébrale à l'aide d'une
tige, afin de maintenir l'apposition des bouts de
moelle, et l'application de colle fibrinique contenant
du nerf périphérique haché et du facteur de
croissance fibroblastique, FGF-1 (2.1 mg/ml), au site
de lésion. Le groupe témoin (n=7) a subi une transection sans réparation. L'évaluation fonctionnelle a été
faite en insu, selon l'échelle de Basso, Beattie et
Bresnahan (BBB), et l'évaluation histologique a
consisté en traçages axonaux antérogrades au DiI et
rétrogrades au Fluorogold (FG). Le groupe SCA a
montré une amélioration fonctionnelle significative
par rapport au groupe témoin, dès la 9ième semaine
(p=0.016). Les cerveaux injectés au FG présentaient
un marquage dans plusieurs noyaux moteurs et dans
le cortex sensori-moteur, alors que ceux qui avaient
reçu le DiI montraient une régénération de la voie
corticospinale, chez les animaux montrant une
amélioration fonctionnelle. Ce modèle de réparation
médullaire présente l'avantage de permettre la quantification de la récupération fonctionnelle et
histologique après transection sans équivoque des
axones. Subventionné par l'ONF et le CPA.
114
Woerly Stéphane*, Espinosa A; de Vellis J.
Affiche/Poster
68
* Organogel Canada Ltée
1400 Blvd du parc technologique, bureau 205, Québec, Québec, Canada, G1P 4R7
418-650-4478
[email protected]
Reconstructive surgery and functional
recovery of the acutely and chronically
inured spinal cord with NeuroGel.
Chirurgie reconstructive et récupération
fonctionnelle après lésions aiguës et
chroniques de la moelle épinière avec le
NeuroGel.
NeuroGel is a bio-compatible polymer hydrogel
which has a large porous structure, viscoelastic
and diffusion properties similar to those of the
neural tissue. Using microscopic surgical techniques, this hydrogel was implanted into 3 mm
gap of the transected dorsal spinal cord of the
cat. By providing a three-dimensional structural
continuity across the defect, glial cells and capillary vessels could grow and expand into the lesion over a time scale that allowed tissue organization and axonal growth. Double
immunolabeling and confocal microscopy
showed considerable outgrowth of myelinated
axons from rostral and caudal interfaces into and
across the reconstructed lesion: biocytin labeling of supra-spinal descending axons was followed in the white matter of the caudal cord segment. A significant reduction of Wallerian degeneration was observed compared to transectiononly. Neurons immunopositive for neurofilaments
were found in the reparative tissue with formation of dendro-dendritic contacts. Functional
improvement was assessed on treadmill training
and stimulation of the cerebral peduncle elicited
enhanced EMG responses in the posterior limbs.
Similar results were obtained after implantation
of NeuroGel into the cystic cavity of the rat spinal cord three months after a compression injury: the animals showed a progressive functional
improvement on the BBB locomotor scale compared to controls. Supported by Organogel
Canada Ltée.
Le NeuroGel est un hydrogel polymère
biocompatible ayant une structure poreuse et des
propriétés viscoélastiques et de diffusion similaires
à celles du tissu nerveux. Avec des techniques
chirurgicales microscopiques, cet hydrogel a été
implanté dans un interstice de 3 mm au site d'une
hémi-transection dorsale de la moelle épinière du
chat. Grâce à cet apport d'une continuité
structurale en 3-D, les cellules gliales et les
capillaires ont pu croître et envahir la lésion sur
une période de temps permettant une
réorganisation histologique et une croissance
axonale. Un double marquage immunohistochimique en microscopie confocale a montré
une croissance considérable d'axones myélinisés, à
partir des interfaces rostrale et caudale, à l'intérieur
et à travers la lésion reconstruite : le marquage à la
biocytine des axones descendants a pu être suivi
dans la matière blanche des segments médullaires
caudaux. Une diminution significative de la
dégénérescence wallerienne a été observée en
comparaison des témoins avec lésion seule. Des
neurones immunopositifs pour les neurofilaments
ont été observés dans le tissu reconstruit, avec formation de contacts dendro-dendritiques.
L'amélioration fonctionnelle a été évaluée par
entraînement sur tapis roulant et la stimulation du
pédoncule cérébral a évoqué des réponses EMG
augmentées dans les membres postérieurs. Des
résultats similaires ont été obtenus après
l'implantation de NeuroGel dans la cavité cystique
de la moelle chez le rat, 3 mois après une lésion par
compression : les animaux ont montré une
amélioration fonctionnelle progressive sur l'échelle
locomotrice BBB en comparaison des témoins.
Financé par Organogel Canada Ltée.
115
Christie Sean D*, Mendez I.
Affiche/Poster
69
* Department of Anatomy and Neurobiology and Surgery
Dalhousie University
Sir Charles Tupper Medical Building Room 12-H1, Halifax, Nova Scotia, Canada, B3H 4H7
902-494-8896
[email protected]
Functional recovery is enhanced in an
experimental rat spinal cord injury model
following transplantation of postmitotic
human neurons.
La récupération fonctionnelle est
améliorée dans un modèle expérimental
de lésion médullaire chez le rat après
greffe de neurones humains
postmitotiques.
Experimental models of spinal cord injury (SCI),
including neural transplantation, continue to be
developed to test novel treatment strategies. We
report on such a strategy using a neuronal cell
line initially derived from a human teratocarcinoma (hNT). This project sought to assess the
capacity of grafted hNT cells to survive and enhance functional recovery in a rodent SCI model.
Six female Wistar rats received a left hemisection
at T10 and were then immunosuppressed with
cyclosporin A. Three days later the animals were
transplanted with a cell suspension of hNT neurons. Functional recovery was assessed by a grid
walking test. The animals were trained prior to
surgery and baseline data collected. From weeks
three to twelve behavioral data were collected,
including the number of steps taken and the
number of footfalls (errors) made. Post mortem
tissue was stained for human neuron specific
enolase (NSE) and human neural cell adhesion
molecule (NCAM). Tissue from four of the six rats
demonstrated positive staining for human neurons. Axonal projections were identified extending both rostral and caudal from the region of
the lesion, essentially bridging the hemisection.
Left hindlimb function was superior in transplanted animals with surviving grafts when compared to controls. We have shown that following
SCI transplanted hNT cells can survive and mature in the rat and these grafts appear to have a
positive effect on functional recovery. (Supported
by Layton Bioscience, Atherton, CA)
Des modèles expérimentaux de lésion de la moelle
épinière (LMÉ), incluant la transplantation neurale,
sont développés pour tester de nouvelles stratégies
de traitements. Nous rapportons une telle stratégie
utilisant une lignée de cellules neuronales dérivées
d'un tératocarcinome humain (hNT). Ce projet visait
à évaluer la survie des cellules hNT greffées et leur
capacité d'améliorer la récupération fonctionnelle
dans un modèle de LMÉ chez un rongeur. Six rats
Winstar femelles ont subi une hémisection gauche
à T10 suivie d'une immunosuppression par la
cyclosporine A. Trois jours après, ils ont reçu une
greffe de suspension de cellules hNT. La récupération
fonctionnelle a été évaluée par un test de marche
sur grille. Les rats ont été entraînés avant la chirurgie
et les données des niveaux de base recueillies. Des
données comportementales des semaines 3 à 12 ont
été recueillies, incluant le nombre de pas et de faux
pas. Le tissu postmortem a été marqué pour l'énolase
spécifique des neurones (NSE) humaine et la
molécule d'adhérence cellulaire neurale (NCAM)
humaine. Le marquage de neurones humains s'est
montré positif chez 4/6 rats. Des projections
axonales s'étendaient rostralement et caudalement
au site de lésion, traversant l'hémisection. La patte
arrière gauche fonctionnait mieux chez les rats dont
la greffe avait survécu que chez les témoins. Nous
avons montré qu'après LMÉ les cellules hNT greffées
peuvent survivre et devenir matures chez le rat et
qu'elles auraient un effet positif sur la récupération
fonctionnelle. Soutenu par Layton Bioscience,
Atherton, CA.
116
Belkadi Abdelmadjid*, Mendez I.
Affiche/Poster
70
* Department of Anatomy and Neurobiology
Dalhousie University
Sir Charles Tupper Medical Building Room 12-H1, Halifax, Nova Scotia, Canada, B3H 4H7
902-494-8896
[email protected]
Transplantation of a human fetal cortical
suspension into the rat cervical spinal cord:
anatomical and functional effects.
Transplantation d'une suspension cellulaire
de cortex foetal humain dans la moelle
épinière cervicale du rat : effets
anatomiques et fonctionnels.
The purpose of this study was to determine the
effects of human fetal cortical grafts on functional
recovery in a rat spinal cord injury (SCI) model.
Five days following a C5 hemisection, a suspension of cortical tissue was transplanted into the
spinal cord caudal to the lesion. Cyclosporin A
was administered daily. A forelimb grasping test
assessed strength recovery. Gradual improvement
in strength was observed, attaining pre-lesion
levels 8 weeks following transplantation. A grid
walking test also showed improvement in
hindlimb locomotion from the 10th week onward.
The functional effects were maintained for the
remainder of the experiment. Survivability and
anatomical integration of the transplant were
assessed immunocytochemically by human neuron specific enolase-2 (NSE-2), glutamate decarboxylase-67 and glutamate receptor subunits 2/
3. Axonal outgrowth, mainly projecting caudally
from the transplant, into the host tissue was demonstrated. Differentiated interneurons and pyramidal cells displayed long, fine processes with
numerous varicosities located mainly at the grafthost gray matter interface. At the rostral interface few neurons and numerous processes were
noted. However, for the largest grafts, the lesion
site was completely obliterated by the transplanted tissue, forming a tight contact between
the host and the transplant. In conclusion, the
functional effects of grafting with human fetal
cortical tissue following SCI correlates with anatomical integration of the graft.
Cette étude visait à déterminer les effets de
greffes corticales foetales humaines sur la
récupération fonctionnelle dans un modèle de
lésion de la moelle épinière (LMÉ) chez le rat.
Cinq jours après une hémisection à C5, une suspension de tissu cortical a été greffée dans la
moelle épinière caudale à la lésion. La
cyclosporine A a été administrée quotidiennement. Un test d'agrippement des pattes avants
a évalué la récupération de la force. Une
amélioration graduelle de la force a été observée,
atteignant le niveau pré-lésion, 8 semaines après
la transplantation. Un test de marche sur grille a
aussi montré une amélioration locomotrice des
pattes arrières à partir de la 10ème semaine. Les
effets fonctionnels se sont maintenus pour la
durée de l'expérience. La survie et l'intégration
anatomique de la greffe ont été évaluées par
immunocytochimie de l'énolase spécifique des
neurones-2 (NSE-2) humaine, la décarboxylase67 du glutamate et les sous-unités 2/3 du
récepteur du glutamate. Une croissance axonale
a été démontrée, projetant dans le tissu hôte,
surtout caudalement à la greffe. Des interneurones différenciés et des cellules pyramidales
montraient des prolongements longs et fins avec
de nombreuses varicosités situées surtout à
l'interface greffe-matière grise de l'hôte. À
l'interface rostrale, peu de neurones et de
nombreux prolongements ont été observés.
Cependant, pour les plus grosses greffes, le site
de lésion était entièrement oblitéré par le tissu
greffé formant un contact étroit avec celui de
l'hôte. En conclusion, les effets fonctionnels de
la greffe de tissu cortical fœtal humain après LMÉ
sont corrélés à son intégration anatomique.
117
Hains Bryan*, Johnson K, Fullwood S,
Eaton M, Hulsebosch C.
Affiche/Poster
71
* Department of Anatomy and Neurosciences
University of Texas Medical Branch at Galveston
301 University Blvd., Galveston, TX, USA, 77555-1069
409-766-7751
[email protected]
Lumbar engraftment of RN46A cells corrects abnormal spinal 5-HT and 5-HTT,
increases tissue BDNF, and attenuates
behavioral dysfunction after spinal cord
hemisection injury in rat.
La greffe lombaire de cellules RN46A
corrige les niveaux anormaux de 5-HT et
de 5-HTT spinaux, augmente le BDNF
tissulaire et atténue la dysfonction
comportementale après une hémisection
de la moelle épinière chez le rat.
SCI results in locomotor dysfunction and chronic
pain due to changes in 5-HT modulation and
trophic support, outcomes hypothesized to be
alleviated by grafts of immortalized rat E13 raphe
cell line, which secrete 5-HT and BDNF. Three
(n=10) groups of 30d old male Sprague-Dawley
rats were hemisected at T13. Immunosuppressed
animals received either lumbar 46A-B14 or 46AV1 vector-alone transplants, or no transplant.
ELISA and HPLC analysis of CSF demonstrated
increased in vivo BDNF and 5-HT levels for at
least 28 days in 46A-B14 animals. BDNF and
5-HT BrdU colocalization confirmed survival and
location. Significant restoration of ipsilateral
5-HT, reductions in 5-HTT, and increases in
BDNF in L5 dorsal horn are conferred by 46AB14 transplants, as shown through ELISA and
Western analysis. No proliferation or immune
responses were evident with PCNA or ED-1 staining. Locomotor function and nociceptive behaviors measured by paw withdrawals to von Frey filaments, radiant heat, and noxious pin stimuli were
tested for 4 weeks post-transplantation. SCI animals receiving 46A-B14 cell transplants demonstrated significantly improved locomotor function and reductions in fore- and hindlimb
allodynia and hyperalgesia. Behavioral effects
were reversed with 5-HT antagonist
(methysergide) and enhanced with reuptake inhibitor (fluvoxamine). These results support the
pragmatic potential of transplanted 5-HT and
BDNF-secreting cell lines in reducing chronic
pain and improving locomotor function after SCI.
Une lésion de la moelle épinière (LMÉ) résulte en une
dysfonction locomotrice et une douleur chronique
dues à des changements en support trophique et dans
la modulation de la 5-HT. Ces conséquences seraient
atténuées par des greffes de cellules immortalisées du
raphé de rat de E13, qui sécrètent de la 5-HT et du
BDNF. Trois groupes (n=10) de rats Sprague-Dawley
âgés de 30 jours ont subi une hémisection en T13.
Les animaux ont reçu sous immunosuppression une
greffe lombaire de cellules soit 46A-B14, soit du
vecteur 46A-V1, ou aucune greffe. L'analyse du LCR
par ELISA et HPLC a montré une augmentation du
BDNF et de la 5-HT durant au moins 28 jours chez les
animaux 46A-B14. La colocalisation du BDNF et de la
5-HT avec la BrdU a confirmé la survie et la localisation
de la greffe. Il a été montré par ELISA et par buvardage
Western que la greffe 46A-B14 a permis de rétablir la
5-HT ipsilatérale, de réduire la 5-HTT, et d'augmenter
le BDNF dans la corne dorsale en L5. Aucune
prolifération ou réponse immunitaire n'était évidente
avec un marquage PCNA ou ED-1. La fonction
locomotrice et les comportements nociceptifs mesurés
par la rétraction de la patte de filaments von Frey, à la
chaleur radiante ou à un stimulus nocif par une
épingle, ont été testés pendant 4 semaines post-greffe.
Les animaux 46A-B14 ont montré une amélioration
de la fonction locomotrice ainsi qu'une réduction de
l'allodynie et de l'hyperalgésie dans les pattes avant et
arrières, des effets inversés avec un antagoniste de la
5-HT (méthysergide) et augmentés avec un inhibiteur
de sa recapture (fluvoxamine). Ces résultats supportent
le potentiel pragmatique de la transplantation de
lignées cellulaires sécrétrices de 5-HT et de BDNF
pour réduire la douleur chronique et améliorer la
fonction locomotrice après une LMÉ.
118
Guest James*, Oliviera M, Ibanez M, Casas C, Marcillo A.
Affiche/Poster
72
* Department of Neurological Surgery and Miami Project
University of Miami
Lois Pope LIFE Center, 1095 NW 14th Terrace (D4-6), Miami, FL, USA, 33136
305-325-7059
[email protected]
Transplantation of primate olfactory ensheathing glia into the transected spinal
cord of nude rats: preliminary observations.
Transplantation de cellules gliales
olfactives enveloppantes de primate dans
la moelle sectionnée du rat nu : observations préliminaires.
We are assessing whether transplanted cultured
primate olfactory ensheathing glial cells (EG)
support axonal regeneration following complete
T8 spinal cord transection in nude rats. Current
studies examine cell survival, migration, regeneration, and locomotor behavior. Hoechst-labeled
cells are visualized six months after transplantation, indicating survival. Migration occurs in the
peri-ependymal region , the cord surface, and
regions of Wallerian degeneration. We see wide
variation in behavioral outcomes with scores in
transplants ranging from open field BBB 6 -12
[x= 8.2, SEM 0.75]. In previous studies using
human Schwann cells we did not see a BBB score
>9. Also unexpected is that some control
transected nude rats achieve BBB scores of 8 [x
= 4.6, SEM 1.1; p=0.01]. Other rats (e.g. SpragueDawley) transected at T8 do not achieve BBB
scores >4. We have excluded incomplete transection. We have also conducted studies using a
graded ramp similar to that used by Ramon-Cueto
et al. (2000) Neuron 25(2): 425-35. In contrast
to data reported by that group we found that
control transects ascend the ramp, even at 60
degrees. Behavioral scores fall off dramatically
after 16 weeks. We conclude EG substantially
improve behavioral scores in some animals but
the recovery is not sustained beyond 4 months.
Axonal tracing, immunostaining and terminal
electrophysiologic studies in progress will determine if the mechanism of behavioral improvement is axonal regeneration.
Nous évaluons la possibilité que les cellules gliales
olfactives enveloppantes en culture du primate
favorisent la régénération axonale après une transection complète en T8 de la moelle épinière chez le rat
nu. Des études en cours examinent la survie cellulaire,
la migration, la régénération et le comportement
locomoteur. Des cellules marquées au colorant de
Hoechst ont été observées 6 mois après la transplantation, ce qui démontre leur survie. La migration se
produit dans la région péri-épendymaire, à la surface
de la moelle et dans les régions de dégénérescence
wallerienne. Nous avons observé une variation
importante des résultats comportementaux avec des
pointages BBB allant de 6 à 12 (x= 8.2, SEM 0.75).
Lors d'études précédentes avec des cellules de
Schwann humaines, nous n'avons pas observé de score
BBB supérieur à 9. Autre résultat inattendu, les rats
nus témoins avec transection seule ont obtenu des
pointages BBB de 8 (x = 4.6, SEM 1.1; p=0.01).
D'autres souches de rats (ex., Sprague-Dawley) avec
transection à T8 n'ont pas obtenu de scores BBB
supérieurs 4. Nous avons exclu les transections
incomplètes. Nous avons aussi effectué des études
avec une rampe à pente graduelle, similaire à celle
utilisée par Ramon-Cueto et al. (2000) Neuron 25(2):
425-35. Contrairement aux données de ce groupe,
nous avons observé que les témoins avec transection
seule montent la rampe, même avec un pente de 60
degrés. Les scores comportementaux ont diminué
dramatiquement après 16 semaines. Nous concluons
que la glie enveloppante améliore substantiellement
les scores comportementaux chez certains animaux,
mais que la récupération n'est pas maintenue au-delà
de 4 mois. Le traçage axonal, l'immunohistochimie
et des études électrophysiologiques en cours vont
déterminer si le mécanisme qui mène à l'amélioration
comportementale est la régénération axonale.
119
Schwartz Gwen*, Stone SS, Morshead CM,
Lee L, van der Kooy D, Tator CH.
Affiche/Poster
73
* Department of Surgery - Division of Neurosurgery
Toronto Western Research Institute
McLaughlin Pavilion 12-423, 399 Bathurst St., Toronto, Ontario, Canada, M5T 2S8
416-603 5032
[email protected]
Functional neurological improvement with
adult mammalian subcortical pluripotent
cells transplanted into the injured spinal
cord.
Amélioration neurologique fonctionnelle
par transplantation de cellules
pluripotentes sous-corticales de
mammifère adulte dans la moelle épinière
lésée.
Sub-ependymal neurospheres from the adult
mouse forebrain demonstrate self-renewal and
differentiation along neuronal and glial lineages.
Transplantation of these pluripotent cells into an
injured spinal cord may mediate neurological
recovery by stimulating repair or regeneration.
Subependymal cells clonally derived from adult
ROSA26 mice expressing the LacZ gene that
codes for beta-galactosidase were transplanted
into CD1 mice spinal cords at T3-4 after moderate clip compression injury at the same site immediately, 3, or 7 days post-injury. Functional
recovery was assessed 7 days after transplantation and compared with 7 day post-injury profiles from non-transplanted injured mice. PCR
amplification of LacZ and immunohistochemistry verified the presence and expression of transplanted cells in injured tissue. Amplification signals for LacZ in genomic DNA isolated from transplanted animals were detected and clusters of
beta-galactosidase positive cells were found at the
injection site. Functional recovery from the inclined plane technique was significantly improved in transplanted mice (p=0.007) as compared to controls (p<0.05). Also, transplanted
mice exhibited a trend toward improved open
field locomotor ability assessed with the BBB
Rating Scale (p=0.08). Transplantation of adult
forebrain pluripotent cells into an injured spinal
cord is a promising therapeutic strategy with
important implications for repair of neural tissue following trauma. ONF and CPA supported
Les neurosphères sous-épendymaires du cerveau
de souris adulte se renouvellent et se différencient
en lignées neuronales et gliales. La transplantation de ces cellules pluripotentes dans la moelle
lésée pourrait favoriser la récupération
neurologique en stimulant la réparation ou la
régénération. Des clones de cellules sousépendymaires dérivés de souris ROSA26
exprimant le gène LacZ qui code pour beta-galactosidase ont été transplantées en T3-4 dans la
moelle de souris CD1 après une lésion au même
site par compression avec pince, soit immédiatement, soit 3 ou 7 jours après lésion. La
récupération fonctionnelle a été évaluée 7 jours
après la transplantation et comparée à celle des
souris sans transplant, 7 jours après la lésion.
L'amplification de LacZ par PCR et
l'immunohistochimie ont permis de vérifier
l'expression et la présence des cellules
transplantées dans le tissu lésé. Les signaux
d'amplification pour LacZ dans le DNA génomique
isolé des animaux transplantés ont été détectés et
des groupes de cellules positives pour la beta-galactosidase ont été retrouvées au site d'injection.
La récupération fonctionnelle selon la technique
du plan incliné était significativement améliorée
chez les souris avec transplant (p=0.007), en
comparaison des témoins (p<0.05). De plus, les
souris transplantées tendaient à montrer une
amélioration de l'habileté locomotrice en champ
libre telle qu'évaluée avec l'échelle BBB (p=0.08).
La transplantation de cellules pluripotentes du
prosencéphale adulte dans une moelle épinière lésée
est une stratégie thérapeutique prometteuse pour
la réparation du tissu neural après un traumatisme
neurologique. Subventionné par l'ONF et la CPA.
120
McDonald John*, Howard M, Schottler F, Su L,
Yun Q, David G.
Affiche/Poster
74
* Department of Neurology, Campus Box 8111
Washington University School of Medicine
660 S. Euclid Ave, St. Louis, MO, USA, 63110
314-454-7510
[email protected]
Embryonic stem cell transplantation: the
early days.
La transplantation de cellules souches
embryonnaires : les débuts.
Although endogenous stem cells exist, their response to injury is limited, and transplantation
of stem cells is gaining strength as a pragmatic
approach to replacing neural cells lost after injury. We have focused on re-myelination as a doable strategy to partially repair the injured cord.
Methods were developed to enrich for oligodendrocyte precursors using embryonic stem (ES)
cells. Stem cells equivalent to several of the CNS
isolated stem cells have been derived. We have
characterized these cells and the neural cells produced after transplantation. Re-myelination occurs quickly after transplantation of ES cell-derived progenitors. The injured cord is capable of
supporting neurogenesis from ES cell progenitors. Neuronal cell types differentiate principally
into the neuronal cell types normally found in
the cord and those that project to the cord. Some
unique properties exist that appear to distinguish
ES cell-derived neural stem cells and CNS isolated stem cells.
Bien que les cellules souches endogènes existent
dans le SNC, leur réponse à une lésion est limitée.
La transplantation de cellules souches apparaît
donc comme une approche alternative
pragmatique pour remplacer les cellules neurales
perdues par suite d'une blessure. Nous nous
sommes concentrés sur la re-myélinisation
comme stratégie possible de réparation partielle
de la moelle lésée. Nous avons mis au point des
méthodes pour enrichir la production de
précurseurs d'oligodendrocytes à partir de cellules souches embryonnaires (SE). Des cellules
souches ont été dérivées, équivalentes à plusieurs
des cellules souches isolées du SNC. Nous avons
caractérisé ces cellules et les cellules neurales
produites après transplantation. La remyélinisation s'est produite rapidement après la
transplantation de cellules progénitrices dérivées
des SE. La moelle lésée s'est montrée capable de
supporter la neurogénèse à partir de cellules
progénitrices dérivées des SE. Les cellules
neuronales qui se sont différenciées étaient
surtout du type de celles normalement retrouvées
dans la moelle ou ayant des projections vers celleci. Il existe des propriétés uniques qui semblent
distinguer les cellules dérivées des ES et les cellules souches isolées du SNC.
121
Notes
122
Speaker index /Index des conférenciers
Name/Nom
Barbeau, Hugues
Beattie, Michael S.
Benowitz, Larry
Bregman, Barbara S.
Bunge, Mary B.
Carlen, Peter
David, Samuel
Doucet, Guy
Edgerton, Reggie V.
Fawcett, James
Fehlings, Michael
Filbin, Marie T.
Grillner, Sten
Horner, Philip J.
Jordan, Larry
Kennedy, Timothy E.
McDonald, John W.
McKerracher, Lisa
Miller, Freda
Orsal, Didier
Privat, Alain
Prochazka, Arthur
Quencer, Robert M.
Reier, Paul J.
Rossignol, Serge
Schwab, Martin
Schwartz, Michal
Shefchyk, Susan
Silver, Jerry
Steeves, John D.
Stein, Richard B.
Strittmatter, Stephen M.
Tator, Charles
Tuszynski, Mark
Vidal-Sanz, Manuel
Young, Wise
page
13
22
44
33
32
25
38
45
21
39
11
40
16
31
17
41
36
30
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29
28
20
12
15
18
35
26
19
37
27
14
43
10
24
34
23
123
Author index /Index des auteurs
Name/Nom
Abernathy C,
Ackerly C,
Aglow E,
Agranov E,
Amer R,
Ankeny D,
Antri M,
Atwal J,
Avilés-Trigueros M,
Backx P,
Barbeau H,
Barthe J-Y,
Beattie M,
Becker L,
Belkadi A,
Ben Mamou C,
Bennett G S,
Benowitz L I,
Bharatwal B,
Bickel C,
Bishop K,
Blesch A,
Bloch J,
Bolser D C,
Bonnot-Vrillaud A,
Bouyer L,
Bradbury E J,
Braun P E,
Bregman B,
Bresnahan J,
Broadway K,
Brown A,
Brus-Ramer M,
Brustein E,
Bunge M B,
Burger C,
Buss R,
Campbell K A,
Carlen P,
Carmel J B,
Casas C,
Casha S,
Chang L,
Chau C W,
Chau C W,
Chhibber S,
Chong M,
Chong S L,
Christie S D,
Clarac F,
124
page
104
93
97
107
105
100
62
94
34
93
13, 18
62
22
93
117
45
88
44
55
56
56, 102
24
58
15, 104
67
18, 64
88
89
33
22
56
91
23
68
32
104
68
108
25
92
119
75
110
70
18, 73
52
68
14
48, 116
71
Coirini H,
109
Connolly C,
53
Côté M-P,
59
Craven C,
69
Czarkowska-Bauch J,
101
Damant A,
82
David S,
38
Davies G F,
79
de Leon R,
21
De Nicola A F,
109
de Vellis J,
115
Dekaban G A,
90
Delespierre B,
109
Dergham P,
111
Ditor D S,
53, 69
Doucet G,
45, 96, 103
Drapeau P,
68
Dudley G,
56
Dwornik A,
101
Eaton M,
118
Edgerton V R,
21
Edwards L,
93
Eken T,
63
Ellezam B,
106, 111
Espinosa A,
115
Fawcett J W,
39, 88
Fehlings M G,
11, 75, 76, 77
Filbin M,
40
Fournier A,
43
Frantseva M,
25
Fullwood S,
118
Fung J,
13
Gage F,
31
Galante A,
92
Garcia N,
84
Gaviria M,
28
Gimenez y Ribotta M,
28
Giroux N,
18, 70, 73
Glaser J,
83
Gold B,
74
Golder F J,
15
Gonzalez S,
109
Gossard J-P,
59
Gottlieb D,
121
Gouézou M,
109
Gould G,
43
Grandpre T,
43
Gravel M,
89
Green H,
69
Griebel R W,
80, 82
Grillner S,
16
Gris P,
91
Gris, D.,
Gritsenko V,
Guennoun R,
Guest J,
Hains B,
Hamilton E F,
Hart R P,
Hauben E,
Heber-Katz E,
Hentall I D,
Heringer M,
Hicks A L,
Horner P,
Howard M,
Huang W,
Hubscher C H,
Hulsebosch C,
Hultborn H,
Hwang S,
Ibanez M,
Ishwari D,
Jakeman L B,
James K,
Jarjour A A,
Jie L,
Johns D,
Johnson K,
Johnson R D,
Jones L,
Jones O,
Jones T B,
Jordan L,
Juurlink B H J,
Kamencic H,
Kaplan D,
Keirstead H,
Kelly M,
Kennedy T E,
Kessous A,
Kido A,
Kiehn O,
Knikou M,
Kobayashi N R,
Kottis V,
Kragol M,
Krassioukov A,
Kulbatski I,
Kwon B,
Labombarda F,
Lacroix S ,24,
Ladouceur M,
Lajoie Y,
90
52
109
119
118
98
23, 92
107
97
72
56
53, 69
31
121
23, 92
15, 54, 66
118
63
114
119
102
85, 100
14
95
99
65
118
15, 54, 66
24, 87
93
108
17
78, 79, 80, 81, 82
82
42, 94
83
82
41, 95
96
14
63
57
99
89
97
55, 65
113
99
109
110
13
13
Latimer A E,
53
Leblond H,
61
Lee L,
120
Lemaire C,
45, 96
Leroux A,
13
Lière P,
109
London N,.
21
Long A,
56
Lu P,
24
Lyon A,
82
Ma M,
85
MacDermid V,
86
Macias M,
101
Mailis A,
55
Manitt C,
95
Marcillo A E,
32, 119
Marcoux J,
18, 61
Marsh D R,
98
Marshall K H,
114
Martin K A,
53
Matshes E,
82
McCartney N M,
53
McCrea D A,
60
McDonald J W,
36, 121
McKechnie K,
53
McKerracher L,
30, 106, 111, 112
McKnight RE,
81
McMahon S B,
88, 102
McTigue D,
83
Meakin S O,
98
Mecteau M,
45, 96
Ménard A,
59
Mendez I,
116, 117
Menet V,
28
Mentis G,
67
Mesigil R P,
72
Messerer C,
99
Miller F,
42, 94
Mills L R,
105
Moon L D F,
88
Morshead C M,
120
Murphy S,
91
Mushahwar V K,
20, 50
Mushkin A Y,
49
Muzyczyka N,
104
Nashmi R,
93
Neuber-Hess M,
86
Newton C,
56
Noga B R,
72, 84
Oboh R,
23
O'Donovan M,
67
Oliviera M,
119
Orsal D,
29, 62
Oudega M,
32
Pace-Asciak C R, 105
Parise G,
69
Parker C,
13
Paterson P,
82
Peng L,
23
Pépin A,
13
Perez Velazquez J L,
25
Peterson A C,
95
Petit A,
45, 103
Pflieger J-F,
71
Phonsombat S,
23
Pierret P,
45, 103
Pinzon A,
72, 84
Popovich P G,
108
Priestley J W,
102
Prince J,
84
Privat A,
28
Prochazka A,
20, 50, 52, 60
Provencher J,
96
Quencer R,
12
Ramer M S,
102
Raymond D L,
34
Reader T A,
18, 70, 73
Reier P J,
15, 104
Reinkensmeyer D,
21
Robinson D,
74
Roesler W J,
79
Rose K,
86
Rose-John S,
110
Rossignol S, 18, 61, 64, 70, 73, 96
Rouiller E,
58
Roy R R,
13
Rymer W Z,
57
Saint-Amant L,
68
Sauvé Y,
34
Schmidlin E,
58
Schmidt B,
17
Schottler F,
121
Schramm L,
65
Schültke E,
80
Schumacher M,
109
Schwab M E,
35
Schwartz G,
77, 120
Schwartz M,
26, 107
Seitz A,
97
Sénécal J,
70
Shapkova E Y,
49
Shefchyk S,
19
Shihabuddin L,
31
Short C,
48, 86
Silver J,
37
Skup M,
101
Soteropoulos P,
92
Stecina K,
60
Steeves J,
27
Stein E,
85
Stein R,
14
Stokes B,
100
Stone S S,
120
Strittmatter S,
43
Su L,
121
Sulejczak D,
101
Takami T,
32
Tarnopolsky M,
69
Tator C H,
10, 113, 114, 120
Tetzlaff W,
99
Thompson K M,
95
Timoszyk W,
21
Tolias P,
92
Tonkikh A,
25
Toth T,
63
Totoiu M,
83
Tsai E C,
114
Tubman A,
14
Tuszynski M H,
24, 87, 110
Vallée A,
45, 103
van Bendegem R L,
114
van der Kooy D,
120
Velardo M J,
15, 104
Vidal-Sanz M,
34
Vinay L,
71
Voda J,
74
Wang X,
43
Wannier T,
58
Warren G,
56
Weaver L C,
90, 98
Whelan P,
67
Whitacre C C,
108
Whiteley S O,
34
Wiater M,
101
Williams J,
56
Williams P R,
104
Winton M,
112
Woerly S,
115
Wong S T,
98
Wood,P M,
32
Wu L,
79
Xiao Z C,
89
Yakovenko S,
20, 60
Yamaji T,
74
Young W,
23, 92
Yu W,
76
Yun Q,
121
Zehr E P,
51
Zhang R,
89
Zolotukhin S,
104
125