Spinal cord injury and stroke are two devastating neurological events that lack effective clinical treatments. Recent neuroregenerative approaches involving the delivery of cells or drugs to the injured tissue have shown promise, but face critical challenges to clinical translation. Herein, hyaluronan-methylcellulose (HAMC) hydrogels were investigated as a versatile means of overcoming the challenges facing central nervous system cell and drug delivery. HAMC was shown to support the viability of encapsulated human umbilical tissue-derived cells, demonstrating utility as a scaffold for therapeutic cell delivery to the injured spinal cord. In a drug delivery context, release of the neuroregenerative drug cyclosporin A from the hydrogel was tunable over 2-28 days and the drug diffused to the stem cell niche in the brain and persisted for up to 24 days at a stable concentration when the HAMC-based system was implanted epi-cortically. HAMC is thus a promising tool for emerging neuroregenerative therapies.

Spinal cord injury and stroke are two devastating neurological events that lack effective clinical treatments. Recent neuroregenerative approaches involving the delivery of cells or drugs to the injured tissue have shown promise, but face critical challenges to clinical translation. Herein, hyaluronan-methylcellulose (HAMC) hydrogels were investigated as a versatile means of overcoming the challenges facing central nervous system cell and drug delivery. HAMC was shown to support the viability of encapsulated human umbilical tissue-derived cells, demonstrating utility as a scaffold for therapeutic cell delivery to the injured spinal cord. In a drug delivery context, release of the neuroregenerative drug cyclosporin A from the hydrogel was tunable over 2-28 days and the drug diffused to the stem cell niche in the brain and persisted for up to 24 days at a stable concentration when the HAMC-based system was implanted epi-cortically. HAMC is thus a promising tool for emerging neuroregenerative therapies.

published_or_final_version / Medical Sciences / Master / Master of Medical Sciences

published_or_final_version / Anatomy / Master / Master of Philosophy

published_or_final_version / Anatomy / Doctoral / Doctor of Philosophy

No description available.

Οι έρευνες που αρχικά στόχευαν στην ανίχνευση του μηχανισμού δράσης της Δ9-τετραϋδροκανναβινόλης, του κύριου ψυχοδιεγερτικού συστατικού που εξάγεται από την ινδική κάνναβη, οδήγησαν τελικά στην ανακάλυψη ενός νέου νευρορυθμιστικού συστήματος, του ενδογενούς κανναβινοειδούς συστήματος. Το ενδοκανναβινοειδές σύστημα περιλαμβάνει μια σειρά από ενδογενείς, λιπιδικής φύσεως προσδέτες (κυρίως την ανανδαμίδη και την 2-αραχιδονοϋλγλυκερόλη), μεμβρανικούς υποδοχείς (CB1-brain type, CB2-immune type, αλλά και άλλους) που ανήκουν στην υπεροικογένεια των συζευγμένων με G πρωτεΐνες υποδοχέων, καθώς και τα ένζυμα εκείνα που είναι απαραίτητα για τη βιοσύνθεση και αποικοδόμησή τους. Στον ενήλικο εγκέφαλο τα ενδοκανναβινοειδή λειτουργούν ως παλίνδρομα σηματοδοτικά μόρια: απελευθερώνονται από μετασυναπτικά κύτταρα, ενώνονται με υποδοχείς που εντοπίζονται στους προσυναπτικούς νευρώνες και ρυθμίζουν την απελευθέρωση διαφόρων νευροδιαβιβαστών (κυρίως του ανασταλτικού γ-αμινοβουτυρικού οξέος, αλλά και του διεγερτικού γλουταμινικού οξέος). Οι κύριες επιδράσεις της τετραϋδροκανναβινόλης οφείλονται στη διέγερση αυτών των υποδοχέων και είναι ευφορία, διαταραχή πρόσφατης μνήμης και άλλων νοητικών λειτουργιών, ακινησία, αναλγησία, αύξηση της όρεξης. Στον αναπτυσσόμενο οργανισμό, η εντόπιση νωρίς κατά την εμβρυϊκή ζωή λειτουργικών CB1 υποδοχέων σε θέσεις στις οποίες δεν εκφράζονται στην ενήλικο ζωή (άτυπες θέσεις) αποτέλεσε μία από τις πρώτες ενδείξεις, οι οποίες οδήγησαν στην υπόθεση ότι το ενδοκανναβινοειδές σύστημα παίζει κάποιον/ους ρόλο/ους στην φυσιολογική εμβρυϊκή ανάπτυξη. Το ενδιαφέρον σχετικά με τη σπουδαιότητα της ύπαρξης φυσιολογικής σηματοδότησης μέσω του ενδοκανναβινοειδούς συστήματος προκειμένου να επιτευχθεί όχι μόνο φυσιολογική εμβρυογένεση, αλλά και μεταγεννητική ανάπτυξη, επικεντρώθηκε στο κεντρικό νευρικό σύστημα. Τα πειράματα που έχουν πραγματοποιηθεί μέχρι τώρα έχουν οδηγήσει στο συμπέρασμα ότι τα κανναβινοειδή συμμετέχουν σε όλες τις διαδικασίες της φυσιολογικής εμβρυϊκής ανάπτυξης του νευρικού συστήματος: πολλαπλασιασμό και δέσμευση των προγονικών νευρικών κυττάρων προς συγκεκριμένη κυτταρική σειρά, διαφοροποίηση των δεσμευμένων νευροβλαστών ή σπογγιοβλαστών, μετανάστευση των μεταμιτωτικών νευρώνων, μορφολογική και λειτουργική ωρίμανση των νευριτών, δημιουργία λειτουργικών συνάψεων, απόπτωση και μυελινοποίησηση των νευραξόνων. Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η ανασκόπηση της διεθνούς βιβλιογραφίας σχετικά με τον φυσιολογικό ρόλο των κανναβινοειδών στην ανάπτυξη του εμβρύου και ιδιαίτερα στην ανάπτυξη του κεντρικού νευρικού συστήματος. Μετά από μία συνοπτική περιγραφή της φυσιολογικής εμβρυογένεσης του κεντρικού νευρικού συστήματος, ακολουθεί η ανάλυση του ενδογενούς κανναβινοειδούς συστήματος, καθώς και των σηματοδοτικών μονοπατιών που η ενεργοποίηση των υποδοχέων του διεγείρει. Στη συνέχεια αναπτύσσονται διεξοδικά όλες οι απόψεις περί συμμετοχής του συστήματος αυτού στην φυσιολογική εμβρυογένεση. Είναι γνωστό ότι η τετραϋδροκανναβινόλη περνά τον αιματοπλακουντιακό φραγμό, φτάνει μέχρι τον εγκέφαλο του εμβρύου σε σημαντικές συγκεντρώσεις και μπορεί επομένως να διαταράξει τη φυσιολογική σηματοδότηση από τους CB1 υποδοχείς, η οποία φαίνεται να είναι απαραίτητη για την δημιουργία του φυσιολογικού νευρικού συστήματος. Η κατανόηση των μηχανισμών μέσω των οποίων τα κανναβινοειδή συμμετέχουν στη φυσιολογική εμβρυογένεση μπορεί ερμηνεύσει τα νοητικά και κοινωνικά ελλείμματα που παρουσιάζουν απόγονοι γυναικών που κατά τη διάρκεια της κυήσεως έκαναν χρήση κάνναβης, κάποια από τα οποία διαρκούν μέχρι την ενήλικο ζωή. / Recent evidence suggests that the endogenous cannabinoid system emerges and is operative early during brain development and that CB1 receptors are located in areas that do not contain or have a small density of these receptors in adult brain. This was the first hint which led to research about the potential role of the endocannabinoid system during brain development. It is now well accepted that endocannabinoids, acting as epigenetic factors, regulate neural progenitor proliferation, commitment into neuroblasts or spongioblasts, as well as differentiation of commited cells, control of neurite outgrowth, neurotransmitter maturation and establishment of synaptic contacts. There is also a great interest in the role of cannabinoids as neuroprotective agents in the developing, as well as the adult brain, though their role as a general endogenous protection system is yet to be established. In utero exposure to tetrahydrocannabinol (THC) induces behavioral and cognitive deficits enduring into adulthood. Improving our knowledge on the molecular mechanisms of cannabinoid actions during brain development could lead to a better understanding of these deficits.

Methylmercury (MeHg) is a neurotoxic global pollutant that accumulates at high levels in predatory fish and marine mammals. The dietary intake of these animals is the main source of MeHg exposure in humans. At high levels, MeHg is known to damage the sensory and motor systems in both adults and children. Due to the complexity and inaccessibility of the central nervous system (CNS), early dysfunction is difficult to detect. Biochemical markers in the CNS have been used to identify MeHg neurotoxicity in animal models. Analogues of these biochemical targets are also present in peripheral blood tissue and may reflect early CNS dysfunction in human populations. The proposed peripheral biomarkers include (1) lymphocyte muscarinic acetylcholine (mACh) receptor, (2) serum cholinesterase (ChE) and (3) platelet monoamine oxidase (MAO). This thesis evaluates the effects of mercury (Hg) compounds on these CNS and peripheral biochemical markers in laboratory and epidemiological studies. In vitro studies showed that inorganic Hg (HgCl2) and MeHg inhibited mACh receptor binding in human, rat, and mouse brain tissue. Additionally, studies demonstrated that a low-level gestational exposure to MeHg reduced MAO activity in the developing embryo and in adult female offspring. Combined, these studies provide a framework for the assessment of biochemical targets of Hg compounds in humans. A cross sectional study was conducted to evaluate the association between peripheral biochemical markers and MeHg exposure in fish-eating adults (n=129) from Lac St-Pierre, Quebec. Blood-Hg concentrations were used as a marker of exposure and ranged from 0.2 to 17.0 mug/L. Multiple linear regression analysis demonstrated that both blood-Hg (p=0.011) and heavy smoking (p=0.001) were associated with reduced platelet-MAO activity. However, neither lymphocyte mACh receptor nor serum ChE was related to blood-Hg. These results suggest that exposure to MeHg may result in reduced plat

520 L $$aIn the CNS, myelination of axons is essential for the rapid conduction of impulses down the nerve. In demyelinated or failing axons however, conduction is less efficient and requires more energy. The principal function of mitochondria is to provide energy for the axon but in doing so they generate most of the intra-axonal reactive oxygen species (ROS). Therefore and increased energy requirement will promote an increased production of ROS which could lead to significant damage to essential DNA, proteins and lipids and could eventually damage the axon. This thesis investigates the mitochondrial involvement in axonal pathology in the CNS diseases, multiple sclerosis (MS), autosomal dominant optic atrophy (ADOA) and tosomal dominant optic atrophy with cataract (ADOAC).

No description available.