Abstract

 Three glutamate transporters have been identified in rat, including astroglial transporters GLAST and GLT-1 and a neuronal transporter EAAC1. Here we demonstrate that inhibition of the synthesis of each glutamate transporter subtype using chronic antisense oligonucleotide administration, in vitro and in vivo, selectively and specifically reduced the protein expression and function of glutamate transporters. The loss of glial glutamate transporters GLAST or GLT-1 produced elevated extracellular glutamate levels, neurodegeneration characteristic of excitotoxicity, and a progressive paralysis. The loss of the neuronal glutamate transporter EAAC1 did not elevate extracellular glutamate in the striatum but did produce mild neurotoxicity and resulted in epilepsy. These studies suggest that glial glutamate transporters provide the majority of functional glutamate transport and are essential for maintaining low extracellular glutamate and for preventing chronic glutamate neurotoxicity.

Mutations in Cu/Zn superoxide dismutase (SOD1) cause a subset of cases of familial amyotrophic lateral sclerosis. Four lines of mice accumulating one of these mutant proteins (G37R) develop severe, progressive motor neuron disease. At lower levels of mutant accumulation, pathology is restricted to lower motor neurons, whereas higher levels cause more severe abnormalities and affect a variety of other neuronal populations. The most obvious cellular abnormality is the presence in axons and dendrites of membrane-bounded vacuoles, which appear to be derived from degenerating mitochondria. Since multiple lines of mice expressing wild-type human SOD1 at similar and higher levels do not show disease, the disease in mice expressing the G37R mutant SOD1 must arise from the acquisition of an adverse property by the mutant enzyme, rather than elevation or loss of SOD1 activity.

Background

 In the neurodevelopmental disorder autism, several neuroimmune abnormalities have been reported. However, it is unknown whether microglial somal volume or density are altered in the cortex and whether any alteration is associated with age or other potential covariates. 

Methods

 Microglia in sections from the dorsolateral prefrontal cortex of nonmacrencephalic male cases with autism (n = 13) and control cases (n = 9) were visualized via ionized calcium binding adapter molecule 1 immunohistochemistry. In addition to a neuropathological assessment, microglial cell density was stereologically estimated via optical fractionator and average somal volume was quantified via isotropic nucleator. 

Results

 Microglia appeared markedly activated in 5 of 13 cases with autism, including 2 of 3 under age 6, and marginally activated in an additional 4 of 13 cases. Morphological alterations included somal enlargement, process retraction and thickening, and extension of filopodia from processes. Average microglial somal volume was significantly increased in white matter (p = .013), with a trend in gray matter (p = .098). Microglial cell density was increased in gray matter (p = .002). Seizure history did not influence any activation measure. 

Conclusions

 The activation profile described represents a neuropathological alteration in a sizeable fraction of cases with autism. Given its early presence, microglial activation may play a central role in the pathogenesis of autism in a substantial proportion of patients. Alternatively, activation may represent a response of the innate neuroimmune system to synaptic, neuronal, or neuronal network disturbances, or reflect genetic and/or environmental abnormalities impacting multiple cellular populations.

Abstract Astrocyte infection with human immunodeficiency virus (HIV) is considered rare, so astrocytes are thought to play a secondary role in HIV neuropathogenesis. By combining double immunohistochemistry, laser capture microdissection, and highly sensitive multiplexed polymerase chain reaction to detect HIV DNA in single astrocytes in vivo, we showed that astrocyte infection is extensive in subjects with HIV‐associated dementia, occurring in up to 19% of GFAP+ cells. In addition, astrocyte infection frequency correlated with the severity of neuropathological changes and proximity to perivascular macrophages. Our data indicate that astrocytes can be extensively infected with HIV, and suggest an important role for HIV‐infected astrocytes in HIV neuropathogenesis. Ann Neurol 2009;66:253–258

In patients with compensated advanced chronic liver disease (cACLD), risk of clinically significant portal hypertension (CSPH) can be estimated by applying non-invasive tests such as liver stiffness measurement (LSM), platelet count, and, in some cases, BMI. We aimed to assess the diagnostic utility of spleen stiffness measurement (SSM) at 100 Hz as a standalone non-invasive test for CSPH and to evaluate its incremental value compared with the ANTICIPATE±NASH model in patients with cACLD.

Abstract Arthropod-borne viruses represent a crucial public health threat. Current arboviral serology assays are either labor intensive or incapable of distinguishing closely related viruses, and many zoonotic arboviruses that may transition to humans lack any serologic assays. In this study, we present a programmable phage display platform, ArboScan, that evaluates antibody binding to overlapping peptides that represent the proteomes of 691 human and zoonotic arboviruses. We confirm that ArboScan provides detailed antibody binding information from animal sera, human sera, and an arthropod blood meal. ArboScan identifies distinguishing features of antibody responses based on exposure history in a Colombian cohort of Zika patients. Finally, ArboScan details epitope level information that rapidly identifies candidate epitopes with potential protective significance. ArboScan thus represents a resource for characterizing human and animal arbovirus antibody responses at cohort scale.

Objective: To determine the feasibility of next-generation sequencing (NGS) microbiome approaches in the diagnosis of infectious disorders in brain or spinal cord biopsies in patients with suspected central nervous system (CNS) infections. Methods: In a prospective-pilot study, we applied NGS in combination with a new computational analysis pipeline to detect the presence of pathogenic microbes in brain or spinal cord biopsies from ten patients with neurological problems indicating possible infection but for whom conventional clinical and microbiology studies yielded negative or inconclusive results. Results: Direct DNA and RNA sequencing of brain tissue biopsies generated 8.3 million to 29.1 million sequence reads per sample, which successfully identified with high confidence the infectious agent in three patients, identified possible pathogens in two more, and helped to understand neuropathological processes in three others, demonstrating the power of large-scale unbiased sequencing as a novel diagnostic tool. Validation techniques confirmed the pathogens identified by NGS in each of the three positive cases. Clinical outcomes were consistent with the findings yielded by NGS on the presence or absence of an infectious pathogenic process in eight of ten cases, and were non-contributory in the remaining two. Conclusions: NGS-guided metagenomic studies of brain, spinal cord or meningeal biopsies offer the possibility for dramatic improvements in our ability to detect (or rule out) a wide range of CNS pathogens, with potential benefits in speed, sensitivity, and cost. NGS-based microbiome approaches present a major new opportunity to investigate the potential role of infectious pathogens in the pathogenesis of neuroinflammatory disorders.

Glioblastoma (GBM) is the most common primary adult malignant brain tumor. Recurrence is driven invading tumor cells that escape surgical resection and demonstrate resistance to standard-of-care chemotherapy and radiotherapy. A large body of research has been conducted on tumor cell motility. However, typical in vitro models make use of polystyrene culture dishes, which exhibit significantly different physical parameters than brain tissue. Here we report on the use of human organotypic brain slices as an ex vivo approach for the dynamic study of GBM cell motility. Temporal lobectomy tissue from epilepsy patients was obtained and cut into 350μm thick slices. After the tissue slices had a week's incubation for recovery, fluorescently labeled tumor cells were seeded. We then tracked individual tumor cells using time-lapse fluorescent confocal microscopy. Quantification of motility characteristics, including mean squared displacement, total path length, and consistency, allowed for comparison of different conditions, including knockdown of cell surface proteins integrin αv (ITGAV) and CD44. Human organotypics demonstrated minimal variability across specimen in terms of motility parameters, including total path length, averaged instantaneous velocity, and consistency. Knockdown of the traditional motility protein ITGAV showed little effect on overall motility while knockdown of CD44 resulted in a significant reduction in both averaged instantaneous velocity and total path length. When the same parameters were examined using Matrigel, ITGAV and CD44 both showed decreased motility, highlighting the impact of the physical environment on cell behavior. Finally, cell motility in mouse organotypic slices was decreased when compared to human organotypic slices. Here we demonstrate the use of human organotypic brain slices in the study of GBM cell invasion. This model system offers a physiologically-relevant environment in which to examine the dynamic process of cell motility.