The role of metabolic diseases in ischemic stroke has become a primary concern in both research and clinical practice. Increasing evidence suggests that dysbiosis is associated with metabolic diseases. The aim of this study was to investigate whether the gut microbiota, as well as concentrations of organic acids, the major products of dietary fiber fermentation by the gut microbiota, are altered in patients with ischemic stroke, and to examine the association between these changes and host metabolism and inflammation. We analyzed the composition of the fecal gut microbiota and the concentrations of fecal organic acids in 41 ischemic stroke patients and 40 control subjects via 16S and 23S rRNA-targeted quantitative reverse transcription (qRT)-PCR and high-performance liquid chromatography analyses, respectively. Multivariable linear regression analysis was subsequently performed to evaluate the relationships between ischemic stroke and bacterial counts and organic acid concentrations. Correlations between bioclinical markers and bacterial counts and organic acids concentrations were also evaluated. Although only the bacterial counts of Lactobacillus ruminis were significantly higher in stroke patients compared to controls, multivariable analysis showed that ischemic stroke was independently associated with increased bacterial counts of Atopobium cluster and Lactobacillus ruminis, and decreased numbers of Lactobacillus sakei subgroup, independent of age, hypertension, and type 2 diabetes. Changes in the prevalence of Lactobacillus ruminis were positively correlated with serum interleukin-6 levels. In addition, ischemic stroke was associated with decreased and increased concentrations of acetic acid and valeric acid, respectively. Meanwhile, changes in acetic acid concentrations were negatively correlated with the levels of glycated hemoglobin and low-density lipoprotein cholesterol, whereas changes in valeric acid concentrations were positively correlated with the level of high sensitivity C-reactive protein and with white blood cell counts. Together, our findings suggest that gut dysbiosis in patients with ischemic stroke is associated with host metabolism and inflammation.

MicroRNAs (miRNAs) regulate dendritogenesis and plasticity. However, the biological function of miRNAs in axons has not been extensively investigated. Here, using rat primary cortical neurons cultured in a microfluidic chamber, we found that the distal axons of the neurons expressed the miR-17–92 cluster, and proteins that regulate production and activity of mature miRNAs, Dicer and Argonaute 2, respectively, were present in the distal axons. Overexpression of the miR-17–92 cluster in cortical neurons substantially increased axonal outgrowth, whereas distal axonal attenuation of endogenous miR-19a, a key miRNA of the miR-17–92 cluster, with the miRNA hairpin inhibitor suppressed axonal outgrowth. Moreover, overexpression of the miR-17–92 cluster reduced phosphatase and tensin homolog (PTEN) proteins and elevated phosphorylated mammalian target of rapamycin (mTOR) in the distal axons. In contrast, distal axonal attenuation of miR-19a increased PTEN proteins and inactivated mTOR in the axons, but did not affect these protein levels in the cell bodies. Overexpression of PTEN and attenuation of endogenous PTEN prevailed over the enhancement and inhibitory effects of the miR-19a on axonal outgrowth, respectively. Axonal application of LY294002, a phosphoinositide3-kinase inhibitor, or rapamycin, an mTOR inhibitor, abolished axonal outgrowth enhanced by overexpression of the miR-17–92 cluster. Collectively, these findings demonstrate that axonal alteration of miR-17–92 cluster expression regulates axonal outgrowth and that local modulation of PTEN protein levels by miR-19a likely contributes to the axonal outgrowth.

Background and Purpose— Axonal remodeling is critical to brain repair after stroke. The present study investigated axonal outgrowth after stroke and the signaling pathways mediating axonal outgrowth in cortical neurons. Methods— Using a rodent model of middle cerebral artery occlusion, we examined high-molecular weight neurofilament (NFH) immunoreactive axons and myelin basic protein-positive oligodendrocytes in the peri-infarct area. In vitro, using cultured cortical neurons in a microfluidic chamber challenged by oxygen-glucose deprivation (OGD), we investigated mechanisms selectively regulating axonal outgrowth after OGD. Results— NFH + axons and MBP + oligodendrocytes substantially increased in the peri-infarct area during stroke recovery, concomitantly with an increase in dendrites and spines identified by Golgi-Cox staining. In vitro, cortical neurons subjected to OGD exhibited significant increases in axonal outgrowth and in phosphorylated NFH protein levels, concurrently with downregulation of phosphatase tensin homolog deleted on chromosome 10, activation of Akt, and inactivation of glycogen synthase kinase-3β in regenerated axons. Blockage of phosphoinositide 3-kinase with pharmacological inhibitors suppressed Akt activation and attenuated phosphorylation of glycogen synthase kinase-3β, which resulted in suppression of phosphorylated NFH and axonal outgrowth after OGD; whereas GSK-3 inhibitors augmented axonal regeneration and elevated phosphorylated NFH levels after OGD. Conclusions— Stroke induces axonal outgrowth and myelination in rodent ischemic brain during stroke recovery, and the phosphoinositide 3-kinase/Akt/glycogen synthase kinase-3β signaling pathway mediates axonal regeneration of cortical neurons after OGD.

Abstract Background Sudden unexpected death in infancy (SUDI) comprises both natural and unnatural causes of death. However, a few epidemiological surveys have investigated SUDI in Japan. Objective This retrospective study was conducted to investigate the recent trends of circumstances and risk factors of sleep-related SUDI cases. Methods Forensic pathology sections from eight universities participated in the selection of subjects from 2013 to 2018. Data obtained from the checklist form were analyzed based on information at postmortem. Results There were 259 SUDI cases consisting of 145 male infants and 114 female infants with a mean birth weight of 2888 ± 553 and 2750 ± 370 g, respectively. Deaths most frequently occurred among infants at 1 month of age (18%). According to population-based analyses, the odds ratio (95% confidence interval) of mother’s age ≤19 years was 11.1 (6.9–17.7) compared with ages 30–39. The odds ratio for the fourth- and later born infants was 5.2 (3.4–7.9) compared with the frequency of first-born infants. The most frequent time of day for discovery was between 7 and 8 o’clock. Co-sleeping was recorded for 61%, and the prone position was found for 40% of cases at discovery. Mother’s smoking habit exhibited an adds ratio of 4.5 (2.9–5.8). Conclusion This study confirmed the trends that have been observed for sudden infant death syndrome; particularly, very high odds ratios were evident for teenage mothers and later birth order in comparison with those in other developed countries. The child of a young mother tended to die within 2 months of age. To our knowledge, this is the first report of an extensive survey of sleep-related SUDI in Japan.

Abstract Endocytosis involves plasma membrane-derived vesicles for the recycling of intra- and extracellular components. Increasing evidence suggests that endocytosis is related to maintaining intracellular homeostasis and defense against disease. Consequently, investigation of the endocytic pathway attracts considerable scientific interest. This study reports live-cell imaging of endocytosis using the newly-developed fluorescent probe ECGreen. We demonstrate that ECGreen is not membrane permeable and its fluorescence signal increases in acidic conditions. Because of these characteristics, ECGreen remains on the plasma membrane, and then shows increased fluorescence when it is internalized into the acidic vesicles formed in the endocytic process. ECGreen allows direct observation of the internalized vesicle; it is a valuable new probe for endocytic imaging.

ABSTRACT The plasma membrane (PM) plays a critical role in many cellular processes, and PM dysfunction is a key biomarker related to the cell status and several diseases. Imaging techniques using small fluorescent probes have become increasingly important tools for visualizing living cells, particularly their PMs. Among the commercially available PM-specific probes, PKH dyes are widely used; however, the utility of these dyes is limited by their short membrane retention times and high cytotoxicity. Herein, PlasMem Bright Green and Red are implemented as new PM-specific fluorescent probes, which employ a polycyclic aromatic fluorophore to improve their retention ability and a strong acid moiety to reduce their transmembrane diffusion and cytotoxicity. We demonstrate that the long retention and low cytotoxicity of the PlasMem Bright dyes enable them to be applied for observing neuronal PMs and monitoring PM dynamics involving the endocytic pathway. Furthermore, we successfully detected mitochondria in nerve axons over long periods using PlasMem Bright dyes. Finally, the combined use of exosome staining probes and PlasMem Bright dyes allowed clear visualization of the endocytic pathway. TOC graphic

ABSTRACT The cystine/glutamate antiporter (xCT) is a crucial transporter that maintains cellular redox balance by regulating intracellular glutathione synthesis via cystine uptake. However, no robust and simple method to determine the cystine uptake activity of xCT is currently available. We have developed a method to measure the xCT activity via the reaction of selenocysteine and fluorescein O,O′ -diacrylate (FOdA). Selenocystine, a cystine analog, is transported into cells through xCT on the cell membrane. The amount of the transported selenocystine was then determined by a reaction using tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP) and FOdA in a weak acidic buffer at pH 6. Using this method, the cystine uptake activity of xCT in various cells, and the inhibitory efficiency of xCT inhibitors, were evaluated.

Spontaneous intracerebral hemorrhage (SICH) remains a devastating form of stroke. Prior use of antiplatelets or warfarin before SICH is associated with poor outcomes, but the effects of direct oral anticoagulants (DOACs) remain unclear. This study aimed to clarify trends in prior antithrombotic use and to assess the associations between prior use of antithrombotics and in-hospital mortality using a multicenter prospective registry in Japan. In total, 1085 patients were analyzed. Prior antithrombotic medication included antiplatelets in 14.2%, oral anticoagulants in 8.1%, and both in 1.8%. Prior warfarin use was significantly associated with in-hospital mortality (odds ratio [OR] 5.50, 95% confidence interval [CI] 1.30-23.26, P < 0.05) compared to no prior antithrombotic use. No such association was evident between prior DOAC use and no prior antithrombotic use (OR 1.34, 95% CI 0.44-4.05, P = 0.606). Concomitant use of antiplatelets and warfarin further increased the in-hospital mortality rate (37.5%) compared to warfarin alone (17.2%), but no such association was found for antiplatelets plus DOACs (8.3%) compared to DOACs alone (11.9%). Prior use of warfarin remains an independent risk factor for in-hospital mortality after SICH in the era of DOACs. Further strategies are warranted to reduce SICH among patients receiving oral anticoagulants and to prevent serious outcomes.