Mycobacterium tuberculosis is an important pathogen of mammals that relies on 2-hydroxyphenyloxazoline-containing siderophore molecules called mycobactins for the acquisition of iron in the restrictive environment of the mammalian macrophage. These compounds have been proposed to be biosynthesized through the action of a cluster of genes that include both nonribosomal peptide synthase and polyketide synthase components. One of these genes encodes a protein, MbtB, that putatively couples activated salicylic acid with serine or threonine and then cyclizes this precursor to the phenyloxazoline ring system. We have used gene replacement through homologous recombination to delete the mbtB gene and replace this with a hygromycin-resistance cassette in the virulent strain of M. tuberculosis H37Rv. The resulting mutant is restricted for growth in iron-limited media but grows normally in iron-replete media. Analysis of siderophore production by this organism revealed that the biosynthesis of all salicylate-derived siderophores was interrupted. The mutant was found to be impaired for growth in macrophage-like THP-1 cells, suggesting that siderophore production is required for virulence of M. tuberculosis . These results provide conclusive evidence linking this genetic locus to siderophore production.

Human pluripotent stem cells offer promise for use in cell-based therapies for brain injury and diseases. However, their cellular behavior is poorly understood. Here we show that the expression of the brain-specific microRNA-9 (miR-9) is turned on in human neural progenitor cells (hNPCs) derived from human embryonic stem cells. Loss of miR-9 suppressed proliferation but promoted migration of hNPCs cultured in vitro. hNPCs without miR-9 activity also showed enhanced migration when transplanted into mouse embryonic brains or adult brains of a mouse model of stroke. These effects were not due to precocious differentiation of hNPCs. One of the key targets directly regulated by miR-9 encodes stathmin, which increases microtubule instability and whose expression in hNPCs correlates inversely with that of miR-9. Partial inhibition of stathmin activity suppressed the effects of miR-9 loss on proliferation and migration of human or embryonic rat neural progenitors. These results identify miR-9 as a novel regulator that coordinates the proliferation and migration of hNPCs.

Abstract Objective Endothelial progenitor cells (EPCs) play an important role in tissue repairing and regeneration in ischemic organs, including the brain. However, the cause of EPC migration and the function of EPCs after ischemia are unclear. In this study, we demonstrated the effects of EPCs on ischemic brain injury in a mouse model of transient middle cerebral artery occlusion (tMCAO). Methods Circulating human EPCs were characterized with immunofluorescent staining and flow cytometry. EPCs (1 × 10 6 ) were injected into nude mice after 1 hour of tMCAO. Histological analysis and behavioral tests were performed from day 0 to 28 days after tMCAO. Results EPCs were detected in ischemic brain regions 24 hours after tMCAO. EPC transplantation significantly reduced ischemic infarct volume at 3 days after tMCAO compared with control animals ( p < 0.05). CXCR4 was expressed in the majority of EPCs, and stromal‐derived factor‐1 (SDF‐1) induced EPC migration, which was blocked by pretreated EPCs with AMD3100 in vitro. SDF‐1 was upregulated in ischemic brain. Compared with control animals, injecting AMD3100‐pretreated EPCs resulted in a larger infarct volume 3 days after tMCAO, suggesting that SDF‐1–mediated signaling was involved in EPC‐mediated neuroprotection. In addition, EPC transplantation reduced mouse cortex atrophy 4 weeks after tMCAO and improved neurobehavioral outcomes ( p < 0.05). EPC injection potently increased angiogenesis in the peri‐infarction area ( p < 0.05). Interpretation We conclude that systemic delivery of EPCs protects the brain against ischemic injury, promotes neurovascular repair, and improves long‐term neurobehavioral outcomes. Our data suggest that SDF‐1–mediated signaling plays a critical role in EPC‐mediated neuroprotection. ANN NEUROL 2010;67:488–497

Plumbing in the Brain Superficial similarities of vasculature in different parts of the body may mask organ-specific developmental nuances. The vasculature of the brain uniquely has to insulate the organ from insults that the rest of the body must tolerate. Kuhnert et al. (p. 985 ) analyzed the developmental uniqueness of the brain's vasculature through study of a G protein–coupled receptor, GPR124, initially identified by its actions in the vasculature of colon cancer. GPR124 is also involved in normal development of the brain's vasculature. Mice expressing low levels of GPR124 did not develop adequate vasculature in the brain and died from hemorrhages. Mice with too much GPR124 developed a tangled, thin-walled, excessive vasculature in the brain. Although the overexpressing mice survived, they were prone to neurological symptoms such as ataxia. GPR124 seems to control the normal development of the endothelial cells, particularly in the forebrain and ventral neural tube.

Abstract Rationale Mutation in human arteriovenous malformation (AVM) causative genes in a fraction of endothelial cells (ECs) causes AVMs in mice. It is unclear how a small number of mutant ECs can lead to AVM formation. Objective To understand how a fraction of mutant ECs causes AVM, we tested the following hypotheses: (1) activin receptor-like kinase 1 ( Alk1 or Acvlr1 ) mutant brain ECs undergo clonal expansion upon angiogenic stimulation, (2) Alk1 mutant ECs display growth advantage, (3) the burden of Alk 1 mutant ECs correlates with AVM severity, and (4) Alk1 mutant bone marrow (BM) derived ECs alone is sufficient to cause AVM. Methods and Results We used Pdgfb iCreER; Alk1 f/f ;confetti +/− mice which express an EC-specific tamoxifen (TM)-inducible Cre recombinase, a Cre-regulated confetti transgene, and Alk1 floxed alleles. Brain AVMs were induced by direct brain injection of an adeno-associated viral vector expressing vascular endothelial growth factor (AAV-VEGF) followed with intra-peritoneal injection of TM two weeks later. Color-predominance of confetti reporter in AVMs compared to control brain ECs suggested that clonal expansion was associated with AVM development. We treated Pdgfb iCreER; Alk1 f/f with different doses of TM to create a mosaic of wild-type (WT) and mutant ECs and found that equal numbers of Alk1 + and Alk1 − ECs were proliferating. Increase of TM dose increased the number of Alk1 − ECs, the abnormal vessels in brain AVMs, the number of arteriovenous shunts in the intestines, and mouse mortality. To test if mutation of Alk1 in BM-derived ECs can cause brain AVM, we transplanted WT mice with BM of Pdgfb iCreER; Alk1 f/f mice. After AAV-VEGF and TM treatment, these mice developed AVMs in their brains and arteriovenous shunts in their intestines. Conclusion Clonal expansion of Alk1 mutant ECs could partly explain why a fraction of mutant ECs causes AVM. Mutation of AVM causal genes in BM-derived ECs is sufficient to cause AVM formation.

Objective The role of gamma‐aminobutyric acid‐ergic (GABAergic) neuron impairment in Alzheimer's disease (AD), and if and how transplantation of healthy GABAergic neurons can improve AD, remain unknown. Methods Human‐derived medial ganglionic eminence progenitors (hiMGEs) differentiated from programmed induced neural precursor cells (hiNPCs) were injected into the dentate gyrus region of the hippocampus (HIP). Results We showed that grafts migrate to the whole brain and form functional synaptic connections in amyloid precursor protein gene/ presenilin‐1 (APP/PS1) chimeric mice. Following transplantation of hiMGEs, behavioral deficits and AD‐related pathology were alleviated and defective neurons were repaired. Notably, exosomes secreted from hiMGEs, which are rich in anti‐inflammatory miRNA, inhibited astrocyte activation in vitro and in vivo , and the mechanism was related to regulation of CD4 + Th1 cells mediated tumor necrosis factor (TNF) pathway. Interpretation Taken together, these findings support the hypothesis that hiMGEs transplantation is an alternative treatment for neuronal loss in AD and demonstrate that exosomes with anti‐inflammatory activity derived from hiMGEs are important factors for graft survival. ANN NEUROL 2024

Abstract Superoxide dismutase (SOD) is known to be protective against oxidative stress-mediated skin dysfunction. Here we explore the potential therapeutic activities of RM191A, a novel SOD mimetic, on skin. RM191A is a water soluble, dimeric copper (Cu 2+ -Cu 3+ )-centred polyglycine coordination complex. It displays 10-fold higher superoxide quenching activity compared to SOD as well as significant anti-inflammatory activity through beneficial modulation of several significant inflammatory pathways in cells. We tested the therapeutic potential of RM191A in a topical gel using a human skin explant model and observed that it significantly inhibits UV-induced DNA damage in the epidermis and dermis, including cyclobutane pyrimidine dimers (CPD), 8-oxo-guanine (8-oxoG) and 8-nitroguanine (8NGO). RM191A topical gel is found to be safe and non-toxic in mice following month-long daily dosing at 0.19 mL/kg body weight. Moreover, it significantly accelerates excisional wound healing, and reduces 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA)-induced skin inflammation in mice. Highlights Superoxide dismutase mimetic RM191A is a highly stable copper (Cu 2+ -Cu 3+ )-polyglycine coordination complex RM191A exhibits potent antioxidant (10-fold more than that of superoxide dismutase) properties in vitro RM191A exhibits potent anti-inflammatory properties in vitro and in vivo RM191A protects human skin explants against UV-induced oxidative stress and DNA damage RM191A is non-toxic and readily bioavailable in mice RM191A attenuates TPA-induced skin inflammation and improves wound healing in mice