Minocycline is commonly used to inhibit microglial activation. It is widely accepted that activated microglia exert dual functions, that is, pro-inflammatory (M1) and anti-inflammatory (M2) functions. The in vivo status of activated microglia is probably on a continuum between these two extreme states. However, the mechanisms regulating microglial polarity remain elusive. Here, we addressed this question focusing on minocycline. We used SOD1G93A mice as a model, which exhibit the motor neuron-specific neurodegenerative disease, amyotrophic lateral sclerosis. Administration of minocycline attenuated the induction of the expression of M1 microglia markers during the progressive phase, whereas it did not affect the transient enhancement of expression of M2 microglia markers during the early pathogenesis phase. This selective inhibitory effect was confirmed using primary cultured microglia stimulated by lipopolysaccharide (LPS) or interleukin (IL)-4, which induced M1 or M2 polarization, respectively. Furthermore, minocycline inhibited the upregulation of NF-κB in the LPS-stimulated primary cultured microglia and in the spinal cord of SOD1G93A mice. On the other hand, IL-4 did not induce upregulation of NF-κB. This study indicates that minocycline selectively inhibits the microglia polarization to a proinflammatory state, and provides a basis for understanding pathogeneses of many diseases accompanied by microglial activation.

Spinal cord injury (SCI) often leads to persistent functional deficits due to loss of neurons and glia and to limited axonal regeneration after injury. Here we report that transplantation of human dental pulp stem cells into the completely transected adult rat spinal cord resulted in marked recovery of hind limb locomotor functions. Transplantation of human bone marrow stromal cells or skin-derived fibroblasts led to substantially less recovery of locomotor function. The human dental pulp stem cells exhibited three major neuroregenerative activities. First, they inhibited the SCI-induced apoptosis of neurons, astrocytes, and oligodendrocytes, which improved the preservation of neuronal filaments and myelin sheaths. Second, they promoted the regeneration of transected axons by directly inhibiting multiple axon growth inhibitors, including chondroitin sulfate proteoglycan and myelin-associated glycoprotein, via paracrine mechanisms. Last, they replaced lost cells by differentiating into mature oligodendrocytes under the extreme conditions of SCI. Our data demonstrate that tooth-derived stem cells may provide therapeutic benefits for treating SCI through both cell-autonomous and paracrine neuroregenerative activities.

Multicenter, prospective registry study.

Neuromuscular signal transmission is affected in various diseases including myasthenia gravis, congenital myasthenic syndromes, and sarcopenia. We used an ATF2-luciferase system to monitor the phosphorylation of MuSK in HEK293 cells introduced with MUSK and LRP4 cDNAs to find novel chemical compounds that enhanced agrin-mediated acetylcholine receptor (AChR) clustering. Four compounds with similar chemical structures carrying benzene rings and heterocyclic rings increased the luciferase activities 8- to 30-folds, and two of them showed continuously graded dose dependence. The effects were higher than that of disulfiram, a clinically available aldehyde dehydrogenase inhibitor, which we identified to be the most competent preapproved drug to enhance ATF2-luciferase activity in the same assay system. In C2C12 myotubes, all the compounds increased the area, intensity, length, and number of AChR clusters. Three of the four compounds increased the phosphorylation of MuSK, but not of Dok7, JNK. ERK, or p38. Monitoring cell toxicity using the neurite elongation of NSC34 neuronal cells as a surrogate marker showed that all the compounds had no effects on the neurite elongation up to 1 μM. Extensive docking simulation and binding structure prediction of the four compounds with all available human proteins using AutoDock Vina and DiffDock showed that the four compounds were unlikely to directly bind to MuSK or Dok7, and the exact target remained unknown. The identified compounds are expected to serve as a seed to develop a novel therapeutic agent to treat defective NMJ signal transmission.