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Relationship Between Oxidative Stress and Anxiety: Emerging Role of Antioxidants Within Therapeutic or Preventive Approaches
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Neurotoxic and multigenerational effects of perinatal exposure to low-dose of polychlorinated biphenyls non-dioxin-like indicators (NDL-PCBs) in a mouse model
No full textDans ce travail de thèse, nous avons évalué les effets neurotoxiques multigénérationnels de l’exposition des mères F0 gestantes et allaitantes aux polychlorobiphényles non-dioxin-like indicateurs (PCB-NDLi), à un profil mimant l'exposition humaine à partir de poissons contaminés, sur le développement et le comportement, y compris les réponses émotionnelles et les interactions sociales, des deux générations F1 et F2 des souris mâles et femelles, à différentes phases de leur ontogenèse. Deux faibles doses des PCB-NDLi : (i) la DJT, qui est de 10 ng/kg/j, et (ii) une dose environnementale de 1000 ng/kg/j, ont été administrés par accès libre aux souris mères F0. En fonction de la modalité d’exposition des parents F1 aux PCB, 4 groupes de génération F2 ont été obtenus, en croisant (i) des pères F1 exposés à des mères F1 non exposées, (ii) des mères F1 exposées à des pères F1 non exposés, (iii) des deux parents F1 exposés, ou (iv) des deux parents F1 non exposés (témoins), aux PCB en période périnatale. Nos résultats ont montré que les mâles adultes de la génération F1 ont manifesté un comportement dépressif-like ; alors que les mâles F2, issus uniquement des pères F1 exposés aux PCB, ont exhibé un comportement anti-dépressif-like, ce que suggère que l’exposition périnatale des souris F1 aux PCB-NDLi a induit une altération multigénérationnelle d’origine parentale du comportement de la résignation, et ce d’une façon sexe dépendante. De même, une altération sexe-dépendante de l’anxiété, a été détectée chez la génération F1 exposées durant la période périnatale aux PCB-NDLi comme uniquement les souris mâles d’âge moyen F1 ont développé un phénotype anxieux qui a été transmis aux souris mâles d’âge moyen F2, via leurs pères F1. En outre, une altération multigénérationnelle du comportement social a été détectée chez les souris mâles et femelles F1 et F2. D’une façon remarquable, chez la génération F2, des altérations comportementales dépendantes à la fois du sexe et de la dose, ont été trouvées, malgré l’absence d’effets chez leurs parents F1, effets qui dépendaient également de l’origine parentale, tels que la diminution significative du niveau de la préférence pour la nouveauté sociale chez les souris mâles F2, issues uniquement des mères F1 périnatallement exposées à la dose 10 ng/kg de PCB. Le dosage des biomarqueurs chez les souris d’âge moyen de la génération F1 a révélé une altération de nombreux paramètres biochimiques, y compris une augmentation du niveau de corticostérone et de l’activité de l’acétylcholinestéraseIn this study, we evaluated the multigenerational neurotoxic effects of gestational and lactational exposure of F0 female mice to a representative mixture of the six indicator non-dioxin-like-polychlorinated biphenyls (NDL-PCBs) at environmentally low doses, a profile that closely mimics human exposure to contaminated fish. The tolerable day intake (TDI) of 10 ng/kg/day and a higher environmental dose of 1000 ng/kg/day were administered by free access to F0 mothers during pregnancy and lactation. Afterwards, the development and behavior, including emotional responses and social interactions, of the two F1 and F2 generations of Swiss male and female mice at different phases of their ontogenesis, were assessed. Depending on the mode of exposure of F1 parents to PCBs, four F2 generation groups were obtained by crossing (i) F1 fathers perinatally exposed with unexposed F1 mothers, (ii) F1 mothers perinatally exposed with unexposed F1 fathers, (iii) both F1 parents perinatally exposed, or (iv) both F1 parents perinatally unexposed (controls), to PCBs. Our results showed that F1 adult males showed depressive-like behavior whereas F2 adult males, coming from F1 mothers, perinatally exposed to PCBs, exhibited anti-depressive-like behavior. This result suggested an induction of a multigenerational alteration that was of parental origin, on the resignation behavior in a sex-dependent manner. Similarly, sex-selective anxious behavior was detected in F1 middle-aged males perinatally exposed to PCBs, which was transmissible to F2 middle-aged males, via their F1 fathers. Furthermore, a multigenerational alteration of social behavior was found in F1 and F2 male and female mice. Remarkably, some behavioral alterations in F2 generation were found, despite of the absence of effects in their F1 parents, such as a significant decrease in the level of preference for social novelty in F2 male mice, coming from F1 mothers perinataly exposed to 10 ng/kg of NDL-PCBs. The biomarker assays in F1 middle-aged mice revealed an alteration in many biochemical markers, including increased corticosterone levels and acetylcholinesterase activity in male as well as females
Evaluation of neuroinflammatory effects of perinatal exposure to contaminated eels (Anguilla anguilla L.) by persistent organic pollutants on behavior and cognitive functions using a mouse model
No full textDans ce travail de thèse, nous avons évalué les effets inflammatoires, comportementaux et cognitifs de l’exposition périnatale des souris à trois matrices alimentaires d’anguilles, reflétant 3 niveaux de pollution (faible, moyenne et haute), tout en considérant le sexe de la progéniture ainsi que les différentes phases d’âges. Les réponses inflammatoires ont été évaluées, aussi bien au niveau cérébral, y compris dans les cellules de la microglie, qu’au niveau périphérique, à 4 stades de vie distincts, et ce dès la naissance jusqu’à l’âge moyen. Chez les souriceaux, mâles et femelles, dont leurs génitrices ont consommé de l’anguille contaminée, durant la période gestationnelle et lactationnelle, vs les témoins dont leurs mères ont consommé uniquement la diète standard, nos résultats ont montré une neuro-inflammation précoce et prononcée, ainsi qu’une production accrue des marqueurs pro-inflammatoires par les cellules de la microglie durant la période néonatale et postnatale. Cette réponse pro-inflammatoire a été chronique puisqu’elle a été à nouveau détectée même à un âge avancé (âges adulte et moyen). Nos résultats mettraient en évidence l’activation et la polarisation des cellules de la microglie depuis la naissance, chez les animaux exposés, vers le phénotype M1, susceptible d’induire les effets neurotoxiques apparus beaucoup plus tard dans les stades de la vie. En effet, un comportement dépressif-like a été observé à l’âge adulte uniquement chez les mâles. Cette altération sexe dépendante du comportement de résignation a été attribuée à l’hyperactivation de l’axe de stress, l’axe hypothalamique pituitaire surrénalien, mise en évidence par une forte production de la corticostérone chez les mâles à l’âge adulte. Chez les femelles, nous avons mis en évidence le développement d’un comportement hyperactif dès l’âge adulte, et d’un déclin cognitif à l’âge moyen. Nos résultats suggèrent que le déficit de la mémoire de rétention des femelles d’âge moyen exposées périnatalement à des anguilles moyennement et hautement contaminées serait lié à la diminution significative de l’activation à la fois d’ERK ½ et du NF-κB ainsi qu’à la réduction significative du taux d’acétylcholine, détectées au niveau de l’hippocampe de ces souris. A partir de ces données et de celles obtenues par d’autres membres de notre équipe, il apparait de plus en plus pertinent de prendre en considération le risque du couplage des effets neuro-oxydatif et neuro-inflammatoire dans la genèse de nombreux troubles cognitifs et comportementaux surtout de manière tardive et irréversible. Cela pourrait également être à l’origine d’une fragilité et d’une imprégnation précoce de différentes populations cellulaires qui conduiraient tardivement à une dégénérescence précoce des cellules en particulier au niveau neuronal et glial. En conclusion, nos résultats suggèrent une programmation périnatale sexe-dépendante des troubles, mis en évidence aussi bien sur le plan comportemental que sur le plan cognitif chez les souris dont leurs mères ont consommé de l’anguille polluée, via des mécanismes inflammatoires. Cela laisse supposer un impact endocrino-dépendant dont il faudrait confirmer la réalité et les mécanismesSeveral lines of evidence indicate that early-life inflammation may predispose to mental illness in later-life. In our study, we investigated the impact of perinatal exposure to polluted eels on the brain and microglia inflammation in a lifespan approach as well as on the resignation behavior, the locomotor activity and the cognitive performances in the later life of male and female offspring mice. The effects of maternal standard diet (laboratory food) were compared to the same diet enriched with low, intermediate, or highly polluted eels. Our results showed a chronic brain inflammation in male and female offspring mice compared to controls, as assessed at the birth, up weaning, adulthood and middle-age. Activated microglia produced pro-inflammatory markers across the lifespan of male as well as female exposed offspring. The plasmatic level of myeloperoxidase was found to be significantly higher in both adult and middle-aged males and females vs. control offspring. However, high corticosterone levels were only found in adult male offspring mice perinatally exposed to polluted eels, suggesting a sex-selective dysregulation of the adult hypothalamic- pituitary- adrenal (HPA) axis. Sex selective differences were also found in adulthood, with regard to the offspring resignation behavior. Indeed, depressive-like symptoms were only found in adult male mice perinatally exposed to polluted eels. On the middle- age, sexe selective effects were found with regard to memory and locomotor activity. Indeed, hyperactive phenotype was only detected in females. In addition, impaired long-term memory was only detected in middle-aged females, perinatally exposed to either intermediately or highly polluted eels. This deficit was related to decreases in ERK1/2 and p65 activation, and acetylcholine levels that were only detected in female hippocampus exposed to either intermediately or highly polluted eels. In conclusion, our results indicated that early-life inflammatory insults were the plausible causative factor that programmed the behavior impairments and cognitive deficit in the later-life of offspring, and suggested that sex played an important role in the determination of nature of the appeared alteration
Study of the correlation anxiety / oxidative status in mice and evaluation of antioxidant / neuroactive effects of extrat polyphenols from Prunus domestica L
No full textAu cours de cette étude, une corrélation statistiquement significative entre le niveau d'anxiété et le statut oxydatif périphérique a été mise en évidence. En effet, plus le niveau d'anxiété augmente plus le niveau intracellulaire des espèces réactives de l'oxygène (ERO) des granulocytes est élevé. Les résultats enregistrés ont montré que les granulocytes du sang des souris anxieuses sont sujets à des dommages oxydatifs qui entraînent leurs dysfonctionnements. Ces résultats mettent en évidence l'impact du stress anxiogène sur le statut oxydatif et sur l'accumulation des ERO intracellulaires qui est un facteur étiologique essentiel. En outre, nous avons trouvé que l'acide chlorogénique contenu dans des variétés de prunes dont la mirabelle permet la protection des granulocytes contre le stress oxydant et possède des propriétés anxiolytiques. Le potentiel antiradicalaire de sept variétés de prunes françaises dont la mirabelle a été comparativement évalué par le test ABTS. L'effet protecteur de ces prunes sur les granulocytes du sang contre le stress oxydant a été évalué en comparaison au pouvoir protecteur de la vitamine C. La présente étude a montré que les polyphénols sont les supports majeurs de l'activité antioxydante des prunes et souligne l'intérêt préventif de la consommation des prunes dans l'apparition de plusieurs troubles liés au stress oxydant. Le profil chimique des principaux polyphénols des prunes a été déterminé par CLHP et révèle que l'acide néochlorogénique est le polyphénol majoritaire. Notre méthode de travail à partir des prunes a permis d'étendre ce protocole à la quantification des phénols totaux, des flavonoïdes totaux et de l'activité antioxydante totale de plusieurs autres agroressources. Ainsi, l'effet protecteur du fruit du Momordica charantia L. et des feuilles du Desmodium adscendens L. contre le stress oxydant des granulocytes a été révélé, ce qui augmente la valeur thérapeutique de ces plantesIn this study, the linear and significant correlation between level of anxiety and peripheral oxidative status has been established. Indeed, the more the level of anxiety increases the more the intracellular level of reactive oxygen species of granulocytes is elevated. Our findings showed that the blood granulocytes of anxious mice may be more prone to oxidative damages altering their functions. These results highlighted the impact of anxiogen stress on the cellular oxidative status, and on the accumulation of intracellular ROS which is an essential etiologic factor. We have also found that chlorogenic acid protected granulocytes from oxidative stress, and possess anxiolytic properties. The antiradical power of seven varieties of French plums including the Mirabelle was comparatively evaluated in this study using ABTS test. Moreover, the protective effect of these plums on freshly isolated granulocytes from oxidative stress was also investigated in comparison with the vitamin C. Our results showed that polyphenols were the major contributor in the antioxidant activity exhibited by plums, and emphasize the preventive advantage of plum consummation from diseases linked to oxidative stress. The chemical profile permitted to reveal that neochlorogenic acid was the predominant polyphenolic in tested plums. The previsiouly protocol has been extended to some plants to quantify total phenolics, total flavonoids and total antioxidant activity. The protective effect of Momordica charantia L. fruit and of Desmodium adscendens L. leaves on granulocytes from oxidative stress has been highlighted, which gives to these plants an additional therapeutic valu
The link between microglia and the severity of COVID‐19: The “two‐hit” hypothesis
No full textInternational audienceHighlights Neurological manifestations constitute a serious cause of severe coronavirus disease 2019 (COVID‐19). Microglial hyperactivation by the two‐hit process. Severe COVID‐19 patients carry pre‐activated microglia following a first immune challenge. Exaggerated response of sensitized microglia to COVID‐19, the second immune challenge
Evidence that hydrogen peroxide, a component of oxidative stress, induces high-anxiety-related behaviour in mice
No full textInternational audienceThe link between oxidative stress and high-anxiety-related behaviour is uncontested; but the cause-effect relationship has yet to be completely elucidated. Here, the behavioural effects of hydrogen peroxide (H2O2), given to mice (n = 10 per group) in drinking water at 1%, were assessed in the light/dark choice test, the open field, the elevated-plus maze and the hole-board test. Compared to controls (drinking only water), subacute exposure (10–15 days) of mice to H2O2, the major component of reactive oxygen species (ROS) and the precursor of potent oxidants (hydroxyl radical and hypochlorous acid), affected emotional responses by inducing an anxious behaviour associated with hyperactivity. Our findings clearly showed that H2O2-treated mice exhibited anxiogenic behaviour in the light/dark choice test and in the hole-board test. Moreover, H2O2-treated mice displayed a hyperactive behaviour, revealed by a significant increase in the number of crossings made in the open field test relative to controls. Although H2O2-exposed mice made significantly less head-dippings in the open arms than controls, H2O2-induced hyperactivity may have blurred anxiogenic-like behaviour in H2O2-treated mice in the elevated-plus maze. Our findings provide the evidence that H2O2, an oxidizing component, caused high-anxiety-related behaviour associated with hyperactivity in mice. Antioxidants may play a role in preventing or attenuating oxidative stress-related anxiety
Apples: an apple a day, still keeping the doctor away?'
No full textInternational audienceApples are, in many countries and cultures, one of the most frequently consumed fruits, reaching a per capita intake of approximately 20–30 kg/year. Apples come in over 7500 varieties worldwide, and are generally a good dietary source of a variety of nutrients and nonnutrients. In addition to simple carbohydrates—mostly sugars—the fruits of the Malus domestica tree are rich in vitamin C, a number of minerals, especially potassium, and also nonessential constituents such as polyphenols, dietary fiber, and additional phytochemicals, such as triterpenes and phytosterols. Many of these constituents have been associated via their mechanism of action and also in epidemiological studies with antiinflammatory and antioxidant properties, decreasing the risk of the development of chronic diseases such as diabetes and cardiovascular complications, many of which are on the rise. Including apples in our daily diet to reach the targeted “5 a day” is thus a simple but prudent approach that is likely to benefit our health. Apples are thus thought to contribute to a healthy diet, and the old adage “an apple a day keeps the doctor away” is still believed to contain much wisdom
Behavioral manipulation—key to the successful global spread of the new coronavirus SARS‐CoV‐2?
No full textInternational audienceAbstract Human‐severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS‐CoV‐2) interaction can have an array of various outcomes—it could be mortal, morbid or merely carrying minor health consequences. The very rapid global spread has raised the issue whether there are further multi‐dimensional consequences of SARS‐CoV‐2 infection on human behavior, the key of its transmission. During the coronavirus crisis, odd, abnormal, and irresponsible behavior has been reported in coronavirus disease 2019 (COVID‐19) individuals, particularly in super‐spreaders, that is, persons with a high viral load, thus constituting also super‐emitters. Indeed, cases of infected persons ignoring self‐confinement orders, intentionally disregarding physical distancing and multiplying social interactions, or even deliberately sneezing, spitting or coughing were reported. While it is known that some other viruses, such as rabies and even influenza do change human behavior, this remains unclear for SARS‐CoV‐2. In this perspective, we highlight the possibility that COVID‐19 is facilitated by altered human social behavior that benefits SARS‐CoV‐2 transmission, through showcasing similar virus‐induced changed behavior by other pathogens and relating this to reports from the gray literature
Exogenous Antioxidants—Double-Edged Swords in Cellular Redox State: Health Beneficial Effects at Physiologic Doses versus Deleterious Effects at High Doses
No full textThe balance between oxidation and antioxidation is believed to be critical in maintaining healthy biological systems. Under physiological conditions, the human antioxidative defense system including e.g., superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione peroxidase (GPx), glutathione (GSH) and others, allows the elimination of excess reactive oxygen species (ROS) including, among others superoxide anions (O2.-), hydroxyl radicals (OH.), alkoxyl radicals (RO.) and peroxyradicals (ROO.). However, our endogenous antioxidant defense systems are incomplete without exogenous originating reducing compounds such as vitamin C, vitamin E, carotenoids and polyphenols, playing an essential role in many antioxidant mechanisms in living organisms. Therefore, there is continuous demand for exogenous antioxidants in order to prevent oxidative stress, representing a disequilibrium redox state in favor of oxidation. However, high doses of isolated compounds may be toxic, owing to prooxidative effects at high concentrations or their potential to react with beneficial concentrations of ROS normally present at physiological conditions that are required for optimal cellular functioning. This review aims to examine the double-edged effects of dietary originating antioxidants with a focus on the most abundant compounds, especially polyphenols, vitamin C, vitamin E and carotenoids. Different approaches to enrich our body with exogenous antioxidants such as via synthetic antioxidants, diets rich in fruits and vegetables and taking supplements will be reviewed and experimental and epidemiological evidences discussed, highlighting that antioxidants at physiological doses are generally safe, exhibiting interesting health beneficial effects.</jats:p
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