Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Prevention of hemolytic disease of the fetus and newborn due to rh isoimmunization /

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Implementing universal newborn hearing screening programs : early identification of hearing loss.

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Management of newborn siblings of patients with phenylketonuria or galactosemia

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Newborn metabolic screening in Illinois, 2005 /

"This publication was supported in part by Grant/Cooperative Agreement Number U50/CCU523303-04 from the U.S. Centers for Disease Control and Prevention. ... "--p. ii.

Rules and regulations for licensing maternity and newborn services in hospitals.

Prior to 1954, issued in the Maternity hospital law and requirements for licensure.

Universal newborn hearing screening in Illinois, 2003-2004 /

"This publication was supported in part by Grant/Cooperative Agreement US50/CCU523303-04 and Early Hearing Detection and Intervention Award UR#CC1520048 from the U.S. Centers for Disease Control and Prevention. ..."--Leaf ii.

Intrauterine growth restriction due to uteroplacental vascular insufficiency leads to increased hypoxia-induced cerebral apoptosis in newborn piglets

Uteroplacental vascular insufficiency in humans is a common cause of intrauterine growth restriction (IUGR) and is associated with an increased incidence of perinatal asphyxia and neurodevelopmental disorders compared to normal weight newborns. Experimental models that provide an opportunity to analyze the pathogenesis of these relationships are limited. Here, we used neonatal pigs from large litters in which there were piglets of normal birth weight (for controls) and of low birth weight (for uteroplacental vascular insufficiency). Hypoxia was induced in paired littermates by reducing the fraction of inspired oxygen to 4% for 25 min. Brain tissue was collected 4 h post-hypoxia. Cerebral levels of apoptosis were quantified morphologically and verified with caspase-3 activity and TUNEL. Expression of Bcl-2, BcI-XL and Bax proteins was investigated using immunohistochemistry. Cellular positivity for Bcl-2 was consistently higher in the non-apoptotic white matter of the hypoxic IUGR animals compared with their littermates and reached significance at P < 0.05 in several pairs of littermates. Alterations in Bax showed a trend towards higher expression in the hypoxic IUGR littermates but rarely reached significance. The IUGR piglets showed a significantly greater amount of apoptosis in response to the hypoxia than the normal weight piglets, suggesting an increased vulnerability to apoptosis in the IUGR piglets. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Hypoxic/ischemic models in newborn piglet: Comparison of constant FiO(2) versus variable FiO(2) delivery

A comparison of a constant (continuous delivery of 4% FiO(2)) and a variable (initial 5% FiO(2) with adjustments to induce low amplitude EEG (LAEEG) and hypotension) hypoxic/ischemic insult was performed to determine which insult was more effective in producing a consistent degree of survivable neuropathological damage in a newborn piglet model of perinatal asphyxia. We also examined which physiological responses contributed to this outcome. Thirty-nine 1-day-old piglets were subjected to either a constant hypoxic/ischemic insult of 30- to 37-min duration or a variable hypoxic/ischemic insult of 30-min low peak amplitude EEG (LAEEG < 5 mu V) including 10 min of low mean arterial blood pressure (MABP < 70% of baseline). Control animals (n = 6) received 21% FiO(2) for the duration of the experiment. At 72 h, the piglets were euthanased, their brains removed and fixed in 4% paraformaldehyde and assessed for hypoxic/ischemic injury by histological analysis. Based on neuropathology scores, piglets were grouped as undamaged or damaged; piglets that did not survive to 72 h were grouped separately as dead. The variable insult resulted in a greater number of piglets with neuropathological damage (undamaged = 12.5%, damaged = 68.75%, dead = 18.75%) while the constant insult resulted in a large proportion of undamaged piglets (undamaged = 50%, damaged = 22.2%, dead = 27.8%). A hypoxic insult varied to maintain peak amplitude EEG < 5 mu V results in a greater number of survivors with a consistent degree of neuropathological damage than a constant hypoxic insult. Physiological variables MABP, LAEEG, pH and arterial base excess were found to be significantly associated with neuropathological outcome. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

White and gray matter development in human fetal, newborn and pediatric brains

Brain anatomy is characterized by dramatic growth from the end of the second trimester through the neonatal stage. The characterization of normal axonal growth of the white matter tracts has not been well-documented to date and could provide important clues to understanding the extensive inhomogeneity of white matter injuries in cerebral palsy (CP) patients. However, anatomical studies of human brain development during this period are surprisingly scarce and histology-based atlases have become available only recently. Diffusion tensor magnetic resonance imaging (DTMRI) can reveal detailed anatomy of white matter. We acquired diffusion tensor images (DTI) of postmortem fetal brain samples and in vivo neonates and children. Neural structures were annotated in two-dimensional (2D) slices, segmented, measured, and reconstructed three-dimensionally (3D). The growth status of various white matter tracts was evaluated on cross-sections at 19-20 gestational weeks, and compared with 0-month-old neonates and 5- to 6-year-old children. Limbic, commissural, association, and projection white matter tracts and gray matter structures were illustrated in 3D and quantitatively characterized to assess their dynamic changes. The overall pattern of the time courses for the development of different white matter is that limbic fibers develop first and association fibers last and commissural and projection fibers are forming from anterior to posterior part of the brain. The resultant DTNIRI-based 3D human brain data will be a valuable resource for human brain developmental study and will provide reference standards for diagnostic radiology of premature newborns. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.