Moving to the development of an HIA methodology : the effects of air pollution in Ticino, Switzerland

This chapter describes the profile of the HIA, provides insight into the process and gives an example of how political decisions may be made on behalf of a concerned population through an HIA approach. [Introduction p. 284]

Use of hand-to-hand impedancemetry to predict body composition of African women as measured by air displacement plethysmography.

OBJECTIVES: To test the validity of a simple, rapid, field-adapted, portable hand-held impedancemeter (HHI) for the estimation of lean body mass (LBM) and percentage body fat (%BF) in African women, and to develop specific predictive equations. DESIGN: Cross-sectional observational study. SETTINGS: Dakar, the capital city of Senegal, West Africa. SUBJECTS: A total sample of 146 women volunteered. Their mean age was of 31.0 y (s.d. 9.1), weight 60.9 kg (s.d. 13.1) and BMI 22.6 kg/m(2) (s.d. 4.5). METHODS: Body composition values estimated by HHI were compared to those measured by whole body densitometry performed by air displacement plethysmography (ADP). The specific density of LBM in black subjects was taken into account for the calculation of %BF from body density. RESULTS: : Estimations from HHI showed a large bias (mean difference) of 5.6 kg LBM (P<10(-4)) and -8.8 %BF (P<10(-4)) and errors (s.d. of the bias) of 2.6 kg LBM and 3.7 %BF. In order to correct for the bias, specific predictive equations were developed. With the HHI result as a single predictor, error values were of 1.9 kg LBM and 3.7 %BF in the prediction group (n=100), and of 2.2 kg LBM and 3.6 %BF in the cross-validation group (n=46). Addition of anthropometrical predictors was not necessary. CONCLUSIONS: The HHI analyser significantly overestimated LBM and underestimated %BF in African women. After correction for the bias, the body compartments could easily be estimated in African women by using the HHI result in an appropriate prediction equation with a good precision. It remains to be seen whether a combination of arm and leg impedancemetry in order to take into account lower limbs would further improve the prediction of body composition in Africans.

Qualité de l'air intérieur dans les écoles et toxicité potentielle des particules en suspension

Les collectivités d'enfants, comme les écoles, mettent en contact de nombreuses personnes dans un espace restreint. Cette proximité peut favoriser la transmission croisée de micro-organismes infectieux. Les épidémies de varicelle, conjonctivite virale, rougeole et gastro-entérite, et la transmission de parasites comme les poux sont fréquentes dans les établissements scolaires et affectent les enfants et le personnel encadrant dont les enseignants. Ce risque professionnel est souvent négligé car considéré comme inévitable. À côté des risques infectieux, d'autres risques liés à des micro-organismes environnementaux et à leurs constituants comme les endotoxines peuvent exister. Ainsi, des études ont montré que les concentrations aéroportées de particules à l'intérieur des classes d'école étaient plus élevées qu'à l'extérieur (1) et que leur composition chimique était différente (2). Plusieurs études épidémiologiques ont montré un lien clair entre l'exposition à des particules et différents problèmes de santé notamment des problèmes respiratoires et cardiaques. Cette exposition à des particules en suspension dans l'air peut avoir des effets toxiques sur les cellules épithéliales des voies respiratoires. Deux études récentes menées dans des écoles et portant sur les particules aéroportées sont analysées ci-dessous. La première étude a évalué les effets biologiques in vitro de particules collectées dans des classes d'écoles en Allemagne et la seconde étude a mesuré les concentrations aéroportées de différents indicateurs de la qualité de l'air dont les micro-organismes dans des écoles au Portugal.

Immunological mechanisms underlying infectious and chronic lung diseases

Le système respiratoire permet l'échange de gaz entre un organisme et son environnement. Pour fonctionner efficacement, il doit lutter contre les infections tout en maintenant une tolérance aux particules inoffensives. Les cytokines sont des petites protéines qui permettent la communication entre les différentes cellules et jouent un rôle important dans la régulation de l'homéostasie et de l'immunité des surfaces pulmonaires. Une production altérée des cytokines sous-tend beaucoup de maladies du système pulmonaire. Ainsi, la compréhension de la biologie fondamentale des cytokines pourrait contribuer à la mise au point de nouveaux traitements. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié le rôle de deux cytokines, le TSLP (Thymic stromal lymphopoietin) et l'IL-17 (Interleukin 17) dans les réponses immunitaires bénéfiques et nuisibles en utilisant des modèles précliniques de souris des maladies pulmonaires. L'asthme est une maladie qui est caractérisée par la bronchoconstriction réversible, l'inflammation des voies respiratoires inférieures, l'hyperréactivité bronchique et le remodelage tissulaire. Le type d'inflammation affectant les voies respiratoires et la présence ou non d'allergie permettent d'établir les différents types d'asthme. La TSLP est une cytokine qui est principalement exprimée à des niveaux élevés dans les poumons de patients souffrant d'asthme allergique. En conséquence, la majeure partie de la recherche sur la TSLP a mis l'accent sur le rôle joué par celle- ci dans les réponses négatives conduisant au développement de l'asthme allergique. Dans cette thèse, nous montrons que la TSLP joue aussi un rôle bénéfique dans les réponses immunitaires pulmonaires. Nous avons découvert que la TSLP atténue la grippe en augmentant les réponses des lymphocytes T cytotoxiques contre le virus. Nous avons également étudié la fonction de la TSLP dans l'asthme non allergique. Contrairement à l'asthme allergique, nous avons constaté que la TSLP diminue les réponses inflammatoires dans l'asthme non allergique en réglant la production de l'IL-17, une cytokine qui favorise la maladie. Ainsi, nous démontrons les fonctions pleiotropes de la TSLP dans des contextes spécifiques de la maladie. Nos résultats ont des implications importantes pour le développement de thérapies ciblant la TSLP dans l'asthme. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié les mécanismes pathogéniques qui sous-tendent le développement de la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie chronique le plus largement associée aux fumeurs. Elle est caractérisée par une limitation progressive et irréversible du débit d'air et la destruction de la structure des poumons. L'augmentation globale de l'incidence de la maladie encourage grandement la compréhension des mécanismes pathogéniques et l'identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Nous avons découvert que les micro-organismes trouvés dans les voies respiratoires aggravent la maladie en augmentant la production de l'IL-17. L'IL-17 est une cytokine inflammatoire qui est impliquée dans plusieurs maladies pulmonaires chroniques, dont la BPCO. Dans notre modèle animal de la maladie, nous avons neutralisé 1ÌL-17A en utilisant un anticorps spécifique et observé une reprise de la fonction pulmonaire. Dans cette étude, nous avons identifié 2 axes potentiels pour l'intervention thérapeutique contre la BPCO. Cibler les bactéries dans les voies respiratoires soit par l'utilisation d'antibiotiques ou l'utilisation de thérapies à base immunitaire qui antagonisent l'activité spécifiques de l'IL-17. Dans l'avenir, notre laboratoire va collaborer avec des cliniciens pour acquérir des échantillons humains et tester la pertinence de nos résultats dans la maladie humaine. -- L'interaction avec l'environnement extérieur est vitale pour le fonctionnement du système respiratoire. Par conséquent, ce dernier a adopté une multitude de réseaux effecteurs et régulateurs qui permettent de distinguer les particules inhalées comme «dangereuses» ou «inoffensives» et de réagir en conséquence. L'équilibre entre ces réseaux est essentielle pour lutter contre le «danger» déclenché par une infection ou des dommages, et finalement pour le retour à l'homéostasie. Le milieu de cytokine local contribue de manière significative à la mise au point de ces réponses. Ainsi, la caractérisation du rôle des cytokines dans l'état d'équilibre et la maladie a des implications claires pour les interventions thérapeutiques dans les maladies respiratoires aiguës et chroniques. Cette thèse a porté sur le rôle des cytokines, la lymphopoïétine stromale thymique (TSLP) et TIL-17A dans l'élaboration de réponses immunitaires pulmonaires. La TSLP est principalement produite par les cellules épithéliales et peut cibler une myriade de cellules immunitaires. Bien qu'elle ait été montrée être un puissant inducteur des réponses de type Th2, son rôle dans d'autres contextes inflammatoires est relativement inexploré. Dans le premier projet de cette thèse, nous avons découvert une nouvelle fonction de la TSLP dans l'immunité antivirale contre la grippe, une infection virale. Nous avons constaté que la TSLP a réglementé la réponse neutrophile au début de l'infection, en amplifiant l'immunité adaptative spécifique du virus. Mécaniquement, la TSLP a augmenté l'expression de l'IL-15 et du CD70 sur les cellules dendritiques recrutées dans les poumons suite à l'infection et a renforcé leur capacité de stimuler localement les lymphocytes T CD8+ spécifiques du virus. En outre, nous avons étudié la TSLP dans le cadre de divers phénotypes de l'asthme et également démontré l'impact pléiotropique qu'elle a sur les réponses immunitaires pulmonaires. En accord avec les rapports précédents, nous avons constaté que la TSLP a exacerbé l'inflammation atopique médiée par le Th2. En revanche la TSLP a réduit les réponses de l'IL-17A et l'inflammation neutrophile subséquente dans le modèle non atopique, ainsi que l'exacerbation du modèle atopique provoqué par une infection virale. Nos résultats démontrent une dichotomie dans le rôle de la TSLP dans la pathogenèse de l'asthme et soulignent la nécessité d'envisager plusieurs phénotypes d'asthme pour une évaluation approfondie de son potentiel thérapeutique dans cette maladie. Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons caractérisé les mécanismes pathogènes qui sous-tendent la broncho-pneumopathie chronique obstructive (BPCO). La BPCO est une maladie hétérogène définie par une diminution progressive de la fonction pulmonaire. Bien que des déclencheurs environnementaux puissent aggraver la maladie, chez les personnes sensibles une maladie établie peut progresser à travers un cercle inflammatoire auto-entretenu. Nous avons cherché à définir les mécanismes sous-jacents à l'aide d'un modèle murin d'inflammation chronique, qui reproduit les caractéristiques pathologiques de la maladie humaine. Puisqu'ont été associés à la BPCO sévère des changements dans le microbiome des voies respiratoires, nous avons supposé que les signaux dérivés de certains microbes pourraient favoriser des voies inflammatoires chroniques de progression de la maladie. Nous avons observé que, en l'absence d un microbiome, la maladie s'est améliorée tel que démontré par une réduction de l'inflammation des voies respiratoires et une amélioration de la fonction pulmonaire. Cela a été lié spécifiquement à une production réduite d'IL-17A, une cytokine qui a été impliquée dans la maladie humaine. De plus la cinétique de production de 1IL- 17A dépendant du microbiote est corrélé à la sévérité de la maladie. Sur la base de ces données, la neutralisation de l'IL-17A a également eu un effet bénéfique sur l'évolution de la maladie. Le rôle significatif de 1TL-17A dans l'aggravation de la maladie a été couplé à sa capacité à engager un dialogue entre les voies inflammatoires innées et adaptatives. Il a influencé le recrutement et le phénotype des neutrophiles et des macrophages, ce qui a eu un impact direct et indirect sur la formation et la fonction des tissus lymphoïdes tertiaires associée à des stades sévères de la maladie. -- The interaction with the external environment is vital for the functioning of the respiratory system. Consequently, it has adopted a multitude of effector and regulatory networks that enable it to distinguish inhaled particles as 'dangerous' or 'innocuous' and respond accordingly. The balance between these networks is crucial to counteract the 'danger' triggered by infection or damage, and ultimately return to homeostasis. The local cytokine milieu contributes significantly to the fine- tuning of these responses. Thus, characterizing the role of cytokines in steady state and disease has clear implications for therapeutic interventions in acute and chronic respiratory disorders. This thesis focused on the role of the cytokines, thymic stromal lymphopoietin (TSLP) and IL-17A in shaping pulmonary immune responses. TSLP is primarily produced by barrier epithelial cells and can target a myriad of immune cells. Although it has been shown to be potent inducer of Th2 type responses, its role in other inflammatory settings is relatively unexplored. In the first project of this thesis, we discovered a novel function of TSLP in antiviral immunity to Influenza A infection. We found that while TSLP regulated the early neutrophilic response to infection, it amplified virus specific adaptive immunity. Mechanistically, TSLP enhanced the expression of IL-15 and CD70 on the lung recruited inflammatory dendritic cells and strengthened their ability to stimulate virus specific CD8+ T cell responses locally. In addition we investigated TSLP in the context of diverse asthma phenotypes and further demonstrated the pleiotropic impact it has on pulmonary immune responses. In concurrence with previous reports we found that TSLP exacerbated Th2 mediated atopic inflammation. In contrast TSLP curtailed IL-17A responses and subsequent neutrophilic inflammation in the non-atopic model as well as virus induced exacerbation of the atopic model. Our findings demonstrate a dichotomy in the role of TSLP in asthma pathogenesis and emphasize the need to consider multiple asthma phenotypes for a thorough evaluation of its therapeutic potential in this disease. In the next part of this thesis we characterized the pathogenic mechanisms underlying chronic obstructive pulmonary disease. COPD is a heterogeneous disease defined by a progressive decline in lung function. Although environmental triggers exacerbate the disease, in susceptible individuals the established disease can progress through a self-sustained inflammatory circle. We sought to delineate the underlying mechanisms by using a murine model of chronic inflammation, which reproduced key pathological features of the human disease. As changes in the airway microbiome have been linked to severe COPD, we speculated that microbial derived signals could facilitate the establishment of chronic inflammatory pathways that favour disease progression. We found that the absence of a microbiota ameliorated disease, exhibited by a reduction in airway inflammation and an improvement in lung function. This was linked specifically to an impaired production of IL-17A, a cytokine that has been implicated in human disease. Moreover the kinetics of microbiota-dependent IL-17A production correlated with the disease severity. Based on these data targeted neutralization of IL-17A also had a beneficiai effect on the disease outcome. The prominent role played by IL-I7A in driving the disease was coupled to its ability in engaging and mediating cross talk between pathogenic innate and adaptive immune pathways. It influenced the recruitment and phenotype of neutrophils and macrophages, as well as impacted upon the formation and function of tertiary lymphoid tissue associated with severe disease. Thus, temporal and spatial changes in cytokine production, their cellular targets and interaction with the local milieu determine the balance between immunity and pathology in the lung. Collectively our findings provide novel mechanistic insights in the complex role played by cytokines in orchestrating pulmonary immune responses and have clear implications for human disease.

Graphitized carbon black in quartz tubes for the sampling of indoor air nicotine and analysis by microwave thermal desorption-capillary gas chromatography

Nicotine in a smoky indoor air environment can be determined using graphitized carbon black as a solid sorbent in quartz tubes. The temperature stability, high purity, and heat absorption characteristics of the sorbent, as well as the permeability of the quartz tubes to microwaves, enable the thermal desorption by means of microwaves after active sampling. Permeation and dynamic dilution procedures for the generation of nicotine in the vapor phase at low and high concentrations are used to evaluate the performances of the sampler. Tube preparation is described and the microwave desorption temperature is measured. Breakthrough volume is determined to allow sampling at 0.1-1 L/min for definite periods of time. The procedure is tested for the determination of gas and paticulate phase nicotine in sidestream smoke produced in an experimental chamber.

'Herbal' but potentially hazardous: an analysis of the constituents and smoke emissions of tobacco-free waterpipe products and the air quality in the cafes where they are served

BACKGROUND: There are limited data on the composition and smoke emissions of 'herbal' shisha products and the air quality of establishments where they are smoked. METHODS: Three studies of 'herbal' shisha were conducted: (1) samples of 'herbal' shisha products were chemically analysed; (2) 'herbal' and tobacco shisha were burned in a waterpipe smoking machine and main and sidestream smoke analysed by standard methods and (3) the air quality of six waterpipe cafes was assessed by measurement of CO, particulate and nicotine vapour content. RESULTS: We found considerable variation in heavy metal content between the three products sampled, one being particularly high in lead, chromium, nickel and arsenic. A similar pattern emerged for polycyclic aromatic hydrocarbons. Smoke emission analyses indicated that toxic byproducts produced by the combustion of 'herbal' shisha were equivalent or greater than those produced by tobacco shisha. The results of our air quality assessment demonstrated that mean PM2.5 levels and CO content were significantly higher in waterpipe establishments compared to a casino where cigarette smoking was permitted. Nicotine vapour was detected in one of the waterpipe cafes. CONCLUSIONS: 'Herbal' shisha products tested contained toxic trace metals and PAHs levels equivalent to, or in excess of, that found in cigarettes. Their mainstream and sidestream smoke emissions contained carcinogens equivalent to, or in excess of, those of tobacco products. The content of the air in the waterpipe cafes tested was potentially hazardous. These data, in aggregate, suggest that smoking 'herbal' shisha may well be dangerous to health.

Clear Cell Papillary Renal Cell Carcinoma and Renal Angiomyoadenomatous Tumor: Two Variants of a Morphologic, Immunohistochemical, and Genetic Distinct Entity of Renal Cell Carcinoma.

Clear cell papillary renal cell carcinoma (ccpRCC) and renal angiomyoadenomatous tumor (RAT) share morphologic similarities with clear cell (ccRCC) and papillary RCC (pRCC). It is a matter of controversy whether their morphologic, immunophenotypic, and molecular features allow the definition of a separate renal carcinoma entity. The aim of our project was to investigate specific renal immunohistochemical biomarkers involved in the hypoxia-inducible factor pathway and mutations in the VHL gene to clarify the relationship between ccpRCC and RAT. We investigated 28 ccpRCC and 9 RAT samples by immunohistochemistry using 25 markers. VHL gene mutations and allele losses were investigated by Sanger sequencing and fluorescence in situ hybridization. Clinical follow-up data were obtained for a subset of the patients. No tumor recurrence or tumor-related death was observed in any of the patients. Immunohistochemistry and molecular analyses led to the reclassification of 3 tumors as ccRCC and TFE3 translocation carcinomas. The immunohistochemical profile of ccpRCC and RAT samples was very similar but not identical, differing from both ccRCC and pRCC. Especially, the parafibromin and hKIM-1 expression exhibited differences in ccpRCC/RAT compared with ccRCC and pRCC. Genetic analysis revealed VHL mutations in 2/27 (7%) and 1/7 (14%) ccpRCC and RAT samples, respectively. Fluorescence in situ hybridization analysis disclosed a 3p loss in 2/20 (10%) ccpRCC samples. ccpRCC and RAT have a specific morphologic and immunohistochemical profile, but they share similarities with the more aggressive renal tumors. On the basis of our results, we regard ccpRCC/RAT as a distinct entity of RCCs.