Trace element monitoring in the ICU: quality and economic impact of a change in sampling practice.

BACKGROUND & AIMS: Trace elements (TE) are involved in the immune and antioxidant defences which are of particular importance during critical illness. Determining plasma TE levels is costly. The present quality control study aimed at assessing the economic impact of a computer reminded blood sampling versus a risk guided on-demand monitoring of plasma concentrations of selenium, copper, and zinc. METHODS: Retrospective analysis of 2 cohorts of patients admitted during 6 months periods in 2006 and 2009 to the ICU of a University hospital. INCLUSION CRITERIA: to receive intravenous micronutrient supplements and/or to have a TE sampling during ICU stay. The TE samplings were triggered by computerized reminder in 2006 versus guided by nutritionists in 2009. RESULTS: During the 2 periods 636 patients met the inclusion criteria out of 2406 consecutive admissions, representing 29.7% and 24.9% respectively of the periods' admissions. The 2009 patients had higher SAPS2 scores (p = 0.02) and lower BMI compared to 2006 (p = 0.007). The number of laboratory determinations was drastically reduced in 2009, particularly during the first week, despite the higher severity of the cohort, resulting in à 55% cost reduction. CONCLUSIONS: The monitoring of TE concentrations guided by a nutritionist resulted in a reduction of the sampling frequency, and targeting on the sickest high risk patients, requiring a nutritional prescription adaptation. This control leads to cost reduction compared to an automated sampling prescription.

Population pharmacokinetic study to evaluate dosing strategies of imipenem in neonates and infants

Objective: Imipenem is a broad spectrum antibiotic used to treat severe infections in critically ill patients. Imipenem pharmacokinetics (PK) was evaluated in a cohort of neonates treated in the Neonatal Intensive Care Unit of the Lausanne University Hospital. The objective of our study was to identify key demographic and clinical factors influencing imipenem exposure in this population. Method: PK data from neonates and infants with at least one imipenem concentration measured between 2002 and 2013 were analyzed applying population PK modeling methods. Measurement of plasma concentrations were performed upon the decision of the physician within the frame of a therapeutic drug monitoring (TDM) programme. Effects of demographic (sex, body weight, gestational age, postnatal age) and clinical factors (serum creatinine as a measure of kidney function; co-administration of furosemide, spironolactone, hydrochlorothiazide, vancomycin, metronidazole and erythromycin) on imipenem PK were explored. Model-based simulations were performed (with a median creatinine value of 46 μmol/l) to compare various dosing regimens with respect to their ability to maintain drug levels above predefined minimum inhibitory concentrations (MIC) for at least 40 % of the dosing interval. Results: A total of 144 plasma samples was collected in 68 neonates and infants, predominantly preterm newborns, with median gestational age of 27 weeks (24 - 41 weeks) and postnatal age of 21 days (2 - 153 days). A two-compartment model best characterized imipenem disposition. Actual body weight exhibited the greatest impact on PK parameters, followed by age (gestational age and postnatal age) and serum creatinine on clearance. They explain 19%, 9%, 14% and 9% of the interindividual variability in clearance respectively. Model-based simulations suggested that 15 mg/kg every 12 hours maintain drug concentrations over a MIC of 2 mg/l for at least 40% of the dosing interval during the first days of life, whereas neonates older than 14 days of life required a dose of 20 mg/kg every 12 hours. Conclusion: Dosing strategies based on body weight and post-natal age are recommended for imipenem in all critically ill neonates and infants. Most current guidelines seem adequate for newborns and TDM should be restricted to some particular clinical situations.

Subcellular Redistribution of Root Aquaporins Induced by Hydrogen Peroxide.

Aquaporins are water channel proteins that mediate the fine-tuning of cell membrane water permeability during development or in response to environmental stresses. The present work focuses on the oxidative stress-induced redistribution of plasma membrane intrinsic protein (PIP) aquaporins from the plasma membrane (PM) to intracellular membranes. This process was investigated in the Arabidopsis root. Sucrose density gradient centrifugation showed that exposure of roots to 0.5 mM H2O2 induces significant depletion in PM fractions of several abundant PIP homologs after 15 min. Analyses by single-particle tracking and fluorescence correlative spectroscopy showed that, in the PM of epidermal cells, H2O2 treatment induces an increase in lateral motion and a reduction in the density of a fluorescently tagged form of the prototypal AtPIP2;1 isoform, respectively. Co-expression analyses of AtPIP2;1 with endomembrane markers revealed that H2O2 triggers AtPIP2;1 accumulation in the late endosomal compartments. Life-time analyses established that the high stability of PIPs was maintained under oxidative stress conditions, suggesting that H2O2 triggers a mechanism for intracellular sequestration of PM aquaporins without further degradation. In addition to information on cellular regulation of aquaporins, this study provides novel and complementary insights into the dynamic remodeling of plant internal membranes during oxidative stress responses.

A comparison of indices of glucose metabolism in five black populations: data from modeling the epidemiologic transition study (METS).

BACKGROUND: Globally, Africans and African Americans experience a disproportionate burden of type 2 diabetes, compared to other race and ethnic groups. The aim of the study was to examine the association of plasma glucose with indices of glucose metabolism in young adults of African origin from 5 different countries. METHODS: We identified participants from the Modeling the Epidemiologic Transition Study, an international study of weight change and cardiovascular disease (CVD) risk in five populations of African origin: USA (US), Jamaica, Ghana, South Africa, and Seychelles. For the current study, we included 667 participants (34.8 ± 6.3 years), with measures of plasma glucose, insulin, leptin, and adiponectin, as well as moderate and vigorous physical activity (MVPA, minutes/day [min/day]), daily sedentary time (min/day), anthropometrics, and body composition. RESULTS: Among the 282 men, body mass index (BMI) ranged from 22.1 to 29.6 kg/m(2) in men and from 25.8 to 34.8 kg/m(2) in 385 women. MVPA ranged from 26.2 to 47.1 min/day in men, and from 14.3 to 27.3 min/day in women and correlated with adiposity (BMI, waist size, and % body fat) only among US males after controlling for age. Plasma glucose ranged from 4.6 ± 0.8 mmol/L in the South African men to 5.8 mmol/L US men, while the overall prevalence for diabetes was very low, except in the US men and women (6.7 and 12 %, respectively). Using multivariate linear regression, glucose was associated with BMI, age, sex, smoking hypertension, daily sedentary time but not daily MVPA. CONCLUSION: Obesity, metabolic risk, and other potential determinants vary significantly between populations at differing stages of the epidemiologic transition, requiring tailored public health policies to address local population characteristics.

The role of the renal mineralocorticoid versus the glucocorticoid receptor in renal sodium and potassium transport

Dans le néphron distal sensible à l'aldostérone, le récepteur aux minéralocorticoïdes (RM) et le récepteur aux glucocorticoids (RG) sont exprimés et peuvent être liés et activés par l'aldostérone et le Cortisol, respectivement. La réabsorption rénale de sodium est principalement contrôlée par le RM. Cependant, des modèles expérimentaux in vitro et in vivo suggèrent que le RG pourrait également jouer un rôle dans le transport rénal du sodium. Afin d'étudier l'implication du RG et/ou du RM exprimés dans les cellules épithéliales adultes dans le transport rénal du sodium, nous avons généré deux modèles de souris, dans lesquelles l'expression du RG (Nr3c1Pax8/LC1) ou du RM (Nr3c2Pax8/LC1) peut être abolie de manière inductible et cela spécifiquement dans les tubules rénaux. Les souris déficientes pour le gène du RM survivent mais développent un phénotype sévère de PHA-1, caractérisé par un retard de croissance, une augmentation des niveaux urinaires de Na+, une diminution de la concentration du Na+ dans le plasma, une hyperkaliémie et une augmentation des niveaux d'aldostérone plasmatique. Ce phénotype empire et devient létal lorsque les souris sont nourries avec une diète déficiente en sodium. Les niveaux d'expression en protéine de NCC, de la forme phosphorylée de NCC et de aENaC sont diminués, alors que l'expression en ARN messager et en protéine du RG est augmentée. Une diète riche en Na+ et pauvre en K+ ne corrige pas la concentration élevée d'aldostérone dans le plasma pour la ramener à des niveaux conformes, mais est suffisante pour corriger la perte de poids et les niveaux anormaux des électrolytes dans le plasma et l'urine. -- In the aldosterone-sensitive distal nephron, both the mineralocorticoid (MR) and the glucocorticoid (GR) receptor are expressed. They can be bound and activated by aldosterone and Cortisol, respectively. Renal Na+ reabsorption is mainly controlled by MR. However, in vitro and in vivo experimental models suggest that GR may play a role in renal Na+ transport. Therefore, to investigate the implication of MR and/or GR in adult epithelial cells in renal sodium transport, we generated inducible renal tubule- specific MR (Nr3c2Pax8/LC1) and GR (Nr3c1Pax8/LC1) knockout mice. MR-deficient mice survived but developed a severe PHA-1 phenotype with failure to thrive, higher urinary Na+, decreased plasma Na+ levels, hyperkalemia and higher levels of plasma aldosterone. This phenotype further worsened and became lethal under a sodium-deficient diet. NCC protein expression and its phosphorylated form, as well as aENaC protein level were downregulated, whereas the mRNA and protein expression of GR was increased. A diet rich in Na+and low in K+ did not normalize plasma aldosterone to control levels, but was sufficient to restore body weight, plasma and urinary electrolytes. Upon switch to a Na+-deficient diet, GR-mutant mice exhibited transient increased urinary Na+ and decreased K+ levels, with transitory higher plasma K+ concentration preceded by a significant increase in plasma aldosterone levels within the 12 hours following diet switch. We found no difference in urinary aldosterone levels, plasma Na+ concentration and plasma corticosterone levels. Moreover, NHE3, NKCC2, NCC

Prognostic value of PCSK9 levels in patients with acute coronary syndromes.

AIMS: Proprotein convertase subtilisin kexin 9 (PCSK9) is an emerging target for the treatment of hypercholesterolaemia, but the clinical utility of PCSK9 levels to guide treatment is unknown. We aimed to prospectively assess the prognostic value of plasma PCSK9 levels in patients with acute coronary syndromes (ACS). METHODS AND RESULTS: Plasma PCSK9 levels were measured in 2030 ACS patients undergoing coronary angiography in a Swiss prospective cohort. At 1 year, the association between PCSK9 tertiles and all-cause death was assessed adjusting for the Global Registry of Acute Coronary Events (GRACE) variables, as well as the achievement of LDL cholesterol targets of <1.8 mmol/L. Patients with higher PCSK9 levels at angiography were more likely to have clinical familial hypercholesterolaemia (rate ratio, RR 1.21, 95% confidence interval, CI 1.09-1.53), be treated with lipid-lowering therapy (RR 1.46, 95% CI 1.30-1.63), present with longer time interval of chest pain (RR 1.29, 95% CI 1.09-1.53) and higher C-reactive protein levels (RR 1.22, 95% CI 1.16-1.30). PCSK9 increased 12-24 h after ACS (374 ± 149 vs. 323 ± 134 ng/mL, P < 0.001). At 1 year follow-up, HRs for upper vs. lower PCSK9-level tertiles were 1.13 (95% CI 0.69-1.85) for all-cause death and remained similar after adjustment for the GRACE score. Patients with higher PCSK9 levels were less likely to reach the recommended LDL cholesterol targets (RR 0.81, 95% CI 0.66-0.99). CONCLUSION: In ACS patients, high initial PCSK9 plasma levels were associated with inflammation in the acute phase and hypercholesterolaemia, but did not predict mortality at 1 year.

Identification of novel factors during the establishment of the Casparian strip in the endodermis

Multicellular organisms rely on specialized tissues that allow for the controlled exchange of matter with their surrounding. In order to function properly, these tissues need to establish a tight connection between the individual cells to prevent uncontrolled passive diffusion across the extracellular space. In animals, these connections are called tight and adherens junctions and are a critical feature of epithelia. These connections, however, rely on direct protein-protein interaction of plasma membrane proteins of adjacent cells. Such a mechanism is not possible in plants due to the cell wall, which encases the individual cells. In order to absorb nutrients, while simultaneously preventing uncontrolled diffusion between cells, land plants have evolved the root endodermis, which is functionally equivalent to animal epithelia. Its cells are surrounded by a precisely localized and aligned, ring-like lignin deposition, called the Casparian strip, and therefore tightly connected between each other. Very little was known about the development of the endodermis and the Casparian strip until recently. In the meantime, however, we have identified a family of endodermis- specific proteins, the CASPs, which recruits extracellular proteins the specific Casparian strip membrane domain (CSD) to locally synthesize lignin in the cell wall. Yet, we hardly knew any specifics on how the CSD is initially defined and how the critically important CASPs are being recruited to it. We therefore conducted a forward genetic screen on the localization of CASPI-GFP in order to identify novel mutants, which lack a defined CSD. We identified 48 mutants, which fell into 15 different complementation groups. While some of the isolated genes had previously been identified through different approaches, nine novel genes, which had never been implicated in CSD development and maintenance, were identified. One of them, LORD OF THE RINGS 2 (.LOTR2) is described to greater detail in this work. LOTR2 encodes for EX070A1, a protein of the evolutionary conserved exocyst complex. This complex has frequently been implicated in various secretory processes across kingdoms. In Arabidopsis, it transiently defines the positioning of CASPI-GFP. We have performed a detailed analysis of the dynamics of EX070A1 and CASPI-GFP, including studies with other markers and propose a mechanism, by which the cytosolic EX070A1 transiently defines a plasma membrane domain to recruit transmembrane proteins, which then recruit extracellular enzymes for localized cell wall modification. Considering the ubiquitous expression of EX070A1, we think that this mechanism is potentially of importance not only for the endodermis and the Casparian strip but also for many other tissues, in which the cell wall becomes locally modified. In fact, many other tissues with secondary cell wall modifications contain proteins very similar to the CASPs. It will be interesting to see to which degree this mechanism is employed in other tissues. As for the endodermis, we have now identified the first gene, which is not specific to the endodermis but shows endodermis-specific dynamics. This might give us a better insight on how the plant modulates this ubiquitously present factor in a cell- or tissue-type specific manner. Considering the knowledge, mutants and tools, which are available to us for investigating the endodermis, the Casparian strip, the exocyst complex and EX070A1 might be just the right experimental system to address these questions. -- Les organismes multicellulaires dépendent des tissues spécialisé pour l'échange contrôlé entre eux et leur environnement. Pour leur bon fonctionnement, les cellules de ces tissus ont besoin d'être très étroitement assemblés afin de prévenir la diffusion non-contrôlée à travers l'espace extracellulaire. Chez les animaux, ces connexions sont appelées jonctions serrées et jonctions adhérentes. Ces jonctions dépendent des interactions directes entre les protéines des cellules voisines. Ceci n'est pas possible chez les plantes à cause de la paroi cellulaire qui recouvre chaque cellule individuellement. Pour absorber les nutriments et en même temps empêcher la diffusion non-contrôlé entre cellules, les plantes ont évolué 1'endoderme dans la racine, qui est fonctionnellement équivalent aux épithéliums des animaux. Les cellules de l'endoderme sont ceinturées par une déposition de lignine très précisément localisées comme un anneau et alignées entre les cellules, et qui, donc, connecte étroitement les cellules avoisinante: Le cadre de Caspary. Peu était connu sur le développement de l'endoderme et le cadre de Caspaiy jusqu'à il y a quelques années. Récemment, pourtant, nous avons identifié une famille de protéines spécifiques à l'endoderme, les CASPs, qui définissent le domaine membranaire du cadre de Caspaiy (CSD). Les CASPs recrutent les protéines extracellulaires nécessaire à la synthèse du cadre de Caspary vers une région limité dans la paroi cellulaire. Pourtant, on connaît très peu les processus spécifiques concernant la définition initiale du CSD et comment les CASPs, qui ont une importance cruciale, sont recrutées vers ce domaine. Par conséquent nous avons mené un crible génétique sur la localisation du CASPI- GFP, qui sert comme marqueur pour le CSD. Notre but étant d'isoler de nouveaux mutants affectés dans l'établissement du CSD. Nous avons identifié 48 mutants, en 15 groupes de complémentation. Bien que certains des gènes isolés étaient déjà impliqué dans la formation du cadre de Caspary, neuf nouveaux gènes n'ayant jamais été impliqués dans le développement ou la maintenance du CSD ont pu être identifiés. Un de ces gènes, LORD OF THE RINGS2 (LOTR2) sera décrit plus en détail dans cette étude. LOTR2 code pour EX070A1, qui est une protéine, du complexe exocyste. Ce complexe de protéines a très bien été conservé au cours de l'évolution. Il était souvent impliqué dans plusieurs processus de sécrétion dans toutes les branches de la vie. Chez Arabidopsis, EX070A1 définit la position du CSD d'une façon transitoire et recrute CASP1- GFP. Nous avons mené une analyse détaillée des dynamiques d'EX070Al et CASPI-GFP ainsi que, des études avec des autres mutants. Nous proposons un mécanisme, d'après lequel EX070A1, recruté du cytosol, définit un domaine dans la membrane plasmique pour localiser des protéines transmembranaires, ces dernières ensuite recruteront des enzymes extracellulaires pour la modification locale de la paroi cellulaire. Vu qu'EX070A1 est exprimé dans toute dans la plante, nous pensons que ce mécanisme est potentiellement important non seulement pour l'endoderme et le cadre de Caspary, mais aussi pour les autres tissus où la paroi cellulaire doit être localement modifiée. En effet, plusieurs autres tissus contiennent des protéines très similaires aux CASPs. Il serait intéressant de voir à quelle dégrée ce mécanisme est également utilisé dans ces tissues. En ce qui concerne l'endoderme, nous avons maintenant identifié le premier gène qui n'est pas exprimé spécifiquement dans l'endoderme, mais qui montre tout de même une dynamique caractéristique dans ce tissu. Il serait intéressant de voir comment la plante peut moduler ce facteur omniprésent d'une façon spécifique. Vu les connaissances, les mutants et les outils qu'on a maintenant à notre disposition, l'endoderme et son cadre de Caspary, le complexe exocyste et EX070A1 sont probablement des bons systèmes expérimentaux pour étudier ces questions. -- Identification des nouveaux facteurs pendant l'établissement du cadre de Caspary dans l'endoderme. Lothar Kalmbach, Département de Biologie Moléculaire Végétale (DBMV), Université de Lausanne. Comme tous les autres organismes multicellulaires, les plantes terrestres dépendent de tissus spécialisés pour l'échange contrôlé avec leur environnement. Ces tissus sont importants pour l'absorption des nutriments mais également pour éviter l'influx de composés toxiques. Chez les plantes, ce tissu se trouve dans la racine. C'est l'endoderme. Grâce au cadre de Caspary, qui permet une forte connexion entre les cellules au niveau de leur paroi, l'endoderme empêche les éléments toxiques d'entrer dans le système vasculaire. Depuis quelques années, nous comprenons de plus en plus la nature et la biosynthèse, ainsi que les protéines impliquées dans l'ancrage des enzymes à la membrane plasmique. Nous n'avons eu, par contre, aucune idée sur le mécanisme qui d'abord définit cet endroit dans la membrane plasmique. Nous avons mené un crible génétique sur la localisation de CASPI-GFP, une protéine, qui recrute les enzymes extracellulaires pour la synthèse du cadre de Caspary. Nous avons identifié plusieurs nouveaux gènes qui sont impliqués dans l'intégrité du cadre de Caspary. L'un de ces gènes est EX070A1, qui est un facteur ayant un rôle important lors de la sécrétion des protéines dans tous les organismes eukaryotes. Ces mutants sont gravement affectés au niveau du cadre de Caspary, mais surtout ils ne sont plus capables de localiser CASPI-GFP. Nous avons suivi la dynamique d'EX070Al et de CASP1-GFP en combinaison avec d'autres marqueurs. Nous avons pu montrer que l'accumulation d'EX070Al est spécifique pour l'endoderme et essentielle pour bien localiser CASPI-GFP et donc, le cadre de Caspary. Ces résultats nous aident à mieux comprendre le développement de l'endoderme mais peuvent potentiellement aussi être utilisés pour étudier les modifications de la paroi cellulaire dans d'autres cellules de la plante.