A whole body transportable indirect calorimeter for human use in the tropics.

A transportable, whole body indirect calorimeter, designed for use in the tropics, is described. The calorimeter was built to study energy expenditure of people having chronically or acutely low levels of food intake, and it will help to determine energy adaptations made by individuals with restricted food intake. The calorimeter comprises two units: a 27 m3 ventilated chamber connected to an office housing control and monitoring equipment. The system also allows the experimenter to assess the rate of energy expenditure by means of a ventilated hood or a baby respiration chamber. The incoming air flow rate is variable and is typically set at approximately 30 l/min. Carbon dioxide production (VCO2) and oxygen consumption (VO2) are continuously monitored by means of differential gas analysers via a computerized data acquisition unit. Gas production/consumption rates are measured with a delay of 80 s, the complete response to step changes in VCO2 or VO2 consumption being calculated over 15 min using the rate of change terms in the gas exchange equations. The total electrical power required for the whole system is 12 kW. The calorimeter has been functioning for nearly 4 years in a rural village of The Gambia during which ambient temperatures have ranged from 16 to 44 degrees C and dewpoints from -8 to 24 degrees C. The performance and accuracy of the calorimeter were tested using 20 per cent CO2 in N2 infusion and butane burning. Agreement between the theoretical and the measured values was found to be 99 per cent for VO2 and 100 per cent for VCO2 with a precision for both gases of +/- 10 ml/min over a 1-h period.

Change in individual growth rate and its link to gill-net fishing in two sympatric whitefish species

Size-selective fishing is expected to affect traits such as individual growth rate, but the relationship between the fishery-linked selection differentials and the corresponding phenotypic changes is not well understood. We analysed a 25-year monitoring survey of sympatric populations of the two Alpine whitefish Coregonus albellus and C. fatioi. We determined the fishing-induced selection differentials on growth rates, the actual change of growth rates over time, and potential indicators of reproductive strategies that may change over time. We found marked declines in adult growth rate and significant selection differentials that may partly explain the observed declines. However, when comparing the two sympatric species, the selection differentials on adult growth were stronger in C. albellus while the decline in adult growth rate seemed more pronounced in C. fatioi. Moreover, the selection differential on juvenile growth was significant in C. albellus but not in C. fatioi, while a significant reduction in juvenile growth over the last 25 years was only found in C. fatioi. Our results suggest that size-selective fishing affects the genetics for individual growth in these whitefish, and that the link between selection differentials and phenotypic changes is influenced by species-specific factors.

Does readiness to change predict subsequent alcohol consumption in medical inpatients with unhealthy alcohol use?

We studied whether readiness to change predicts alcohol consumption (drinks per day) 3 months later in 267 medical inpatients with unhealthy alcohol use. We used 3 readiness to change measures: a 1 to 10 visual analog scale (VAS) and two factors of the Stages of Change Readiness and Treatment Eagerness Scale: Perception of Problems (PP) and Taking Action (TA). Subjects with the highest level of VAS-measured readiness consumed significantly fewer drinks 3 months later [Incidence rate ratio (IRR) and 95% confidence interval (CI): 0.57 (0.36, 0.91) highest vs. lowest tertile]. Greater PP was associated with more drinking [IRR (95%CI): 1.94 (1.02, 3.68) third vs. lowest quartile]. Greater TA scores were associated with less drinking [IRR (95%CI): 0.42 (0.23, 0.78) highest vs. lowest quartile]. Perception of Problems' association with more drinking may reflect severity rather than an aspect of readiness associated with ability to change; high levels of Taking Action appear to predict less drinking. Although assessing readiness to change may have clinical utility, assessing the patient's planned actions may have more predictive value for future improvement in alcohol consumption.

Effect of metoclopramide on angiotensins, aldosterone, and atrial peptide during hypoxia.

The coupling of aldosterone with renin is altered during acute hypoxemia. We measured the various components of the renin-angiotensin system and the plasma levels of immunoreactive atrial natriuretic factor (iANF) during room air and hypoxic gas-mixture breathing before and after administration of metoclopramide, a competitive antagonist of dopamine. Seven resting volunteers were studied 1 wk apart under room air and hypoxic conditions (inspired O2 fraction 0.12). During hypoxemia, the release of aldosterone induced by metoclopramide was significantly smaller. This change was associated with a slight increase in iANF and with a decrease in plasma angiotensin II levels, without any change in immunoreactive blood angiotensin I concentrations. Plasma electrolytes and blood acid-base status did not show relevant changes, nor did blood pressure and heart rate. We conclude that the decreased aldosterone concentrations seen under hypoxemia are related to decreased angiotensin II levels. Other influences, such as elevated ANF, may also mediate this effect.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

History matters: relating paths and rates of landscape change to butterfly species decline

Western European landscapes have drastically changed since the 1950s, with agricultural intensifications and the spread of urban settlements considered the most important drivers of this land-use/land-cover change. Losses of habitat for fauna and flora have been a direct consequence of this development. In the present study, we relate butterfly occurrence to land-use/land-cover changes over five decades between 1951 and 2000. The study area covers the entire Swiss territory. The 10 explanatory variables originate from agricultural statistics and censuses. Both state as well as rate was used as explanatory variables. Species distribution data were obtained from natural history collections. We selected eight butterfly species: four species occur on wetlands and four occur on dry grasslands. We used cluster analysis to track land-use/land-cover changes and to group communes based on similar trajectories of change. Generalized linear models were applied to identify factors that were significantly correlated with the persistence or disappearance of butterfly species. Results showed that decreasing agricultural areas and densities of farms with more than 10 ha of cultivated land are significantly related with wetland species decline, and increasing densities of livestock seem to have favored disappearance of dry grassland species. Moreover, we show that species declines are not only dependent on land-use/land-cover states but also on the rates of change; that is, the higher the transformation rate from small to large farms, the higher the loss of dry grassland species. We suggest that more attention should be paid to the rates of landscape change as feasible drivers of species change and derive some management suggestions.

Knowledge of Glasgow coma scale by air-rescue physicians.

OBJECTIVE: To assess the theoretical and practical knowledge of the Glasgow Coma Scale (GCS) by trained Air-rescue physicians in Switzerland. METHODS: Prospective anonymous observational study with a specially designed questionnaire. General knowledge of the GCS and its use in a clinical case were assessed. RESULTS: From 130 questionnaires send out, 103 were returned (response rate of 79.2%) and analyzed. Theoretical knowledge of the GCS was consistent for registrars, fellows, consultants and private practitioners active in physician-staffed helicopters. The clinical case was wrongly scored by 38 participants (36.9%). Wrong evaluation of the motor component occurred in 28 questionnaires (27.2%), and 19 errors were made for the verbal score (18.5%). Errors were made most frequently by registrars (47.5%, p = 0.09), followed by fellows (31.6%, p = 0.67) and private practitioners (18.4%, p = 1.00). Consultants made significantly less errors than the rest of the participating physicians (0%, p < 0.05). No statistically significant differences were shown between anesthetists, general practitioners, internal medicine trainees or others. CONCLUSION: Although the theoretical knowledge of the GCS by out-of-hospital physicians is correct, significant errors were made in scoring a clinical case. Less experienced physicians had a higher rate of errors. Further emphasis on teaching the GCS is mandatory.

Confounding effects of heart rate on pulse wave velocity in paced patients with a low degree of atherosclerosis.

BACKGROUND: Pulse wave velocity (PWV), an index of arterial wall stiffness, is modulated by blood pressure (BP). Whether heart rate (HR) is also a modulator of PWV is controversial. Recent research involving mainly patients with high aortic PWV have found either no change or a positive correlation between the two. Given that PWV is increasingly being measured in cardiovascular studies, the relationship between HR and PWV should be known in patients with preserved arterial wall elasticity. OBJECTIVE: The aim of this study was to evaluate the importance of HR as a determinant of the variability in PWV in patients with a low degree of atherosclerosis. DESIGN AND METHODS: Fourteen patients (five female, nine male; aged 68 +/- 8 years) were evaluated post pacemaker implantation due to sick sinus or carotid hypersensitivity syndromes. Carotid-femoral PWV was measured at rest and during atrial pacing at 80, 90 and 100 bpm (paced HR). Arterial femoral blood flow (AFBF) was measured by echodoppler. RESULTS: PWV increased from 6.2 +/- 1.5 m/s (mean +/- SD) during resting sinus rhythm (HR 62 +/- 8 bpm; mean +/- SD) to 6.8 +/- 1.0, 7.0 +/- 0.9, and 7.6 +/- 1.1 m/s at pacing rates of 80, 90 and 100 bpm, respectively (P < 0.0001). Systolic (SBP) and mean blood pressure (MBP) remained constant at all HR levels, whereas AFBF increased in a linear fashion. CONCLUSIONS: These results demonstrate that even in patients with a low degree of atherosclerosis, HR is a potential modulator of carotid-femoral PWV.

Anaesthesia for electroconvulsive therapy: time for a change?

Introduction: Electroconvulsive therapy (ECT) may be used to treat severe depression and needs a specific general anaesthesia. Important cardiovascular changes occur during the ECT with a parasympathetic induced bradycardia followed by a sympathetic response. A dedicated protocol was designed 6 years ago. The goal of this study was to analyse the management of anaesthesia for ECT in our institution, the adherence to the protocol and the occurrence of adverse events during anaesthesia. Methods: After Institutional Ethics Committee approval, we conducted a retrospective analysis of our anaesthesia protocol for patients scheduled for electroshock therapy during a five years period (2004- 2008). The protocol includes administration of atropine subcutaneously 30 minutes before the procedure, followed by general anaesthesia induced with etomidate (0.2 mg/kg). Suxamethonium (1 mg/kg) is administered after the inflation of a pneumatic tourniquet on the opposite arm, in order to observe the electroshocks convulsive effects. The psychiatrist initiates the convulsive crisis once curarisation is achieved. Face mask ventilation is then applied during the post-ictal phase with closed blood pressure monitoring. : 228 ECT were performed in 25 patients. The median dosage of etomidate was 0.37 mg/kg and suxamethonium 1.20 mg/kg. Hypertension during the ECT procedure was present in 62.7% of cases, tachycardia 23.2% and bradycardia 10.5%. Esmolol was administered in 73.4% of hypertensive patients in a range of 0 to 30 mg. The protocol was followed in half of the cases in regards to atropine administration (50.4%). We observed a significant increase of hypertension (73.9%, p = 0.001) after atropine administration, without effect on heart rate. Conclusions: The management of anaesthesia for ECT is specific and follows a predefined protocol in our institution. Adherence to our protocol was poor. Adverse events are frequent and significant association between the administration of atropine and the incidence of hypertension as well as poor protocol adherence implies reconsideration of our anaesthesia protocol for electroconvulsive therapy and better quality control of the clinical practice.

Treeline and climate change : analyzing and modeling patterns and shifts in the Swiss Alps

Summary: Global warming has led to an average earth surface temperature increase of about 0.7 °C in the 20th century, according to the 2007 IPCC report. In Switzerland, the temperature increase in the same period was even higher: 1.3 °C in the Northern Alps anal 1.7 °C in the Southern Alps. The impacts of this warming on ecosystems aspecially on climatically sensitive systems like the treeline ecotone -are already visible today. Alpine treeline species show increased growth rates, more establishment of young trees in forest gaps is observed in many locations and treelines are migrating upwards. With the forecasted warming, this globally visible phenomenon is expected to continue. This PhD thesis aimed to develop a set of methods and models to investigate current and future climatic treeline positions and treeline shifts in the Swiss Alps in a spatial context. The focus was therefore on: 1) the quantification of current treeline dynamics and its potential causes, 2) the evaluation and improvement of temperaturebased treeline indicators and 3) the spatial analysis and projection of past, current and future climatic treeline positions and their respective elevational shifts. The methods used involved a combination of field temperature measurements, statistical modeling and spatial modeling in a geographical information system. To determine treeline shifts and assign the respective drivers, neighborhood relationships between forest patches were analyzed using moving window algorithms. Time series regression modeling was used in the development of an air-to-soil temperature transfer model to calculate thermal treeline indicators. The indicators were then applied spatially to delineate the climatic treeline, based on interpolated temperature data. Observation of recent forest dynamics in the Swiss treeline ecotone showed that changes were mainly due to forest in-growth, but also partly to upward attitudinal shifts. The recent reduction in agricultural land-use was found to be the dominant driver of these changes. Climate-driven changes were identified only at the uppermost limits of the treeline ecotone. Seasonal mean temperature indicators were found to be the best for predicting climatic treelines. Applying dynamic seasonal delimitations and the air-to-soil temperature transfer model improved the indicators' applicability for spatial modeling. Reproducing the climatic treelines of the past 45 years revealed regionally different attitudinal shifts, the largest being located near the highest mountain mass. Modeling climatic treelines based on two IPCC climate warming scenarios predicted major shifts in treeline altitude. However, the currently-observed treeline is not expected to reach this limit easily, due to lagged reaction, possible climate feedback effects and other limiting factors. Résumé: Selon le rapport 2007 de l'IPCC, le réchauffement global a induit une augmentation de la température terrestre de 0.7 °C en moyenne au cours du 20e siècle. En Suisse, l'augmentation durant la même période a été plus importante: 1.3 °C dans les Alpes du nord et 1.7 °C dans les Alpes du sud. Les impacts de ce réchauffement sur les écosystèmes - en particuliers les systèmes sensibles comme l'écotone de la limite des arbres - sont déjà visibles aujourd'hui. Les espèces de la limite alpine des forêts ont des taux de croissance plus forts, on observe en de nombreux endroits un accroissement du nombre de jeunes arbres s'établissant dans les trouées et la limite des arbres migre vers le haut. Compte tenu du réchauffement prévu, on s'attend à ce que ce phénomène, visible globalement, persiste. Cette thèse de doctorat visait à développer un jeu de méthodes et de modèles pour étudier dans un contexte spatial la position présente et future de la limite climatique des arbres, ainsi que ses déplacements, au sein des Alpes suisses. L'étude s'est donc focalisée sur: 1) la quantification de la dynamique actuelle de la limite des arbres et ses causes potentielles, 2) l'évaluation et l'amélioration des indicateurs, basés sur la température, pour la limite des arbres et 3) l'analyse spatiale et la projection de la position climatique passée, présente et future de la limite des arbres et des déplacements altitudinaux de cette position. Les méthodes utilisées sont une combinaison de mesures de température sur le terrain, de modélisation statistique et de la modélisation spatiale à l'aide d'un système d'information géographique. Les relations de voisinage entre parcelles de forêt ont été analysées à l'aide d'algorithmes utilisant des fenêtres mobiles, afin de mesurer les déplacements de la limite des arbres et déterminer leurs causes. Un modèle de transfert de température air-sol, basé sur les modèles de régression sur séries temporelles, a été développé pour calculer des indicateurs thermiques de la limite des arbres. Les indicateurs ont ensuite été appliqués spatialement pour délimiter la limite climatique des arbres, sur la base de données de températures interpolées. L'observation de la dynamique forestière récente dans l'écotone de la limite des arbres en Suisse a montré que les changements étaient principalement dus à la fermeture des trouées, mais aussi en partie à des déplacements vers des altitudes plus élevées. Il a été montré que la récente déprise agricole était la cause principale de ces changements. Des changements dus au climat n'ont été identifiés qu'aux limites supérieures de l'écotone de la limite des arbres. Les indicateurs de température moyenne saisonnière se sont avérés le mieux convenir pour prédire la limite climatique des arbres. L'application de limites dynamiques saisonnières et du modèle de transfert de température air-sol a amélioré l'applicabilité des indicateurs pour la modélisation spatiale. La reproduction des limites climatiques des arbres durant ces 45 dernières années a mis en évidence des changements d'altitude différents selon les régions, les plus importants étant situés près du plus haut massif montagneux. La modélisation des limites climatiques des arbres d'après deux scénarios de réchauffement climatique de l'IPCC a prédit des changements majeurs de l'altitude de la limite des arbres. Toutefois, l'on ne s'attend pas à ce que la limite des arbres actuellement observée atteigne cette limite facilement, en raison du délai de réaction, d'effets rétroactifs du climat et d'autres facteurs limitants.

Exposure to tobacco smoke before and after a partial smoking ban in prison: indoors air quality measures

Although exposure to secondhand smoke (SHS) is reportedly high in prison, few studies have measured this in the prison environment, and none have done so in Europe. We measured two indicators of SHS exposure (particulate matter PM10 and nicotine) in fixed locations before (2009) and after (2010) introduction of a partial smoking ban in a Swiss prison. Access to smoking cessation support was available to detainees throughout the study. Objectives To measure SHS before and after the introduction of a partial smoking ban. Methods Assessment of particulate matter PM10 (suspended microparticles of 10 μm) and nicotine in ambient air, collected by real-time aerosol monitor and nicotine monitoring devices. Results The authors observed a significant improvement of nicotine concentrations in the air after the introduction of the smoking ban (before: 7.0 μg/m(3), after: 2.1 μg/m(3), difference 4.9 μg/m(3), 95% CI for difference: 0.52 to 9.8, p=0.03) but not in particulate matter PM10 (before: 0.11 mg/m(3), after: 0.06 mg/m(3), difference 0.06 mg/m(3), 95% CI for difference of means: -0.07 to 0.19, p=0.30). Conclusions The partial smoking ban was followed by a decrease in nicotine concentrations in ambient air. These improvements can be attributed to the introduction of the smoking ban since no other policy change occurred during this period. Although this shows that concentrations of SHS decreased significantly, protection was still incomplete and further action is necessary to improve indoor air quality.

The Strength of Promissory Representation : What Makes MPs Change their Positions ?

The paper analyses the positional congruence between pre-election statements in the Swiss voting assistance application "smartvote" and post-election behaviour in the Swiss lower house between 2003 and 2009. For this purpose, we selected 34 smartvote questions which subsequently came up in parliament. Unlike previous studies which assessed the program-to-policy linkage of governments or party groups the paper examines the question at the level of individual MPs which seems appropriate for political systems which follow the idea of power dispersion. While the average rate of political congruence is at some 85 percent, a multivariate analysis detects the underlying factors which push or curb a candidate's propensity to change his or her mind once elections are over. The results show that positional changes are more likely if (1) MPs are freshmen, (2) individual voting behaviour is invisible to the public, (3) the vote is not about a party's core issue, (4) the MP belongs to a party which is located in the political centre, and (5) if the pre-election statement is in disagreement with the majority position of the legislative party group. The last-mentioned factor is paramount: the farer away a candidate's pre-election profile from his or her party is located, the weaker turns out to be the electoral link of promissory representation.

Long-term measurements of energy expenditure in humans using a respiration chamber.

There is a need to measure energy expenditure in man for a period of 24 h or even several days. The respiration chamber offers a unique opportunity to reach this goal. It allows the study of energy and nutrient balance; from the latter, acute changes in body composition can be obtained. The respiration chamber built in Lausanne is an air-tight room (5 m long, 2.5 m wide, and 2.5 m high) which forms an open circuit ventilated indirect calorimeter. The physical activity of the subject inside the chamber is continuously measured using a radar system based on the Doppler effect. Energy expenditure of obese and lean women was continuously measured over 24 h and diet-induced thermogenesis was assessed by using an approach which allows one to subtract the energy expended for physical activity from the total energy expenditure. Expressed in absolute terms, total energy expenditure was more elevated in the obese than in the lean controls. Basal metabolic rate was also higher in the obese than in the controls, but diet-induced thermogenesis was found to be blunted in the obese. In a second study, the effect of changing the carbohydrate/lipid content of the diet on fuel utilization was assessed in young healthy subjects with the respiration chamber. After a 7-day adaptation to a high-carbohydrate low-fat diet, the fuel mixture oxidized matched the change in nutrient intake. A last example of the use of the respiration chamber is the thermogenic response and changes in body composition due to a 7-day overfeeding of carbohydrate. Diet-induced thermogenesis was found to be 27%; on the last day of overfeeding, carbohydrate balance was reached by oxidation of 50% of the carbohydrate intake, the remaining 50% being converted into lipid.

Fishery-induced selection on an Alpine whitefish: quantifying genetic and environmental effects on individual growth rate

Size-selective fishing, environmental changes and reproductive strategies are expected to affect life-history traits such as the individual growth rate. The relative contribution of these factors is not clear, particularly whether size-selective fishing can have a substantial impact on the genetics and hence on the evolution of individual growth rates in wild populations. We analysed a 25-year monitoring survey of an isolated population of the Alpine whitefish Coregonus palaea. We determined the selection differentials on growth rate, the actual change of growth rate over time and indicators of reproductive strategies that may potentially change over time. The selection differential can be reliably estimated in our study population because almost all the fish are harvested within their first years of life, i.e. few fish escape fishing mortality. We found a marked decline in average adult growth rate over the 25 years and a significant selection differential for adult growth, but no evidence for any linear change in reproductive strategies over time. Assuming that the heritability of growth in this whitefish corresponds to what was found in other salmonids, about a third of the observed decline in growth rate would be linked to fishery-induced evolution. Size-selective fishing seems to affect substantially the genetics of individual growth in our study population.