Tightness of random knotting.

Long polymers in solution frequently adopt knotted configurations. To understand the physical properties of knotted polymers, it is important to find out whether the knots formed at thermodynamic equilibrium are spread over the whole polymer chain or rather are localized as tight knots. We present here a method to analyze the knottedness of short linear portions of simulated random chains. Using this method, we observe that knot-determining domains are usually very tight, so that, for example, the preferred size of the trefoil-determining portions of knotted polymer chains corresponds to just seven freely jointed segments.

Assessment of a sheep animal model to optimize photodynamic therapy in the oesophagus

Background and Objectives: Precursor lesions of oesophagus adenocarcinoma constitute a clinical dilemma. Photodynamic therapy (PDT) is an effective treatment for this indication, but it is difficult to optimise without an appropriate animal model. For this reason, we assessed the sheep model for PDT in the oesophagus with the photosensitiser meta-(tetra-hydroxyphenyl) chlorin (mTHPC). Materials and Methods: Twelve sheep underwent intravenous mTHPC injection, blood sampling and fluorescence measurements. mTHPC's pharmacokinetics was measured in vivo and in plasma by fluorescence spectroscopy. Biopsies of sheep oesophagus were compared to corresponding human tissue, and the mTHPC's biodistribution was studied under fluorescence microscopy. Finally, the sheep oesophageal mucosa was irradiated, 4 days after mTHPC's injection. Results: Histologically, the sheep and human oesophagus were closely comparable, with the exception of additional fatty tissue in the sheep oesophagus. mTHPC's pharmacokinetics in sheep and human plasmas were similar, with a maximum of concentration in the sheep 10 hours after i.v. injection. mTHPC's pharmacokinetics in vivo reached its maximum after 30-50 hours, then decreased to background levels, as in humans under similar conditions. Two days after injection, mTHPC was mainly distributed in the lamina propria, followed by a penetration into the epithelium. The sheep and human tissue sensitivity to mTHPC PDT was similar. Conclusion: In conclusion, this model showed many similarities with humans as to mTHPC's plasma and tissue pharmacokinetics, and for tissue PDT response, making it suitable to optimise oesophagus PDT. Lasers Surg. Med. 41:643-652,2009. (C) 2009Wiley-Liss,Inc.

A comparative study on inter and intralaboratory reproducibility of renin measurement with a conventional enzymatic method and a new chemiluminescent assay of immunoreactive renin.

BACKGROUND: The activity of the renin-angiotensin system is usually evaluated as plasma renin activity (PRA, ngAI/ml per h) but the reproducibility of this enzymatic assay is notoriously scarce. We compared the inter and intralaboratory reproducibilities of PRA with those of a new automated chemiluminescent assay, which allows the direct quantification of immunoreactive renin [chemiluminescent immunoreactive renin (CLIR), microU/ml]. METHODS: Aliquots from six pool plasmas of patients with very low to very high PRA levels were measured in 12 centres with both the enzymatic and the direct assays. The same methods were applied to three control plasma preparations with known renin content. RESULTS: In pool plasmas, mean PRA values ranged from 0.14 +/- 0.08 to 18.9 +/- 4.1 ngAI/ml per h, whereas those of CLIR ranged from 4.2 +/- 1.7 to 436 +/- 47 microU/ml. In control plasmas, mean values of PRA and of CLIR were always within the expected range. Overall, there was a significant correlation between the two methods (r = 0.73, P < 0.01). Similar correlations were found in plasmas subdivided in those with low, intermediate and high PRA. However, the coefficients of variation among laboratories found for PRA were always higher than those of CLIR, ranging from 59.4 to 17.1% for PRA, and from 41.0 to 10.7% for CLIR (P < 0.01). Also, the mean intralaboratory variability was higher for PRA than for CLIR, being respectively, 8.5 and 4.5% (P < 0.01). CONCLUSION: The measurement of renin with the chemiluminescent method is a reliable alternative to PRA, having the advantage of a superior inter and intralaboratory reproducibility.

Determination of the enantiomers of mianserin, desmethylmianserin, and 8-hydroxymianserin in the plasma and urine of mianserin-treated patients.

An HPLC method is presented which allows the measurement in the same run of the enantiomers of mianserin, desmethylmianserin, and 8-hydroxymianserin in plasma and urine of mianserin-treated patients. Limits of quantitation for the (S)- and (R)-enantiomers of mianserin and desmethylmianserin were 4 and 2.5 ng/ml, respectively, in plasma, and for the (S)- and (R)-enantiomers of mianserin, desmethylmianserin, and 8-hydroxymianserin 5, 2.5, and 5 ng/ml, respectively, in urine. The measured ratios of (S)-mianserin/(R)-mianserin and (S)-desmethylmianserin/(R)-desmethylmianserin in the plasmas of 10 mianserin-treated patients, all extensive metabolizers of debrisoquine as determined by CYP2D6 genotyping, varied, respectively, from 1.0 to 4.06 and from 0.19 to 0.64. As the enantiomers of mianserin differ in their pharmacological profile, these results could partially explain why, until now, no consistent relationship has been established between the therapeutic response and total [(S) + (R)] plasma levels of this antidepressant.

Plasminogen activator inhibitor 1 and plasminogen activator inhibitor 2 in various disease states.

The association of increased PA-inhibitor (PAI) activity and of PAI-1 and PAI-2 antigen levels with different pathological conditions was studied in a collective of over 300 patients. PAI-1 and PAI-2 levels were measured by specific radioimmunoassays. A good correlation was observed of PAI activity with PAI-1 antigen (r = 0.718; p less than 0.0001) but not with PAI-2 (r = 0.070; n.s.). Both in the controls and in the patients, PAI activity and PAI-1 antigen showed an extremely large range of values. PAI activity ranged from 0.5 to 68 U/ml and PAI-1 antigen from 6 to 600 ng/ml. Increased PAI activity and PAI-1 antigen was observed in patients with malignant tumors, cardiovascular or thromboembolic disease, in the postoperative phase, with hepatic insufficiency, after trauma and after extracorporeal circulation. The large spectrum of disease states with increased PAI activity and PAI-1 antigen reinforces previous suggestions that PAI-1 is an acute phase reactant. After extracorporeal circulation, PAI activity and PAI-1 concentrations strongly increased within one hour, remained elevated for at least one week and returned to preoperation values within 7 days. PAI-2 values ranged from below detection limit (15 ng/ml), observed in half of the plasmas, to 485 ng/ml in a pregnant woman. High values of PAI-2 were only observed in pregnancy.

Métabolisme d'antidépresseurs dans différentes espèces : aspects méthodologiques et pharmacogénétiques, perspectives cliniques

Résumé pour large public Unité de Biochimie et Psychopharmacologie Clinique, Centre de neurosciences Psychiatrique, Département de Psychiatrie Adulte, Faculté de Biologie et de Médecine, Université de Lausanne Lors de la prise d'un médicament, celui-ci va passer par différentes étapes que sont l'absorption, la distribution, le métabolisme et enfin l'élimination. Ces quatre étapes sont regroupées sous le nom de pharmacocinétique. A noter que ces quatre paramètres sont dynamiques et en constante évolution. Durant cette thèse, nous avons investigué différents aspects de la pharmacocinétique, tout d'abord par une revue de la littérature sur la glycoprotéine-P (Pgp). Récemment découverte, cette protéine de membrane est située aux endroits stratégiques de l'organisme comme la barrière hématoencéphalée, le placenta ou les intestins où elle influencera l'entrée de différentes substances, en particulier les médicaments. La Pgp serait impliquée dans les phénomènes de résistances aux agents thérapeutiques en oncologie. La Pgp influence donc l'absorption des médicaments, et son impact en clinique, en termes d'efficacité de traitement et de toxicité prend chaque jour plus d'importance. Ensuite nous avons mis au point une méthode d'analyse quantitative d'un antidépresseur d'une nouvelle génération : la mirtazapine (Remeron®). La nouveauté réside dans la façon dont la mirtazapine interagit avec les neurotransmetteurs impliqués dans la dépression que sont la sérotonine et la noradrénaline. Cette méthode utilise la chromatographie liquide pour séparer la mirtazapine de ses principaux métabolites dans le sang. La spectrométrie de masse est utilisée pour les détecter et les quantifier. Les métabolites sont des substances issues de réactions chimiques entre la substance mère, la mirtazapine, et généralement des enzymes hépatiques, dans le but de rendre cette substance plus soluble en vue de son élimination. Cette méthode permet de quantifier la mirtazapine et ses métabolites dans le sang de patients traités et de déterminer la variation des taux plasmatiques chez ces patients. Puis nous avons étudié le métabolisme d'un autre antidépresseur, le citalopram, qui a un métabolisme complexe. Le citalopram est un racémate, c'est-à-dire qu'il existe sous forme de deux entités chimiques (R-(-) et S-(+) citalopram) qui ont le même nombre d'éléments mais arrangés différemment dans l'espace. La voie métabolique cérébrale du citalopram est sous le contrôle d'une enzyme, la monoamine oxydase (MAO), conduisant à une forme acide du citalopram (l'acide propionique du citalopram). La MAO existe sous deux formes : MAO-A et MAO-B. Nous avons utilisé des souris déficientes d'un gène, celui de la MAO-A, pour mieux en comprendre le métabolisme en les comparants à des souris sauvages (sans déficience de ce gène). Nous avons utilisé le citalopram et deux de ses métabolites (le déméthylcitaloprarn et le didéméthyícitalopram) comme substrats pour tester la formation in vitro de l'acide propionique du citalopram. Nos résultats montrent que la MAO-A favorise la formation de l'entité R-(-) et présente une plus grande affinité pour le citalopram, tandis que la MAO-B métabolise préférentiellement l'entité S-(+) et a une plus grande affinité pour les deux métabolites déméthylés. De plus, la déficience en MAO-A est partiellement compensée parla MAO-B chez les souris déficientes du gène de la MAO-A. Enfin, nous avons étudié une deuxième voie métabolique du citalopram qui s'est avérée toxique chez le chien Beagle. Celle-ci est catalysée par une autre famille d'enzymes, les cytochromes P-450, et mène aux métabolites déméthylés et didéméthylés du citalopram. Nous avons utilisé des tissus hépatiques de chiens Beagle. Plusieurs cytochromes P-450 sont impliqués dans le métabolisme du citalopram menant à sa forme déméthylée, ceci tant chez l'homme que chez le chien. Par contre, dans le métabolisme de la forme déméthylée menant à 1a forme didéméthylée, un seul cytochrome P-450 serait impliqué chez l'Homme, tandis qu'ils seraient plusieurs chez le chien. L'activité enzymatique produisant la forme didéméthylée est beaucoup plus importante chez le chien comparé à l'homme. Cette observation soutien l'hypothèse que des taux élevés de la forme didéméthylée participent à la toxicité spécifique du citalopram chez le chien. Nous pouvons conclure que plusieurs famille d'enzymes sont impliquées tant au niveau cérébral qu'hépatique dans la métabolisation de médicaments psychotropes. Sachant que les enzymes peuvent être stimulées ou inhibées, il importe de pouvoir suivre au plus prés les taux plasmatiques des différents psychotropes et de leurs métabolites. Résumé Unité de Biochimie et Psychopharmacologie Clinique, Centre de neurosciences Psychiatrique, Département de Psychiatrie Adulte, Faculté de Biologie et de Médecine, Université de Lausanne La plupart des médicaments subissent une transformation enzymatique dans l'organisme. Les substances issues de cette métabolisation ne sont pas toujours dotées d'une activité pharmacologique. Il s'est avéré par conséquent indispensable de suivre les taux plasmatiques d'une substance et de ses métabolites et d'établir ou non l'existence d'une relation avec l'effet clinique observé. Ce concept nommé « therapeutic drag monitoring » (TDM) est particulièrement utile en psychiatrie ou un manque de compliance des patients est fréquemment observé. Les médicaments psychotropes ont un métabolisme principalement hépatique (cytochromes P-450) et parfois cérébral (monoamines oxydases), comme pour le citalopram par exemple. Une méthode stéréosélective de chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse a été développée pour analyser les énantiomères R-(-) et S-(+) d'un antidépresseur agissant sur les récepteurs noradrénergiques et sérotoninergiques, la mirtazapine et de ses métabolites déméthylmirtazapine et 8-hydroxymirtazapine. Les données préliminaires obtenues dans les plasmas dosés suggèrent que les concentrations de R-(-)-mirtazapine sont plus élevées que celles de S-(+)-mirtazapine, à l'exception des patients qui auraient comme co-médication des inhibiteurs du CYP2D6, telle que la fluoxétine ou la thioridazine. Il y a une enantiosélectivité du métabolisme de la mirtazapine. En particulier pour la 8-hydroxymirtazapine qui est glucuroconjuguée et pour laquelle le ratio S/R varie considérablement. Cette méthode analytique présente l'avantage d'être utilisable pour le dosage stéréosélectif de la mirtazapine et de ses métabolites dans le plasma de patients ayant d'autres substances en co-médication. La glycoprotéine P fonctionne comme une pompe transmembranaire transportant les xénobiotiques depuis le milieu intracellulaire vers le milieu extracellulaire. Son induction et son inhibition, bien que moins étudiées que pour les cytochromes P-450, ont des implications cliniques importantes en termes d'efficacité de traitement et de toxicité. Cette glycoprotéine P a fait l'objet d'une recherche bibliographique. Nous avons étudié le métabolisme du citalopram, un antidépresseur de la classe des inhibiteurs spécifiques de la recapture de la sérotonine chez la souris et chez le chien. Cette substance subit un métabolisme complexe. La voie de métabolisation conduisant à la formation de l'acide propionique du citalopram, catalysée par les monoamines oxydases, a été étudiée in vitro dans les mitochondries cérébrales chez la souris déficiente du gène de la MAO-A (Tg8). La monoamine oxydase A catalyse la formation de l'énantiomère R-(-) et présente une plus grande affinité pour les amines tertiaires, tandis que la monoamine oxydase B favorise la formation de la forme S-(+) et a une affinité plus marquée pour les amines secondaires et primaires. L'étude du citalopram chez la souris Tg8 adulte a montré que la monoamine oxydase B compense la déficience de la monoamine oxydase A chez ces souris génétiquement modifiées. Une autre voie de métabolisation du citalopram conduisant à la formation de didéméthylcitalopram, catalysée par les cytochromes P-450, a été étudiée in vitro dans des microsomes hépatiques de chiens Beagle. Nos études ont montré que les cinétiques de N-déméthylation du citalopram sont biphasiques chez le chien. Les orthologues canins impliqués dans la première N-déméthylation semblent être identiques aux cytochromes P-450 humains. Par contre, dans la deuxième Ndéméthylation, un seul cytochrome P-450 semble être impliqué chez l'homme (CYP2D6), tandis qu'on retrouve jusqu'à cinq orthologues chez le chien. Le CYP2D15, orthologue canin du CYP2D6, est majoritairement impliqué. De plus, l'activité enzymatique, reflétée par les clairances intrinsèques, dans la première N-déméthylation est jusqu'à 45 fois plus élevée chez le chien comparé à l'homme. Ces différentes observations soutiennent l'hypothèse que des taux élevés de didéméthylcitalopram sont responsables de la toxicité du citalopram chez le chien. Nous pouvons conclure que plusieurs famille d'enzymes sont impliquées tant au niveau cérébral qu'hépatique dans la métabolisation de médicaments psychotropes. Sachant -que les enzymes peuvent être induits ou inhibés, il importe de pouvoir suivre au plus près les taux plasmatiques des différents psychotropes et de leurs métabolites. Summary Most of the drugs are metabolized in the organism. Substances issued from this metabolic activity do not always show a pharmacological activity. Therefore, it is necessary to monitor plasmatic levels of drugs and their metabolites, and establish the relationship with the clinical effect. This concept named therapeutic drug monitoring is very useful in psychiatry where lack of compliance is commonly observed. Antidepressants are mainly metabolized in the liver (cytochrome P-450) and sometimes in the brain (monoamine oxidase) like the citalopram, for exemple. A LC-MS method was developed, which allows the simultaneous analysis of R-(-) and S-(+) enantiomers of mirtazapine, an antidepressant acting specifically on noradrenergic and serotonergic receptors, and its metabolites demethylmirtazapine and 8-hydroxymirtazapine in plasma of mirtazapine treated patients. Preliminary data obtained suggested that R-(-) mirtazapine concentrations were higher than those of S-(+) mirtazapine, except in patients comedicated with CYP2D6 inhibitors such as fluoxetine or thioridazine. There is an enantioselectivity in the metabolism of mirtazapine. In particular for the 8-hydroxymirtazapine, which is glucuroconjugated and S/R ratio varies considerably. Therefore this method seems to be suitable for the stereoselective assay of mirtazapine and its metabolites in plasma of patients comedicated with mirtazapine and other drugs for routine and research purposes. P-glycoprotein is working as an efflux transporter of xenobiotics from intracellular to extracellular environment. Its induction or inhibition, although less studied than cytochrome P-450, has huge clinical implications in terms of treatment efficacy and toxicity. An extensive literature search on P-glycoprotein was performed as part of this thesis. The study of citalopram metabolism, an antidepressant belonging to the class of selective serotonin reuptake inhibitors. This substance undergoes a complex metabolism. First metabolization route leading to citalopram propionic acid, catalyzed by monoamine oxidase was studied in vitro in mice brain mitochondria. Monoamine oxidase A catalyzed the formation of R-(-) enantiomer and showed greater affinity for tertiary amines, whereas monoamine oxidase B triggered the formation of S-(+) enantiomer and demonstrated higher affinity for primary and secondary amines. citalopram evaluation in adult Tg8 mice showed that monoamine oxidase B compensated monoamine oxidase A deficiency in those genetically transformed mice. The second metabolization route of citalopram leading to didemethylcitalopram and catalyzed by cytochrome P-450 was studied in vitro in Beagle dog's livers. Our results showed that citalopram N-demethylation kinetics are biphasic in dogs. Canine orthologs involved in the first N-demethylation seemed to be identical to human cytochromes P-450. However, in the second N-demethylation only one cytochrome P-450 seemed to be involved in human (CYP2D6), whereas up to five canine orthologs were found in dogs. CYP2D15 canine ortholog of CYP2D6 was mainly involved. In addition, enzymatic activity reflected by intrinsic clearance in the first N-demethylation was up to 45 fold higher in dogs compared to humans. Those observations support the assumption that elevated rates of didemethylcitalopram are responsible for citalopram toxicity in dogs. We can conclude that several enzymes groups are involved in the brain, as well as in the liver, in antidepressant metabolization. Knowing that enzymes may be induced or inhibited, it makes sense to closely monitor plasmatic levels of antidepressants and their metabolites.

Metabolic connectivity as index of verbal working memory.

Positron emission tomography (PET) data are commonly analyzed in terms of regional intensity, while covariant information is not taken into account. Here, we searched for network correlates of healthy cognitive function in resting state PET data. PET with [(18)F]-fluorodeoxyglucose and a test of verbal working memory (WM) were administered to 35 young healthy adults. Metabolic connectivity was modeled at a group level using sparse inverse covariance estimation. Among 13 WM-relevant Brodmann areas (BAs), 6 appeared to be robustly connected. Connectivity within this network was significantly stronger in subjects with above-median WM performance. In respect to regional intensity, i.e., metabolism, no difference between groups was found. The results encourage examination of covariant patterns in FDG-PET data from non-neurodegenerative populations.

Microparticles from stored red blood cells induce thrombin generation

Background: Microparticles are small phospholipid vesicles of <1 lm shed in blood flow by various cell types including red blood cells. Erythrocyte-derived microparticles (EMPs) accumulate in erythrocyte concentrates (ECs) during their storage time. EMPs are considered as part of storage lesion and as their exact role is not elucidated, they could be involved in these clinical outcomes. Aims: The aim of this study is to evaluate the impact and implication of EMPs isolate from ECs on coagulation. Methods: EMPs were first isolated from erythrocyte concentrates by centrifugation and counted by flow cytometry. Using a calibrated automated thrombogram, EMPs were then added to different type of plasmas in order to evaluate the potential of thrombin generation. Results: We demonstrate that EMPs isolated from ECs are capable to accelerate and amplify thrombin generation in presence of a low exogenous tissue factor concentration, thanks to their negatively charged membrane necessary for the assembly of coagulation complexes. Interestingly, in the absence of exogenous tissue factor, EMPs are also able to trigger thrombin generation. In addition, thrombin generation induced by EMPs is not affected by the presence of anti-TF antibodies. Finally, thrombin generation induced by EMPs is not affected by using plasma samples deficient in factor VII, XI or XII. However, thrombin generation is reduced in plasma deficient in factor VIII or IX and is completely abolished in plasma deficient in factor X, V or II. No thrombin generation was observed in plasma samples without EMPs. Summary/conclusion: Several studies have shown a link between storage time of blood products and post transfusion complications. We provide evidence that EMPs accumulated during storage of erythrocyte concentrates were not only able to accelerate and support thrombin generation in plasma in presence of a low exogenous tissue-factor concentration, but also to trigger thrombin generation in absence of exogenous TF. The impact of those transfused EMs is unknown on recipients, nevertheless it could be hypothesized that under certain circumstances, transfused EMPs could be involved in thrombin generation and could be linked to adverse clinical outcome. Further work is needed to determine whether procoagulant EMPs transfused with erythrocyte concentrate may account for some of the complications occurring after red blood cell transfusion, and more particularly after transfusion of ''older''stored blood, rich in EMPs.