Effect of hypoxia and hyperglycemia on cell bioenergetics

Mitochondria have a central role in energy supply in cells, ROS production and apoptosis and have been implicated in several human disease and mitochondrial dysfunctions in hypoxia have been related with disorders like Type II Diabetes, Alzheimer Disease, inflammation, cancer and ischemia/reperfusion in heart. When oxygen availability becomes limiting in cells, mitochondrial functions are modulated to allow biologic adaptation. Cells exposed to a reduced oxygen concentration readily respond by adaptive mechanisms to maintain the physiological ATP/ADP ratio, essential for their functions and survival. In the beginning, the AMP-activated protein kinase (AMPK) pathway is activated, but the responsiveness to prolonged hypoxia requires the stimulation of hypoxia-inducible factors (HIFs). In this work we report a study of the mitochondrial bioenergetics of primary cells exposed to a prolonged hypoxic period . To shine light on this issue we examined the bioenergetics of fibroblast mitochondria cultured in hypoxic atmospheres (1% O2) for 72 hours. Here we report on the mitochondrial organization in cells and on their contribution to the cellular energy state. Our results indicate that prolonged hypoxia cause a significant reduction of mitochondrial mass and of the quantity of the oxidative phosphorylation complexes. Hypoxia is also responsible to damage mitochondrial complexes as shown after normalization versus citrate synthase activity. HIF-1α plays a pivotal role in wound healing, and its expression in the multistage process of normal wound healing has been well characterized, it is necessary for cell motility, expression of angiogenic growth factor and recruitment of endothelial progenitor cells. We studied hypoxia in the pathological status of diabetes and complications of diabetes and we evaluated the combined effect of hyperglycemia and hypoxia on human dermal fibroblasts (HDFs) and human dermal micro-vascular endothelial cells (HDMECs) that were grown in high glucose, low glucose concentrations and mannitol as control for the osmotic challenge.

Sindrome da Asfissia Perinatale nel puledro neonato: protocolli diagnostico-terapeutici

La Sindrome da Asfissia Perinatale (PAS) è una delle più comuni patologie che colpiscono il puledro neonato nelle prime 72 h di vita. È una patologia difficile da diagnosticare in quanto non esistono parametri o segni clinici specifici, la sintomatologia è molto variabile in base alla durata e all’intensità dell’insulto ipossico ischemico e al tipo di organo maggiormente colpito. Lo scopo di questo studio è la ricerca e la valutazione di alcuni parametri biochimico-clinici e di alcuni biomarkers per la diagnosi precoce e il corretto trattamento dei puledri affetti da PAS. Nei puledri neonati che presentano questa patologia è stata riscontrata un’ipermagnesiemia al momento del ricovero associata a prognosi infausta, probabilmente causata da un grave danno cellulare con rilascio in circolo del magnesio intracellulare. La PAS potrebbe essere un’ulteriore causa di Euthyroid Sick Syndrome, in quanto abbiamo riscontrato una diminuzione delle concentrazioni di T3 e T4 nei puledri malati rispetto ai sani della stessa età, come avviene in altre malattie sistemiche. Lo studio del profilo proteomico ha permesso di separare le più importanti frazioni proteiche del liquido amniotico di cavalla, mettendo in evidenza similitudini e differenze qualitative e quantitative nei ferogrammi dei puledri sani e di quelli affetti da PAS ed una maggiore variabilità è stata riscontrata nei profili dei liquidi amniotici dei puledri malati. Il glutatione è risultato poco espresso nel puledro neonato, i puledri sani presentano concentrazioni più basse sia rispetto ai malati della stessa età sia agli adulti ma con una tendenza all’aumento nelle prime 24 ore di vita per i sani ed un calo nei malati. La somministrazione della terapia antiradicalica non influisce sulle concentrazioni di glutatione totale ed i puledri deceduti presentano concentrazioni più alte.

Fibrinolysis Versus Primary Pci In Stemi Patients Enrolled In The International Survey Of Acute Coronary Syndromes In Transitional Countries

Primary angioplasty has been shown to be more effective than fibrinolysis in terms of mortality and adverse outcomes. More recent data, however, suggests that timely reperfusion with fibrinolysis is comparable to primary angioplasty. The current study gathered data from the International Survey of Acute Coronary Syndromes in Transitional Countries registry. Among 7406 ST-elevation myocardial infarction patients presenting within 12 hours from symptom onset, 6315 underwent primary percutaneous coronary intervention and 1091 were treated with fibrinolysis. The primary outcome was 30-day mortality, while the secondary outcome was a composite of 30-day incidence of death, severe left ventricular dysfunction, stroke or reinfarction. Patients who underwent primary angioplasty tended to have a greater cardiovascular risk profile and were slightly older. On the other hand, patients treated with fibrinolysis received less anti-platelet medications yet were more often prescribed beta blockers in the acute phase. Among those who received fibrinolysis, 43% underwent coronary angiography while 32.3% were treated with a subsequent angioplasty. Total ischemic time was lower in patients undergoing fibrinolysis (185 minutes) than in those treated with primary angioplasty (258 minutes). Rates of primary and secondary combined endpoints were higher in patients receiving fibrinolysis compared to those receiving primary angioplasty (7.8% vs. 4.1%; p<0.0001; OR 1.97, 95% CI, 1.38-2.81; and 14.8% vs. 10.1%, p<0.0001; OR 1.43, 95% CI, 1.12-1.81). When considering only patients receiving reperfusion within 3 hours, regardless of reperfusion strategy, differences in mortality (6.3% vs. 4%, p=0.094, for fibrinolysis or primary angioplasty, respectively; OR 0.87, 95% CI, 0.35-2.16) and in the combined secondary endpoint were no longer observed (12.9% vs 10.8%, p=0.33; OR 0.98, 95% CI, 0.58-1.64), and female sex was no longer a significant predictor of adverse outcomes. When performed 3 hours from symptom onset, fibrinolysis is safe and feasible, in terms of mortality and adverse outcomes, compared to primary angioplasty.

Urine-derived Renal Epithelial Cells from kidney transplanted patients: phenotype, immunomodulatory properties, and effect of the exposition to NGAL

During kidney transplant procedure transplanted organs can undergo ischaemia reperfusion phenomena, often associated with the onset of acute kidney damage, loss of kidney function and rejection. These events promote cell turnover to replace damaged cells and preserve kidney function, thus cells deriving from nephrons structures are highly voided in urine. Urine derived cells represents a promising cell source since they can be easily isolated and cultured. The aim of this project was to characterise Urine-derived Renal Epithelial Cells (URECs) from transplanted kidney and to evaluate how these cells react to the co-culture with immune cells. URECs expressed typical markers of kidney tubule epithelial cells (Cytokeratin and CD13), and a subpopulation of these cells expressed CD24 and CD133, which are markers of kidney epithelial progenitor cells. The expression of immunosuppressive molecules as HLA-G and CD73 was also observed. As matter of fact, during the co-culture with PBMCs, UREC suppressed the proliferation of CD4 and CD8 Lymphocytes and reduce the T helper 1 subset, while increasing the T regulatory counterpart. Also, preliminary data observed in this study indicated that the exposition to kidney damage associated molecule, such as NGAL, could significantly affect UREC viability and immunomodulatory capacity. These results add new information about the phenotype of urine cells obtained after kidney transplant and reveal that these cells show promising immunomodulatory properties, suggesting their potential application in personalized cell therapy approaches.

Effetto dell' ormone tiroideo (T3) durante ex vivo lung perfusion (EVLP) sul polmone di ratto: valutazione dell'azione protettiva nel danno da ischemia riperfusione.

La perfusione polmonare extracorporea (EVLP) è una tecnica utilizzata dal 2010 per valutare e migliorare la qualità dell'organo da trapiantare e il danno da ischemia-ripefusione (IRI). Tale perfusione utilizza la soluzione di Steen, la cui composizione è solo parzialmente nota. Lo scopo è quello di identificare gli effetti di T3 su IRI polmonare ex vivo, in un modello di ratto di donatore a cuore non battente. Animali (40) randomizzati in otto gruppi e il protocollo EVLP sono stati standardizzati nel nostro centro. Sono state valutate la funzione polmonare, PEEP, la resistenza vascolare polmonare totale a 45, 60, 120 e 180 minuti di EVLP per eseguire analisi di gas, dosaggio del mediatore di infiammazione, mitocondriale libero DNA, freeT3 e freeT4. Alla fine dei campioni di tessuto polmonare sono stati congelati dal dosaggio ATP, espressione genica, DNA mitocondriale, T3. Non date le concentrazioni del produttore, abbiamo analizzato gli acidi grassi liberi, vitamine, ormoni e composizione della soluzione Steen. Risultati La soluzione di steen contiene albumina umana x2 nel siero umano (7,5-8 g/dl): le concentrazioni di ft4 e ft3 sono x2 quelle nel siero umano e vengono rilasciati dall'albumina. La concentrazione di ft4 e ft3 non è cambiata durante l'EVLP. La Steen ha alta fluorescenza per l'alta concentrazione delle molecole aromatiche (ormoni) mai descritto in precedenza. NADH e mtDNA nel perfused aumenta con danno ischemico e nel gruppo trattato con T3 Conclusione Il modello EVLP è già convalidato nella perfusione nel trapianto polmonare, ma è necessario approfondire l'effetto della Steen in termini di ormoni e analiti. L'effetto sull'IRI dell'EVLP sembra essere influenzato negativamente da un T3 troppo alto in Steen, cosa che descriviamo per la prima volta. L'ulteriore aggiunta di T3 provoca disfunzione mitocondriale e infiammazione.

Trapianto di polmone ed ex-vivo. Esperienza iniziale in due centri trapianti di polmone

Background Il trapianto polmonare rappresenta l'unica soluzione percorribile per l'insufficienza respiratoria end-stage. La principale limitante ad un suo impiego è rappresentata dalla scarsità di polmoni idonei. In questo contesto si colloca il progetto di ricondizionamento ex-vivo. L'implementazione risulta possibile attraverso il ricondizionamento di organi cosiddetti “marginali” o giudicati inizialmente non idonei al trapianto e da donatori a cuore fermo (Donor after Cardiac Death – DCD). Scopo Lo scopo principale del progetto è quello di analizzare i risultati a breve e medio termine del trapianto polmonare effettuato impiegando polmoni sottoposti a procedura di ricondizionamento ex-vivo in due centri trapianti di polmone a basso volume. Materiali e Metodi I dati sono stati raccolti retrospettivamente (da Giugno 2013 per quanto riguarda l’ISMETT e dal 2014 quelli dell’ Ospedale S. Orsola-Malpighi) e in maniera prospettica dal 2019. Risultati Sommando i dati relativi ad entrambi i centri, dal 2013 sono stati eseguiti un totale di 26 procedure di riperfusione. Sei volte i polmoni sono stati giudicati idonei al trapianto al termine con 5 trapianti doppi e un trapianto singolo sinistro. I risultati in termine di sopravvivenza a medio termine sono risultati sovrapponibili a quelli disponibili in letteratura, tuttavia è stato registrato un alto tasso di PGD (Primary Graft Disfunction) di grado 3, da imputare alla patologia di base del ricevente (ipertensione polmonare), che per protocollo di istituto rimane con supporto cardio-respiratorio (ECMO) dopo il trapianto. Conclusioni L’EVLP si conferma in centri di piccolo e medio volume un metodo sicuro ed efficace per implementare in numero di polmoni idonei al trapianto.