Congenital Nystagmus eye movements analysis and oculomotor system models evaluation

The term Congenital Nystagmus (Early Onset Nystagmus or Infantile Nystagmus Syndrome) refers to a pathology characterised by an involuntary movement of the eyes, which often seriously reduces a subject’s vision. Congenital Nystagmus (CN) is a specific kind of nystagmus within the wider classification of infantile nystagmus, which can be best recognized and classified by means of a combination of clinical investigations and motility analysis; in some cases, eye movement recording and analysis are indispensable for diagnosis. However, interpretation of eye movement recordings still lacks of complete reliability; hence new analysis techniques and precise identification of concise parameters directly related to visual acuity are necessary to further support physicians’ decisions. To this aim, an index computed from eye movement recordings and related to the visual acuity of a subject is proposed in this thesis. This estimator is based on two parameters: the time spent by a subject effectively viewing a target (foveation time - Tf) and the standard deviation of eye position (SDp). Moreover, since previous studies have shown that visual acuity largely depends on SDp, a data collection pilot study was also conducted with the purpose of specifically identifying eventual slow rhythmic component in the eye position and to characterise in more detail the SDp. The results are presented in this thesis. In addition, some oculomotor system models are reviewed and a new approach to those models, i.e. the recovery of periodic orbits of the oculomotor system in patients with CN, is tested on real patients data. In conclusion, the results obtained within this research consent to completely and reliably characterise the slow rhythmic component sometimes present in eye position recordings of CN subjects and to better classify the different kinds of CN waveforms. Those findings can successfully support the clinicians in therapy planning and treatment outcome evaluation.

Risultati funzionali a lungo termine dopo sutura o plicatura del diaframma

Obbiettivo. Analizzare la funzionalità polmonare e diaframmatica dopo interventi di plicatura del diaframma con rete di rinforzo peri-costale eseguiti per relaxatio e riparazione di ernia transdiaframmatica cronica mediante riduzione e sutura diretta. Metodi. Dal 1996 al 2010, 10 pazienti con relaxatio unilaterale del diaframma e 6 pazienti con ernia transdiaframmatica cronica misconosciuta sono stati sottoposti a chirurgia elettiva. Gli accertamenti preoperatori e al follow-up di 12 mesi includevano prove di funzionalità respiratoria, misura della pressione massimale inspiratoria alla bocca in clino e ortostatismo, emogasanlisi, TC del torace e dispnea score. Risultati. I pazienti dei due gruppi non differivano in termini di funzionalità respiratoria preoperatoria nè di complicanze postoperatorie; al follow-up a 12 mesi il gruppo Eventrazione mostrava un significativo aumento del FEV1% (+18,2 – p<0.001), FVC% (+12,8 – p<0.001), DLCO% (+6,84 – p=0,04) e pO2 (+9,8 mmHg – p<0.001). Al contrario nrl gruppo Ernia solo il miglioramento della pO2 era significativo (+8.3 – p=0.04). Sebbene la massima pressione inspiratoria (PImax) fosse aumentata in entrambi i gruppi al follow-up, i pazienti operati per ernia mostravano un miglioramento limitato con persistente caduta significativa della PImax dall’ortostatismo al clinostatismo (p<0.001). Il Transitional dyspnoea score è stato concordante con tali miglioramenti pur senza differenze significative tra i due gruppi. La TC del torace ha evidenziato una sopraelevazione dell’emidiaframma suturato, senza recidiva di ernia, mentre i pazienti sottoposti a plicatura hanno mantenuto l’ipercorrezione. Conclusioni. L’utilizzo di un rinforzo protesico è sicuro e sembra assicurare risultati funzionali migliori a distanza in termini di flussi respiratori e di movimento paradosso del diaframma (valutato mediante PImax). Lacerazioni estese del diaframma coinvolgenti le branche principali di suddivisione del nervo frenico si associano verosimilmente a una relaxatio che può quindi ridurre il guadagno funzionale a lungo termine se non adeguatamente trattata mediante l’utilizzo di un rinforzo protesico.

Human congenital cytomegalovirus infection: characteristics and pathogenesis of fetal brain damage

Human cytomegalovirus (HCMV) causes congenital neurological lifelong disabilities. The study analyzed 10 HCMV-infected human fetuses at 21 weeks of gestation to evaluate the characteristics and pathogenesis of brain injury related to congenital human CMV (cCMV) infection. Specifically, tissues from cortical and white matter areas, subventricular zone, thalamus, hypothalamus, hippocampus, basal ganglia and cerebellum were analysed by: i) immunohistochemistry (IHC) to detect HCMV-infected cell distribution, ii) hematoxylin-eosin staining to evaluate histological damage and iii) real-time PCR to quantify tissue viral load (HCMV-DNA). Viral tropism was assessed by double IHC to detect HCMV-antigens and neural/neuronal markers: nestin (expressed in early differentiation stage), doublecortin (DCX, identifying neuronal precursor cells) and neuronal nuclei (NeuN, identifying mature neurons). HCMV-positive cells and viral DNA were found in the brain of 8/10 (80%) fetuses. For these cases, brain damage was classified in mild (n=4, 50%), moderate (n=3, 37.5%) and severe (n=1, 12.5%) based on presence of i) diffuse astrocytosis, microglial activation and vascular changes; ii) occasional (in mild) or multiple (in moderate/severe) microglial nodules and iii) necrosis (in severe). The highest median HCMV-DNA level was found in the hippocampus (212 copies/5ng of humanDNA [hDNA], range: 10-7,505) as well as the highest mean HCMV-infected cell value (2.9 cells, range: 0-23), followed by that detected in subventricular zone (1.8 cells, range: 0-19). This suggests a preferential HCMV tropism for immature neuronal cells, residing in these regions, confirmed by the detection of DCX and nestin in 94% and 63.3% of HCMV-positive cells, respectively. NeuN was not found among HCMV-positive cells and was nearly absent in the brain with severe damage, suggesting HCMV does not infect mature neurons and immature HCMV-infected neuronal cells do not differentiate into neurons. HCMV preferential tropism in immature neural/neuronal cells delays/inhibits their differentiation interfering with brain development processes that lead to structural and functional brain defects.

Adattamento morfologico e variazione dell'espressione genica dopo pneumonectomia: osservazioni su modello sperimentale animale

Introduzione La pneumonectomia su modello animale potrebbe essere un’utile piattaforma di studio per approfondire i meccanismi della risposta compensatoria al danno polmonare. Scopo dello studio è determinare la presenza di variazioni morfologiche e di espressione del trascrittoma dopo pneumonectomia. Materiali e metodi Undici suini sono stati sottoposti a pneumonectomia sinistra. Sono stati eseguiti prelievi sito-specifici intraoperatori su polmone sinistro e successivamente confrontati con prelievi sito-specifici su polmone destro dopo eutanasia a 60 giorni. I prelievi degli animali con decorso regolare sono stati sottoposti a RNA-sequencing e successiva analisi computazionale per valutare il peso funzionale del singolo gene o di clusters di geni. Risultati Un animale è stato escluso per insorgenza di ernia diaframmatica. In 7/10 è stata riscontrata apertura della pleura mediastinica con parziale erniazione del polmone controlaterale e shift mediastinico. L’istologia ha mostrato dilatazione degli spazi aerei, rottura dei setti interalveolari, lieve infiammazione, assenza di fibrosi, stiramento radiale dei bronchi e riduzione del letto capillare. L’analisi di bulk RNA-sequencing ha identificato 553 geni espressi in modo differenziale (DEG)(P<0,001) tra pre e post-pneumonectomia. I primi 10 DEG up-regolati: Edn1, Areg, Havcr2, Gadd45g, Depp1, Cldn4, Atf3, Myc, Gadd45b, Socs3; i primi 10 geni down-regolati: Obscn, Cdkn2b, ENSSSCG00000015738, Prrt2, Amer1, Flrt3, Efnb2, Tox3, Znf793, Znf365. Tra i DEG è stata riscontrata una predominanza di geni specifici dei macrofagi. L’analisi di gene ontology basata su DAVID ha mostrato un significativo arricchimento della "via di segnalazione apoptotica estrinseca"(FDR q=7,60x10 -3), della via di “Risposta all’insulina”(FDR q=7,60x10 -3) ed un arricchimento di geni “Regolatori negativi del segnale DDX58/IFIH1”(FDR q=7.50x10 -4). Conclusioni Il presente studio conferma la presenza di variazioni macroscopiche e microscopiche fenotipiche dopo pneumonectomia. L’RNA sequencing e lo studio di genomica traslazionale hanno mostrato l’esistenza di geni singoli e di network di geni disregolati dopo pneumonectomia, prevalentemente in determinate popolazioni cellulari.