Identification technique of mechanism-based constitutive model for cast iron under thermo-mechanical loads

Magdeburg, Univ., Fak. für Maschinenbau, Diss., 2015

Development of metabolic labeling strategies to study changes in protein expression

Résumé : Les progrès techniques de la spectrométrie de masse (MS) ont contribué au récent développement de la protéomique. Cette technique peut actuellement détecter, identifier et quantifier des milliers de protéines. Toutefois, elle n'est pas encore assez puissante pour fournir une analyse complète des modifications du protéome corrélées à des phénomènes biologiques. Notre objectif était le développement d'une nouvelle stratégie pour la détection spécifique et la quantification des variations du protéome, basée sur la mesure de la synthèse des protéines plutôt que sur celle de la quantité de protéines totale. Pour cela, nous volions associer le marquage pulsé des protéines par des isotopes stables avec une méthode d'acquisition MS basée sur le balayage des ions précurseurs (precursor ion scan, ou PIS), afin de détecter spécifiquement les protéines ayant intégré les isotopes et d'estimer leur abondance par rapport aux protéines non marquées. Une telle approche peut identifier les protéines avec les plus hauts taux de synthèse dans une période de temps donnée, y compris les protéines dont l'expression augmente spécifiquement suite à un événement précis. Nous avons tout d'abord testé différents acides aminés marqués en combinaison avec des méthodes PIS spécifiques. Ces essais ont permis la détection spécifique des protéines marquées. Cependant, en raison des limitations instrumentales du spectromètre de masse utilisé pour les méthodes PIS, la sensibilité de cette approche s'est révélée être inférieure à une analyse non ciblée réalisée sur un instrument plus récent (Chapitre 2.1). Toutefois, pour l'analyse différentielle de deux milieux de culture conditionnés par des cellules cancéreuses humaines, nous avons utilisé le marquage métabolique pour distinguer les protéines d'origine cellulaire des protéines non marquées du sérum présentes dans les milieux de culture (Chapitre 2.2). Parallèlement, nous avons développé une nouvelle méthode de quantification nommée IBIS, qui utilise des paires d'isotopes stables d'acides aminés capables de produire des ions spécifiques qui peuvent être utilisés pour la quantification relative. La méthode IBIS a été appliquée à l'analyse de deux lignées cellulaires cancéreuses complètement marquées, mais de manière différenciée, par des paires d'acides aminés (Chapitre 2.3). Ensuite, conformément à l'objectif initial de cette thèse, nous avons utilisé une variante pulsée de l'IBIS pour détecter des modifications du protéome dans des cellules HeLa infectée par le virus humain Herpes Simplex-1 (Chapitre 2.4). Ce virus réprime la synthèse des protéines des cellules hôtes afin d'exploiter leur mécanisme de traduction pour la production massive de virions. Comme prévu, de hauts taux de synthèse ont été mesurés pour les protéines virales détectées, attestant de leur haut niveau d'expression. Nous avons de plus identifié un certain nombre de protéines humaines dont le rapport de synthèse et de dégradation (S/D) a été modifié par l'infection virale, ce qui peut donner des indications sur les stratégies utilisées par les virus pour détourner la machinerie cellulaire. En conclusion, nous avons montré dans ce travail que le marquage métabolique peut être employé de façon non conventionnelle pour étudier des dimensions peu explorées en protéomique. Summary : In recent years major technical advancements greatly supported the development of mass spectrometry (MS)-based proteomics. Currently, this technique can efficiently detect, identify and quantify thousands of proteins. However, it is not yet sufficiently powerful to provide a comprehensive analysis of the proteome changes correlated with biological phenomena. The aim of our project was the development of ~a new strategy for the specific detection and quantification of proteomé variations based on measurements of protein synthesis rather than total protein amounts. The rationale for this approach was that changes in protein synthesis more closely reflect dynamic cellular responses than changes in total protein concentrations. Our starting idea was to couple "pulsed" stable-isotope labeling of proteins with a specific MS acquisition method based on precursor ion scan (PIS), to specifically detect proteins that incorporated the label and to simultaneously estimate their abundance, relative to the unlabeled protein isoform. Such approach could highlight proteins with the highest synthesis rate in a given time frame, including proteins specifically up-regulated by a given biological stimulus. As a first step, we tested different isotope-labeled amino acids in combination with dedicated PIS methods and showed that this leads to specific detection of labeled proteins. Sensitivity, however, turned out to be lower than an untargeted analysis run on a more recent instrument, due to MS hardware limitations (Chapter 2.1). We next used metabolic labeling to distinguish the proteins of cellular origin from a high background of unlabeled (serum) proteins, for the differential analysis of two serum-containing culture media conditioned by labeled human cancer cells (Chapter 2.2). As a parallel project we developed a new quantification method (named ISIS), which uses pairs of stable-isotope labeled amino acids able to produce specific reporter ions, which can be used for relative quantification. The ISIS method was applied to the analysis of two fully, yet differentially labeled cancer cell lines, as described in Chapter 2.3. Next, in line with the original purpose of this thesis, we used a "pulsed" variant of ISIS to detect proteome changes in HeLa cells after the infection with human Herpes Simplex Virus-1 (Chapter 2.4). This virus is known to repress the synthesis of host cell proteins to exploit the translation machinery for the massive production of virions. As expected, high synthesis rates were measured for the detected viral proteins, confirming their up-regulation. Moreover, we identified a number of human proteins whose synthesis/degradation ratio (S/D) was affected by the viral infection and which could provide clues on the strategies used by the virus to hijack the cellular machinery. Overall, in this work, we showed that metabolic labeling can be employed in alternative ways to investigate poorly explored dimensions in proteomics.

Studies on survival, biological activities and behavior of Biomphalaria glabrata, the host snail of Schistosomiasis, submitted to increased hydrostatic pressure: a technique

To study changes in survival, in biological activities and behavior of planorbids submitted to increased hydrostatic pressure, we developed a technique using two transparent chambers and a hydraulic piston. The apparatus permitted renewal of the liquid medium without substantial variations in pressure, thus eliminating excretion products and maintaining the desired O2 level and thereby permitting us to evaluate the effects of pressure independently of the occurrence of anoxia. Pressure was maintained without any contact of the liquid medium with compressed air, a situation which reproduced with relative fidelity what occurs in nature and assured the presence of the same amounts of gases in the two observation chambers (Control and Experimental). Biomphalaria glabrata was found to be able to survive at least 48 hours when submitted to 49.02 x 10**4 Pa (equivalent to a water depth of 48.8 m), continuing to day egg masses and showing few behavioral changes when compared with the control group.

Estudi del progrés d'una marea roja de Protoceratium reticulatum a la badia de Chipana (Xile) a través d'un cicle intensiu: efectes del fenomen de El Niño

Aquest projecte s’emmarca dins del projecte europeu CENSOR, que pretén fer una detecció, recopilació i comprensió dels efectes de El Niño i La Niña als ecosistemes marins costaners i als seus recursos. L’estudi es basa en l’ús de biomarcadors de producció fitoplanctònica en una zona de surgència (Iquique, Xile) per a conèixer el desenvolupament d’una marea roja tòxica de Protoceratium reticulatum, mitjançant l’anàlisi de les mostres corresponents a un cicle intensiu a la columna d’aigua. També s’estudia com aquesta pot influir en la disponibilitat d’aliment i en la comercialització dels organismes bentònics filtradors d’aquesta zona est del Pacífic, i quins efectes potencials té el fenomen de El Niño sobre els blooms algals.

Estudi pilot del progrés de la restauració a les activitats extractives de Catalunya

L’objecte d’aquest estudi és determinar el ritme restaurador i caracteritzar la tipologia de les restauracions d’algunes activitats extractives de Catalunya. S’ha analitzat l’evolució dels treballs de restauració en una selecció d’activitats extractives de Catalunya i s’ha estimat la qualitat de les restauracions efectuades en base a la observació de la vegetació desenvolupada, el control de l’erosió i la integració paisatgística. Per dur a terme aquest estudi s’ha creat una base de dades en format de qüestionari, combinada amb un sistema d’informació geogràfica, que s’ha assajat en un treball de camp amb una mostra limitada d’activitats extractives. A partir de la interpretació dels resultats, es determina que actualment la gestió incorpora la necessitat de restaurar, però com a element subordinat a la producció. Això produeix una manca de planificació que incideix directament en la qualitat de les restauracions dutes a terme. La gestió de les pedreres encara ha de situar el concepte de restauració integrada com a eix central del desenvolupament i planificació de l’activitat extractiva.

Modified 'dumbbell' technique: a simple and intuitive method to position balloon-expandable stent valves.

Intraoperative cardiac imaging plays a key role during transcatheter aortic valve replacement. In recent years, new techniques and new tools for improved image quality and virtual navigation have been proposed, in order to simplify and standardize stent valve positioning and implantation. But routine performance of the new techniques may require major economic investments or specific knowledge and skills and, for this reason, they may not be accessible to the majority of cardiac centres involved in transcatheter valve replacement projects. Additionally, they still require injections of contrast medium to obtain computed images. Therefore, we have developed and describe here a very simple and intuitive method of positioning balloon-expandable stent valves, which represents the evolution of the 'dumbbell' technique for echocardiography-guided transcatheter valve replacement without angiography. This method, based on the partial inflation of the balloon catheter during positioning, traps the crimped valve in the aortic valve orifice and, consequently, very near to the ideal landing zone. It does not require specific echocardiographic knowledge; it does not require angiographies that increase the risk of postoperative kidney failure in elderly patients, and it can be also performed in centres not equipped with a hybrid operating room.

Technique for the detection of Toxoplasma gondii antigens in mouse urine

A simple and rapid staphylococcal coagglutination test for the detection of Toxoplasma gondii antigens in mice urine is described. A suspension of protein-A containing Staphylococcus aureus coated with rabbit hyperimmune serum was used as reagent. The sensitivity of the antigen assay was found to be at least 118 ng of the antigen protein per ml. No coagglutination was observed when the reagent was challenged against antigenic solutions of other parasites. The suitability of the method for detecting antigens of T. gondii in urine samples was studied by experimental toxoplasma infection in mice. Before the staphylococcal test, the urine samples were double serially diluted in 0.1 M PBS. From the second day on all samples from infected mice were positive at 1/16 dilution. At this dilution, all samples from non infected mice were negative or did not produce coagglutination. This method might be used in the rapid etiological diagnosis also in human cases of acute toxoplasmosis.

Computer-assisted placement technique in hip resurfacing arthroplasty: improvement in accuracy?

Freehand positioning of the femoral drill guide is difficult during hip resurfacing and the surgeon is often unsure of the implant position achieved peroperatively. The purpose of this study was to find out whether, by using a navigation system, acetabular and femoral component positioning could be made easier and more precise. Eighteen patients operated on by the same surgeon were matched by sex, age, BMI, diagnosis and ASA score (nine patients with computer assistance, nine with the regular ancillary). Pre-operative planning was done on standard AP and axial radiographs with CT scan views for the computer-assisted operations. The final position of implants was evaluated by the same radiographs for all patients. The follow-up was at least 1 year. No difference between both groups in terms of femoral component position was observed (p > 0.05). There was also no difference in femoral notching. A trend for a better cup position was observed for the navigated hips, especially for cup anteversion. There was no additional operating time for the navigated hips. Hip navigation for resurfacing surgery may allow improved visualisation and hip implant positioning, but its advantage probably will be more obvious with mini-incisions than with regular incision surgery.

Pre-jubilacions i progrés: un absurd del nostre temps?

El sentit comú ens diu que si una persona que està treballant, és a dir, produint, deixa de fer-ho en ser pre-jubilada, posem als 52 anys, la societat a la que pertany disminueix el seu potencial productiu. No obstant això les pre-jubilacions es defensen normalment com una necessitat per a que l’empresa sigui més competitiva i així el país sigui més competitiu. L’absurd a que es refereix el títol pot resumir-se així: ‘reduir el potencial productiu del país per a fer el país més competitiu’. Com d’altres absurds similars, te, clar, la seva ‘explicació’ social-política. I de fet els economistes tendim a mirar amb certa condescendència als qui verbalitzen un absurd d’aquests tipus, perquè deduïm que qui ho fa no és capaç d’adonar-se’n que aquestes qüestions econòmiques no són tan senzilles. O, en el fons si que ho són?

Die Inguinal-Hernienplastik nach Lichtenstein: Eine einfache und komplikationsarme Technik, besonders geeignet für die Tageschirurgie [The Lichtenstein inguinal hernia-plasty: a simple and complication-free technique, especially suited for ambulatory surgery].

A consecutive series of 353 patients who underwent Lichtenstein mesh repair for inguinal hernia from the 1st of July 1994 to the 30th of July 1995 were studied. We analysed our indication, technique, complications, follow-up and outcome. Special consideration was given to the advantages and acceptance of day-case surgery. Our results suggest that the Lichtenstein repair should be considered as a new standard procedure, especially outside of hernia centres.