Inclusion and exclusion in nutrigenetics clinical research: ethical & scientific challenges

Background/Aims: There are compelling reasons to ensure participation of ethnic minorities and populations of all ages worldwide in nutrigenetics clinical research. If findings in such research are valid for some individuals, groups, or communities, and not for others, then ethical questions of justice – and not only issues of methodology and external validity – arise. This paper aims to examine inclusion in nutrigenetics clinical research and its scientific and ethical challenges. Methods: 173 publications were identified through a systematic review of clinical studies in nutrigenetics published between 1998 and 2007 inclusively. Data such as participants' demographics as well as eligibility criteria were extracted. Results: There is no consistency in the way participants’ origins (ancestry, ethnicity or race) and ages are described in publications. A vast majority of the studies identified was conducted in North America and Europe and focused on “white” participants. Our results show that pregnant women (and fetuses), minors and the elderly (≥75 years old) remain underrepresented. Conclusion: Representativeness in nutrigenetics research is a challenging ethical and scientific issue. Yet, if nutrigenetics is to benefit whole populations and be used in public and global health agendas, fair representation, as well as clear descriptions of participants in publications are crucial.

Développement du cartilage articulaire équin du fœtus à l’adulte : imagerie par résonance magnétique et microscopie en lumière polarisée

La structure du cartilage articulaire adulte est caractérisée par la présence de couches créées par l’orientation des fibres de collagène (Benninghoff, 1925). Avant de présenter la structure adulte classique en arcades “de Benninghoff”, le cartilage subit une série de changements au cours de sa maturation (Julkunen et al., 2010; Lecocq et al., 2008). Toutefois, un faible nombre d’études s’est intéressé à la structure du collagène du cartilage articulaire in utero. Notre objectif était d’étudier la maturation de la surface articulaire de l’épiphyse fémorale distale chez le cheval, en employant à la fois l’imagerie par résonance magnétique (IRM) et la microscopie en lumière polarisée après coloration au rouge picrosirius, au niveau de sites utilisés dans les études de réparation tissulaire et de sites prédisposés à l’ostéochondrose (OC). Le but était de décrire le développement normal du réseau de collagène et la relation entre les images IRM et la structure histologique. Des sections provenant de cinq sites de l’épiphyse fémorale distale de 14 fœtus et 10 poulains et adultes ont été colorées au rouge picrosirius, après que le grasset ait été imagé par IRM, dans l’optique de visualiser l’agencement des fibres de collagène de type II. Les deux modalités utilisées, IRM et microscopie en lumière polarisée, ont démontré la mise en place progressive d’une structure en couches du réseau de collagène, avant la naissance et la mise en charge de l’articulation.

Évaluation du caryotype moléculaire en tant qu’outil diagnostique chez les enfants avec déficience intellectuelle et/ou malformations congénitales

Le caryotype moléculaire permet d’identifier un CNV chez 10-14% des individus atteints de déficience intellectuelle et/ou de malformations congénitales. C’est pourquoi il s’agit maintenant de l’analyse de première intention chez ces patients. Toutefois, le rendement diagnostique n’est pas aussi bien défini en contexte prénatal et l’identification de CNVs de signification clinique incertaine y est particulièrement problématique à cause du risque d’interruption de grossesse. Nous avons donc testé 49 fœtus avec malformations majeures et un caryotype conventionnel normal avec une micropuce CGH pangénomique, et obtenu un diagnostic dans 8,2% des cas. Par ailleurs, des micropuces à très haute résolution combinant le caryotype moléculaire et le génotypage de SNPs ont récemment été introduites sur le marché. En plus d’identifier les CNVs, ces plateformes détectent les LOHs, qui peuvent indiquer la présence d’une mutation homozygote ou de disomie uniparentale. Ces anomalies pouvant être associées à la déficience intellectuelle ou à des malformations, leur détection est particulièrement intéressante pour les patients dont le phénotype reste inexpliqué. Cependant, le rendement diagnostique de ces plateformes n’est pas confirmé, et l’utilité clinique réelle des LOHs n’est toujours pas établie. Nous avons donc testé 21 enfants atteints de déficience intellectuelle pour qui les méthodes standards d’analyse génétique n’avaient pas résulté en un diagnostic, et avons pu faire passer le rendement diagnostique de 14,3% à 28,6% grâce à l’information fournie par les LOHs. Cette étude démontre l’utilité clinique d’une micropuce CGH pangénomique chez des fœtus avec malformations, de même que celle d’une micropuce SNP chez des enfants avec déficience intellectuelle.

Description du développement épiphysaire du tarse et du grasset équin à l’IRM et au CT : un pas vers la compréhension de l’OCD

L’ostéochondrite disséquante (OCD) est un défaut focal du processus d’ossification endochondrale en des sites spécifiques au niveau épiphysaire. Elle est caractérisée par la présence de fragments ostéochondraux pouvant se détacher de la surface articulaire. Cette maladie a un impact majeur sur les performances athlétiques des chevaux. Les deux hypothèses principales présentement véhiculées quant à sa pathogénie sont une nécrose ischémique du cartilage de croissance et une altération du métabolisme de la matrice de collagène de type II au sein du cartilage de croissance. Malgré de nombreuses années de recherche sur le sujet, plusieurs aspects de cette maladie demeurent inconnus. L’objectif de cette étude était de décrire le développement épiphysaire équin au niveau du membre pelvien à l’aide de l’imagerie médicale afin de déterminer si des variations du processus de maturation à certains sites pouvaient être un facteur prédisposant au développement de lésions d’OCD. Des membres pelviens de fœtus et de jeunes poulains ont été étudiés post-mortem. L’épiphyse du fémur distal, tibia distal et du talus ont été examinées par tomodensitométrie (CT) et résonnance magnétique 1.5 Tesla (IRM) dans le but de documenter le degré et le patron d’ossification, la régularité du front d’ossification, de même que le pourcentage du diamètre épiphysaire demeurant occupé par le complexe de cartilage articulaire-épiphysaire, et ce au niveau de certains sites prédéterminés. Les centres secondaires d’ossification (SOCs) ont été détectés pour la première fois à 7 mois de gestation (MOG) au niveau de l’épiphyse fémorale distale et à 8 MOG au niveau de l’épiphyse tibiale distale et du talus. À 8-9 MOG la lèvre latérale de la trochlée fémorale, la malléole médiale du tibia (MM) et la partie crâniale de la crête intermédiaire du tibia distal (DIRT(Cr)), tous des sites prédisposés à la maladie, avaient le plus haut pourcentage de cartilage de tous les sites évalués. Post-partum, le pourcentage de cartilage de la MM et de la DIRT(Cr) sont demeurés importants. Le CT et l’IRM ont su illustrer le développement épiphysaire équin et soutenir d’avantage le fait qu’un cartilage plus épais à certains sites articulaires pourrait avoir un rôle dans le développement de lésions d’OCD.

Conséquences d’une restriction de croissance intra-utérine et du sexe biologique sur le métabolisme des acides gras dans les cardiomyocytes de rats foetaux

Il est désormais accepté qu'un environnement foetal défavorable prédispose à des maladies chroniques qui surviennent à l'âge adulte. Il a été démontré dans notre laboratoire qu'une diminution de perfusion placentaire induit une redistribution du débit sanguin vers le coeur chez le foetus ainsi qu’une restriction de croissance intrautérine. De plus, un remodelage et une diminution de la contractilité des cardiomyocytes ont été observés chez les femelles devenues adultes. En période périnatale, l’utilisation des acides gras comme substrat énergétique devient plus importante que celle du glucose au niveau des cardiomyocytes. Considérant qu'un mécanisme s'est mis en place in utero, nous émettons l’hypothèse que le transfert de la voie de l’utilisation du glucose vers l’utilisation des acides gras se fait plus tôt chez les foetus en restriction de croissance. L’objectif de cette étude est de mesurer, dans les coeurs foetaux, les constituants du métabolisme des acides gras, soit le transporteur principal des acides gras, la carnitine palmitoyltransférase‒1‒alpha, ainsi que ses protéines associées soit l’acyl‒CoenzymeA synthétase‒1 et le canal anionique voltage‒dépendant de type 1. Nous mesurerons l’activité du cytochrome c oxydase et le nombre de mitochondries. L’influence du sexe et la condition foetale (restriction de croissance intrautérine vs contrôle) seront comparés. Nous avons observé que l’expression protéique de la carnitine palmitoytransférase‒1α et de l’acyl‒CoenzymeA synthétase‒1 est significativement augmentée, mais pas celle du canal anionique voltage‒dépendant de type 1, dans les coeurs de foetus en restriction de croissance intrautérine femelles. Le nombre et l’activité des mitochondries est semblable dans tous les groupes. Ces résultats suggèrent que la condition foetale et le sexe altèrent la quantité du transporteur des acides gras, la carnitine palmitoytransférase‒1α, au niveau traductionnel sans toutefois affecter l’activité du cytochrome c oxydase et le nombre de mitochondries. À long terme, nos études permettront de mieux comprendre les conséquences et causes de la RCIU afin d’en permettre la prévention.

Tamizaje combinado de primer trimestre para aneuploidias en una población bogotana

El tamizaje combinado prenatal de primer trimestre para la detección de aneuploidías, ajusta la edad materna, la medida de sonolucencia nucal fetal y concentraciones séricas maternas de PAPP-A y B-hCG para calcular este riesgo. Se han observado variaciones en los MoM s de los analítos séricos maternos de acuerdo a variables como raza, peso, numero de fetos y técnicas de reproducción asistida. Objetivo: calcular los valores de PAPP-A y B-hCG y sus MoM s en la población estudiada comparándolos con población caucásica, evaluando el desempeño de la prueba. Metodología: este es un estudio retrospectivo realizado en 926 mujeres embarazadas con 10 a 13,6 semanas. Se calculan concentraciones séricas y MoM s corregidos para peso, raza y técnicas de reproducción asistida de la PAPP-A y B-hCG, el riesgo de presentar síndrome Down al nacimiento, sensibilidad y tasa de falsos positivos para la prueba. Resultados: la edad materna media fue de 33,6 años (rango entre 20 y 45 años). Los MoM s de PAPP-A fueron 11,8% inferiores respecto a la población caucásica. El 9.4% de las pacientes obtuvieron un riesgo positivo y el 3,3% presento alteraciones citogenéticas en el cariotipo fetal. La sensibilidad del tamizaje fue del 100% con una tasa de falsos positivos del 5,7% en un punto de corte de 1 en 250. Conclusión: el tamizaje combinado de primer trimestre es un método efectivo para la detección de aneuploidías. Los MoM s de la PAPP-A son un 11,8% inferiores en la población estudiada y esto debe ajustarse para disminuir la tasa de resultados falsos positivos.

PAPP-A y β-hCG libre como predictores de preeclampsia y bajo peso al nacer en una población latina

Introducción: La Preeclampsia ocurre entre el 2-7% de los embarazos. Previos estudios han sugerido la asociación entre los niveles alterados de PAPP-A y la β-hCG libre con el desarrollo de Preeclampsia (PE) y/o Bajo Peso al Nacer (BPN). Metodología: El diseño del estudio es de Prueba Diagnóstica con enfoque de casos y controles. Las mediciones séricas de PAPP-A y la β-hCG libre, fueron realizadas entre la semana 11-13.6 días durante 2 años. Resultados: La cohorte incluyó 399 pacientes, la incidencia de PE fue de 2,26% y de BPN fue de 14.54%. El punto de corte del percentil 10 fue MoM PAPP-A: 0,368293 y MoM β-hCG libre: 0,412268; la especificidad en PE leve fue de 90,5 y para BPN de 90. Los MoM de la β-hCG libre, la edad y el peso materno se comportan como factores de riesgo, mientras que mayores valores de MoM de la PAPP-A y mayor número de partos factores de protección. Para el BPEG severo la edad materna y la paridad se comportan como factores de riesgo, mientras que un aumento promedio de los valores de los MoM de la PAPP-A y la β-hCG libre, como factores de protección en el desarrollo de BPEG Severo. Conclusiones: Existe una relación significativa entre los valores alterados de PAPP-A y de β-hCG libre, valorados a la semana 11 a 13 con la incidencia de Preeclampsia y de Bajo Peso al nacer en fetos cromosómicamente normales, mostrando unos niveles significativamente más bajos a medida que aumentaba la severidad de la enfermedad.

Índice de pulsatilidad de arteria cerebral media como predictor para desenlaces desfavorables en fetos pequeños para la edad gestacional

Introducción: La aparición de vasodilatación aislada de la arteria cerebral media en fetos pequeños para la edad gestacional sin otros cambios en el doppler puede interpretarse como fisiológica o podría ser la manifestación inicial de una restricción de crecimiento intrauterino de inicio tardío. Se pretende evaluar la asociación de la disminución del índice de pulsatibilidad de la arteria cerebral media, como predictor de desenlaces perinatales adversos, en fetos con bajo peso para edad gestacional. Metodología: Se realizó un estudio de cohorte analítica de temporalidad histórica para determinar si el hallazgo de disminución de la pulsatibilidad en el doppler de arteria cerebral media se asocia con el pronóstico perinatal adverso, en fetos pequeños para edad gestacional mediante un muestreo no probabilístico. Resultados: Se recolectaron un total de 325 flujometría doppler de fetos pequeños para edad gestacional. El riesgo de parto pretérmino fue RR 2.6 IC95% 1.6-4.1, de hospitalización fue RR 1.4 IC95%1.1-1.9 y de muerte fue 2.1 IC95%1.5-3.2 cuando hay índice de pulsatilidad alterada en la arteria cerebral media. La regresión logística mostró que el riesgo de desenlaces desfavorables con alteraciones en la arteria cerebral media fue de RR 4.2 IC95% 2.5-7.1 ajustado por edad materna, edad gestacional y bajo peso al nacer. Discusión Los pacientes expuestos presentan mayor riesgo de desenlaces desfavorables con diferencias significativas, no así en otros estudios publicados. El presente estudio muestra asociaciones significativas que debe ser evaluada con estudios más amplios.

Preliminary population study of Methylenetetrahydrofolate Reductase (MTHFR) C677T polymorphism determination in a pilot group of students from the University of Rosario

 Introduction: the 5, 10-methylenetetrahydrofolate reductase (MTHFR) is an essential enzyme in folate metabolism; their polymorphisms have been associated with heart disease risk increase, obstetric problems, neural tube defects in fetuses and cancer susceptibility. This gene has a single nucleotide polymorphism, a C-T change at nucleotide 677, which affects significantly its enzymatic activity. Objective: because of the biological importance of this enzyme and the Colombian population genetic heterogeneity characteristic, a study was performed to determine allele and genotype frequencies of MTHFR C677T polymorphism in healthy individuals, taking into account that in Colombia there are only studies that have involved case-control methodology. Methods: we analyzed this polymorphism trough the amplification of the DNA of a 206 students sample population. Additionally, Colombian overall frequencies were calculated, using data from healthy controls reported in other studies. Results: a Hardy-Weinberg disequilibri m was found in the sample tested. For the Colombian data, we found that the global population was in equilibrium. Conclusion: T allele population frequency seems to be under positive selection pressure, which is reflected in the population allele increase, despite its deleterious effect. A Spanish study reported similar results and identified folic acid supplementation on expectant mothers as a probably cause of this change. 

Eficacia del diagnóstico prenatal no invasivo por células fetales libres en sangre materna 1990-2014. Revisión sistemática

ANTECEDENTES: El aislamiento de células fetales libres o ADN fetal en sangre materna abre una ventana de posibilidades diagnósticas no invasivas para patologías monogénicas y cromosómicas, además de permitir la identificación del sexo y del RH fetal. Actualmente existen múltiples estudios que evalúan la eficacia de estos métodos, mostrando resultados costo-efectivos y de menor riesgo que el estándar de oro. Este trabajo describe la evidencia encontrada acerca del diagnóstico prenatal no invasivo luego de realizar una revisión sistemática de la literatura. OBJETIVOS: El objetivo de este estudio fue reunir la evidencia que cumpla con los criterios de búsqueda, en el tema del diagnóstico fetal no invasivo por células fetales libres en sangre materna para determinar su utilidad diagnóstica.  MÉTODOS: Se realizó una revisión sistemática de la literatura con el fin de determinar si el diagnóstico prenatal no invasivo por células fetales libres en sangre materna es efectivo como método de diagnóstico.  RESULTADOS: Se encontraron 5,893 artículos que cumplían con los criterios de búsqueda; 67 cumplieron los criterios de inclusión: 49.3% (33/67) correspondieron a estudios de corte transversal, 38,8% (26/67) a estudios de cohortes y el 11.9% (8/67) a estudios casos y controles. Se obtuvieron resultados de sensibilidad, especificidad y tipo de prueba. CONCLUSIÓN: En la presente revisión sistemática, se evidencia como el diagnóstico prenatal no invasivo es una técnica feasible, reproducible y sensible para el diagnóstico fetal, evitando el riesgo de un diagnóstico invasivo.

The effect of iron supplements on pregnancy in rats given a low-zinc diet

1. Female Wistar rats were given an adequate-zinc (60 μg/g) or low-Zn (7 μg/g) diet for a minimum of 2 weeks and then mated. They were then either continued on the same diets (+Zn –Fe or –Zn –Fe) or given similar diets supplemented with four times the normal level of iron (+Zn + Fe or –Zn + Fe). The day before parturition they were killed and the fetuses removed and analysed. 2. There were no differences in numbers of fetuses or the number of resorption sites. In the absence of Fe supplementation, the mean fetal wet weight was significantly less (P < 0.05) in the low-Zn group but there was no effect of Zn in the two Fe-supplemented groups. The addition of Fe significantly decreased (P < 0.05) the mean fetal wet weight in the adequate-Zn groups but had no effect in the low-Zn groups. There were no differences in fetal dry weight, fat, protein or DNA content. Both Fe-supplemented groups produced fetuses of higher Fe concentration (P < 0.01), and mothers with higher bone Fe-concentration (P < 0.01) compared with the non-supplemented groups. The low-Zn groups produced fetuses of lower Zn concentration (P < 0,001) than the adequate-Zn groups but there was no effect on maternal bone Zn concentration. 3. It was concluded that Fe-supplements did not adversely affect fetal growth from mothers given a low-Zn diet, but the addition of Zn to the unsupplemented diet increased fetal wet weight. These findings were not accompanied by any other differences in fetal composition or dry weight, and do not therefore lend support to the suggestion of an Fe-Zn interaction.

Dystrophin-related protein, utrophin, in normal and dystrophic human fetal skeletal muscle.

Dystrophin is the product of the Duchenne muscular dystrophy (DMD) gene. Dystrophin-related protein (utrophin), an autosomal homologue of dystrophin, was studied in skeletal muscle from normal fetuses aged 9-26 weeks and one stillbirth of 41 weeks' gestation, and compared with low- and high-risk DMD fetuses aged 9-20 weeks. Utrophin was present at the sarcolemma from before 9 weeks' gestation, although there was variability in intensity both within and between myotubes. Sarcolemmal immunolabelling became more uniform, and levels of utrophin increased to a maximum at approximately 17-18 weeks. Levels then declined, until by 26 weeks sarcolemmal labelling was negligible and levels were similar to adult control muscle. By 41 weeks there was virtually no sarcolemmal labelling, although immunolabelling of capillaries was bright. Similar results were obtained with normal and DMD fetal muscle. Utrophin is therefore expressed in the presence and absence of dystrophin and down-regulated before birth in normal fetal muscle fibres. Samples were not available to determine whether or when, utrophin levels decline in DMD fetal muscle. On Western blots, utrophin was shown to have a smaller relative molecular mass than adult dystrophin, but similar to the fetal isoform. Blood vessels were brightly immunolabelled at all ages, although utrophin immunolabelling of peripheral nerves increased with gestational age.

Characteristics of the equine embryo and fetus from days 15 to 107 of pregnancy

In spite of numerous, substantial advances in equine reproduction, many stages of embryonic and fetal morphological development are poorly understood, with no apparent single source of comprehensive information. Hence, the objective of the present study was to provide a complete macroscopic and microscopic description of the equine embryo/fetus at various gestational ages. Thirty-four embryos/fetuses were aged based on their crown rump length (CRL), and submitted to macroscopic description, biometry, light and scanning microscopy, as well as the alizarin technique. All observed developmental changes were chronologically ordered and described. As examples of the main observed features, an accentuated cervical curvature was observed upon macroscopic examination in all specimens. In the nervous system, the encephalic fourth ventricle and the encephalic vesicles forebrain, midbrain, and hindbrain, were visualized from Day 19 (ovulation = Day 0). The thoracic and pelvic limbs were also visualized; their extremities gave rise to the hoof during development from Day 27. Development of other structures such as pigmented optical vesicle, liver, tail, cardiac area, lungs, and dermal vascularization started on Days 25, 25, 19, 19, 34, and 35, respectively. Light and scanning microscopy facilitated detailed examinations of several organs, e.g., heart, kidneys, lungs, and intestine, whereas the alizarin technique enabled visualization of ossification. Observations in this study contributed to the knowledge regarding equine embryogenesis, and included much detailed data from many specimens collected over a long developmental interval. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Metastatic melanoma positively influences pregnancy outcome in a mouse model: could a deadly tumor support embryo life?

The incidence of melanoma is increasing worldwide. It is one of the leading cancers in pregnancy and the most common malignancy to metastasize to placenta and fetus. There are no publications about experimental models of melanoma and pregnancy. We propose a new experimental murine model to study the effects of melanoma on pregnancy and its metastatic process. We tested several doses of melanoma cells until we arrived at the optimal dose, which produced tumor growth and allowed animal survival to the end of pregnancy. Two control groups were used: control (C) and stress control (SC) and three different routes of inoculation: intravenous (IV), intraperitoneal (IP) and subcutaneous (SC). All the fetuses and placentas were examined macroscopically and microscopically. The results suggest that melanoma is a risk factor for intrauterine growth restriction but does not affect placental weight. When inoculated by the SC route, the tumor grew only in the site of implantation. The IP route produced peritoneal tumoral growth and also ovarian and uterine metastases in 60% of the cases. The IV route produced pulmonary tumors. No placental or fetal metastases were obtained, regardless of the inoculation route. The injection of melanoma cells by any route did not increase the rate of fetal resorptions. Surprisingly, animals in the IV groups had no resorptions and a significantly higher number of fetuses. This finding may indicate that tumoral factors released in the host organism to favor tumor survival may also have a pro-gestational action and consequently improve the reproductive performance of these animals.

Chronic action of association of zidovudine, lamivudine and ritonavir on pregnant rats. A biologic assay

Purpose: To evaluate at term the effects of a highly active antiretroviral (HAAR) drug association administered during the entire period of rat pregnancy. Methods: Three groups (n = 10 each) of adult pregnant rats were treated with an oral solution of HAAR (Exp 1 = 10/5/20 mg/kg b.w.; Exp 2 = 30/15/60 mg/kg b.w.; Exp 3 = 90/45/180 mg/kg b.w.) from day ""0"" up to the 20th day of pregnancy. A fourth group served as a control. At term (20th day) the rats were killed under deep anesthesia and the number of implantations, resorptions, living fetuses, placentae and intrauterine deaths were recorded. Results: The highest HAAR doses caused lower maternal weight gain, lower litter weights, and lower placental weights compared to the control group. Conclusions: HAAR during the entire period of rat pregnancy can reduce maternal body weight gain and lower term placental weight.