Rationale, study design, and analysis plan of the Alveolar Recruitment for ARDS Trial (ART): Study protocol for a randomized controlled trial

Background: Acute respiratory distress syndrome (ARDS) is associated with high in-hospital mortality. Alveolar recruitment followed by ventilation at optimal titrated PEEP may reduce ventilator-induced lung injury and improve oxygenation in patients with ARDS, but the effects on mortality and other clinical outcomes remain unknown. This article reports the rationale, study design, and analysis plan of the Alveolar Recruitment for ARDS Trial (ART). Methods/Design: ART is a pragmatic, multicenter, randomized (concealed), controlled trial, which aims to determine if maximum stepwise alveolar recruitment associated with PEEP titration is able to increase 28-day survival in patients with ARDS compared to conventional treatment (ARDSNet strategy). We will enroll adult patients with ARDS of less than 72 h duration. The intervention group will receive an alveolar recruitment maneuver, with stepwise increases of PEEP achieving 45 cmH(2)O and peak pressure of 60 cmH2O, followed by ventilation with optimal PEEP titrated according to the static compliance of the respiratory system. In the control group, mechanical ventilation will follow a conventional protocol (ARDSNet). In both groups, we will use controlled volume mode with low tidal volumes (4 to 6 mL/kg of predicted body weight) and targeting plateau pressure <= 30 cmH2O. The primary outcome is 28-day survival, and the secondary outcomes are: length of ICU stay; length of hospital stay; pneumothorax requiring chest tube during first 7 days; barotrauma during first 7 days; mechanical ventilation-free days from days 1 to 28; ICU, in-hospital, and 6-month survival. ART is an event-guided trial planned to last until 520 events (deaths within 28 days) are observed. These events allow detection of a hazard ratio of 0.75, with 90% power and two-tailed type I error of 5%. All analysis will follow the intention-to-treat principle. Discussion: If the ART strategy with maximum recruitment and PEEP titration improves 28-day survival, this will represent a notable advance to the care of ARDS patients. Conversely, if the ART strategy is similar or inferior to the current evidence-based strategy (ARDSNet), this should also change current practice as many institutions routinely employ recruitment maneuvers and set PEEP levels according to some titration method.

Alveolar recruitment maneuver in refractory hypoxemia and lobar atelectasis after cardiac surgery: A case report

Abstract Objective This case report describes an unusual presentation of right upper lobe atelectasis associated with refractory hypoxemia to conventional alveolar recruitment maneuvers in a patient soon after coronary artery bypass grafting surgery. Method Results The alveolar recruitment with PEEP = 40cmH2O improved the patient’s atelectasis and hypoxemia. Conclusion In the present report, the unusual alveolar recruitment maneuver with PEEP 40cmH2O showed to be safe and efficient to reverse refractory hypoxemia and uncommon atelectasis in a patient after cardiac surgery.

Irrupção dentária estimulada pelo enxerto ósseo alveolar na região da fissura

Introdução: Esse trabalho tem como objetivo relatar um caso clínico de irrupção dentária estimulada após a realização de enxerto ósseo alveolar num paciente com fissura transforame unilateral. Relato clínico: Paciente DMS de 8 anos de idade compareceu ao setor de Ortodontia para dar início ao tratamento. Verificou-se a presença de fissura transforame unilateral direita, padrão esquelético Classe I, mordida cruzada posterior unilateral direita e presença de dentes supranumerários na região da fissura. Após o planejamento, foi realizada a Expansão Rápida da Maxila com HAAS borboleta seguida da instalação de contenção fixa. O Enxerto Ósseo Alveolar foi realizado posteriormente, a fim de corrigir o defeito ósseo causado pela fissura e favorecer a irrupção dos dentes adjacentes a essa região, possibilitando uma adequada finalização ortodôntica. Resultados obtidos: Após a realização do Enxerto Ósseo Alveolar e reanatomização dos dentes satisfatoriamente irrompidos na região da fissura, verificou-se uma adequada harmonia funcional e estética, também favorecida pela ortodontia corretiva. Conclusões: A presença de dentes na região da fissura constitui um fator que ocorre comumente e deve ser ponderado a fim de possibilitar melhores resultados no tratamento destes pacientes.

Laser therapy and pain-related behavior after injury of the inferior alveolar nerve: possible involvement of neurotrophins

Nerve-related complications have been frequently reported in dental procedures, and a very frequent type of occurrence involves the inferior alveolar nerve (IAN). The nerve injury in humans often results in persistent pain accompanied by allodynia and hyperalgesia. In this investigation, we used an experimental IAN injury in rats, which was induced by a Crile hemostatic clamp, to evaluate the effects of laser therapy on nerve repair. We also studied the nociceptive behavior (von Frey hair test) before and after the injury and the behavioral effects of treatment with laser therapy (emitting a wavelength of 904 nm, output power of 70 Wpk, a spot area of *0.1 cm2, frequency of 9500 Hz, pulse time 60 ns and an energy density of 6 J/cm2). As neurotrophins are essential for the process of nerve regeneration, we used immunoblotting techniques to preliminarily examine the effects of laser therapy on the expression of nerve growth factor (NGF) and brainderived neurotrophic factor (BDNF). The injured animals treated with laser exhibited an improved nociceptive behavior. In irradiated animals, there was an enhanced expression of NGF (53%) and a decreased BDNF expression (40%) after laser therapy. These results indicate that BDNF plays a locally crucial role in pain-related behavior development after IAN injury, increasing after lesions (in parallel to the installation of pain behavior) and decreasing with laser therapy (in parallel to the improvement of pain behavior). On the other hand, NGF probably contributes to the repair of nerve tissue, in addition to improving the pain-related behavior.

Interactions of inhaled nanoparticles with the alveolar-capillary barrier of the human respiratory tract

In dieser Arbeit wurden zytotoxische Effekte sowie die inflammatorische Reaktionen des distalen respiratorischen Traktes nach Nanopartikelexposition untersucht. Besondere Aufmerksamkeit lag auch auf der Untersuchung unterschiedlicher zellulärer Aufnahmewege von Nanopartikeln wie z.B. Clathrin- oder Caveolae-vermittelte Endozytose oder auch Clathrin- und Caveolae-unabhängige Endozytose (mit möglicher Beteiligung von Flotillinen). Drei unterschiedliche Nanopartikel wurden hierbei gewählt: amorphes Silica (aSNP), Organosiloxan (AmorSil) und Poly(ethyleneimin) (PEI). Alle unterschiedlichen Materialien gewinnen zunehmend an Interesse für biomedizinische Forschungsrichtungen (drug and gene delivery). Insbesondere finden aSNPs auch in der Industrie vermehrt Anwendung, und stellen somit ein ernstzunehmendes Gesundheitsrisiko dar. Dieser wird dadurch zu einem begehrten Angriffsziel für pharmazeutische Verabreichungen von Medikamenten über Nanopartikel als Vehikel aber bietet zugleich auch eine Angriffsfläche für gesundheitsschädliche Nanomaterialien. Aus diesem Grund sollten die gesundheitsschädigenden Risiken, sowie das Schicksal von zellulär aufgenommenen NPs sorgfältig untersucht werden. In vivo Studien an der alveolaren-kapillaren Barriere sind recht umständlich. Aus diesem Grund wurde in dieser Arbeit ein Kokulturmodel benutzt, dass die Alveolar-Kapillare Barrier in vivo nachstellt. Das Model besteht aus dem humanen Lungenepithelzelltyp (z.B. NCI H441) und einem humanen microvasculären Endothelzelltyp (z.B. ISO-HAS-1), die auf entgegengesetzten Seiten eines Transwell-Filters ausgesät werden und eine dichte Barriere ausbilden. Die NP Interaktion mit Zellen in Kokultur wurde mit denen in konventioneller Monokultur verglichen, in der Zellen 24h vor dem Experiment ausgesät werden. Diese Studie zeigt, dass nicht nur die polarisierte Eigenschaft der Zellen in Kokultur sondern auch die unmittelbare Nähe von Epithel und Endothelzelle ausschlaggebend für durch aSNPs verursachte Effekte ist. Im Hinblick auf inflammatorische Marker (sICAM, IL-6, IL8-Ausschüttung), reagiert die Kokultur auf aSNPs empfindlicher als die konventionelle Monokultur, wohingegen die Epithelzellen in der Kokultur auf zytotoxikologischer Ebene (LDH-Ausschüttung) unempfindlicher auf aSNPs reagierten als die Zellen in Monokultur. Aufnahmestudien haben gezeigt, dass die Epithelzellen in Kokultur entschieden weniger NPs aufnehmen. Somit zeigen die H441 in der Kokultur ähnliche epitheliale Eigenschaften einer schützenden Barriere, wie sie auch in vivo zu finden sind. Obwohl eine ausreichende Aufnahme von NPs in H441 in Kokultur erreicht werden konnte, konnte ein Transport von NPs durch die epitheliale Schicht und eine Aufnahme in die endotheliale Schicht mit den gewählten Inkubationszeiten nicht gezeigt werden. Eine Clathrin- oder Caveolae-vermittelte Endozytose von NPs konnte mittels Immunfluoreszenz weder in der Mono- noch in der Kokultur nachgewiesen werden. Jedoch zeigte sich eine Akkumulation von NPs in Flotillin-1 und-2 enthaltende Vesikel in Epithelzellen aus beiden Kultursystemen. Ergebnisse mit Flotillin-inhibierten (siRNA) Epithelzellen, zeigten eine deutlich geringere Aufnahme von aSNPs. Zudem zeigte sich eine eine reduzierte Viabilität (MTS) von aSNP-behandelten Zellen. Dies deutet auf eine Beteiligung von Flotillinen an unbekannten (Clathrin oder Caveolae -unabhängig) Endozytosemechanismen und (oder) endosomaler Speicherung. Zusammenfassend waren die Aufnahmemechanismen für alle untesuchten NPs in konventioneller Monokultur und Kokultur vergleichbar, obwohl sich die Barriereeigenschaften deutlich unterscheiden. Diese Arbeit zeigt deutlich, dass sich die Zellen in Kokultur anders verhalten. Die Zellen erreichen hierbei einen höheren Differenzierungsgrad und eine Zellkommunikation mit anderen relevanten Zelltypen wird ermöglicht. Durch das Einbringen eines dritten relevanten Zelltyps in die Kokultur, des Alveolarmakrophagen (Zelllinie THP-1), welcher die erste Verteidigungsfront im Alveolus bildet, wird diese Aussage weiter bekräftigt. Erste Versuche haben gezeigt, dass die Triplekultur bezüglich ihrer Barriereeigenschaften und IL-8-Ausschüttung sensitiver auf z.B. TNF- oder LPS-Stimulation reagiert als die Kokultur. Verglichen mit konventionellen Monokulturen imitieren gut ausgebildete, multizelluräre Kokulturmodelle viel präziser das zelluläre Zusammenspiel im Körper. Darum liefern Nanopartikelinteraktionen mit dem in vitro-Triplekulturmodel aufschlussreichere Ergebnisse bezüglich umweltbedingter oder pharmazeutischer NP-Exposition in der distalen Lung als es uns bisher möglich war.

Observable stages and scheduling for alveolar remodeling following antemortem tooth loss

Zahnverlust zu Lebzeiten („antemortem tooth loss“, AMTL) kann als Folge von Zahnerkrankungen, Traumata, Zahnextraktionen oder extremer kontinuierlicher Eruption sowie als Begleiterscheinung fortgeschrittener Stadien von Skorbut oder Lepra auftreten. Nach dem Zahnverlust setzt die Wundheilung als Sekundärheilung ein, während der sich die Alveole mit Blut füllt und sich ein Koagulum bildet. Anschließend erfolgt dessen Umwandlung in Knochengewebe und schließlich verstreicht die Alveole derart, dass sie makroskopisch nicht mehr erkannt werden kann. Der Zeitrahmen der knöchernen Konsolidierung des Kieferkammes ist im Detail wenig erforscht. Aufgrund des gehäuften Auftretens von AMTL in menschlichen Populationen, ist die Erarbeitung eines Zeitfensters, mit dessen Hilfe durch makroskopische Beobachtung des Knochens die Zeitspanne seit dem Zahnverlust („time since tooth loss“, TSL) ermittelt werden kann, insbesondere im archäologischen Kontext äußerst wertvoll. Solch ein Zeitschema mit Angaben über die Variabilität der zeitlichen Abläufe bei den Heilungsvorgängen kann nicht nur in der Osteologie, sondern auch in der Forensik, der allgemeinen Zahnheilkunde und der Implantologie nutzbringend angewandt werden. rnrnNach dem Verlust eines Zahnes wird das Zahnfach in der Regel durch ein Koagulum aufgefüllt. Das sich bildende Gewebe wird rasch in noch unreifen Knochen umgewandelt, welcher den Kieferknochen und auch die angrenzenden Zähne stabilisiert. Nach seiner Ausreifung passt sich das Gewebe schließlich dem umgebenden Knochen an. Das Erscheinungsbild des Zahnfaches während dieses Vorgangs durchläuft verschiedene Stadien, welche in der vorliegenden Studie anhand von klinischen Röntgenaufnahmen rezenter Patienten sowie durch Untersuchungen an archäologischen Skelettserien identifiziert wurden. Die Heilungsvorgänge im Zahnfach können in eine prä-ossale Phase (innerhalb einer Woche nach Zahnverlust), eine Verknöcherungsphase (etwa 14 Wochen nach Zahnverlust) und eine ossifizierte bzw. komplett verheilte Phase (mindestens 29 Wochen nach Zahnverlust) eingeteilt werden. Etliche Faktoren – wie etwa die Resorption des Interdentalseptums, der Zustand des Alveolarknochens oder das Individualgeschlecht – können den normalen Heilungsprozess signifikant beschleunigen oder hemmen und so Unterschiede von bis zu 19 Wochen verursachen. Weitere Variablen wirkten sich nicht signifikant auf den zeitlichen Rahmen des Heilungsprozesse aus. Relevante Abhängigkeiten zwischen verschiedenen Variabeln wurden ungeachtet der Alveolenauffüllung ebenfalls getestet. Gruppen von unabhängigen Variabeln wurden im Hinblick auf Auffüllungsgrad und TSL in multivariablen Modellen untersucht. Mit Hilfe dieser Ergebnisse ist eine grobe Einschätzung der Zeitspanne nach einem Zahnverlust in Wochen möglich, wobei die Einbeziehung weiterer Parameter eine höhere Präzision ermöglicht. rnrnObwohl verschiedene dentale Pathologien in dieser Studie berücksichtigt wurden, sollten zukünftige Untersuchungen genauer auf deren potenzielle Einflussnahme auf den alveolaren Heilungsprozess eingehen. Der kausale Zusammenhang einiger Variablen (wie z. B. Anwesenheit von Nachbarzähnen oder zahnmedizinische Behandlungen), welche die Geschwindigkeit der Heilungsrate beeinflussen, wäre von Bedeutung für zukünftige Untersuchungen des oralen Knochengewebes. Klinische Vergleichsstudien an forensischen Serien mit bekannter TSL oder an einer sich am Anfang des Heilungsprozesses befindlichen klinischen Serie könnten eine Bekräftigung dieser Ergebnisse liefern.

Alveolar inflammation in cystic fibrosis

In infected lungs of the cystic fibrosis (CF) patients, opportunistic pathogens and mutated cystic fibrosis transmembrane conductance regulator protein (CFTR) contribute to chronic airway inflammation that is characterized by neutrophil/macrophage infiltration, cytokine release and ceramide accumulation. We sought to investigate CF lung inflammation in the alveoli.

An in vitro triple cell co-culture model with primary cells mimicking the human alveolar epithelial barrier

A triple cell co-culture model was recently established by the authors, consisting of either A549 or 16HBE14o- epithelial cells, human blood monocyte-derived macrophages and dendritic cells, which offers the possibility to study the interaction of xenobiotics with those cells. The 16HBE14o- containing co-culture model mimics the airway epithelial barrier, whereas the A549 co-cultures mimic the alveolar type II-like epithelial barrier. The goal of the present work was to establish a new triple cell co-culture model composed of primary alveolar type I-like cells isolated from human lung biopsies (hAEpC) representing a more realistic alveolar epithelial barrier wall, since type I epithelial cells cover >93% of the alveolar surface. Monocultures of A549 and 16HBE14o- were morphologically and functionally compared with the hAEpC using laser scanning microscopy, as well as transmission electron microscopy, and by determining the epithelial integrity. The triple cell co-cultures were characterized using the same methods. It could be shown that the epithelial integrity of hAEpC (mean ± SD, 1180 ± 188 Ω cm(2)) was higher than in A549 (172 ± 59 Ω cm(2)) but similar to 16HBE14o- cells (1469 ± 156 Ω cm(2)). The triple cell co-culture model with hAEpC (1113 ± 30 Ω cm(2)) showed the highest integrity compared to the ones with A549 (93 ± 14 Ω cm(2)) and 16HBE14o- (558 ± 267 Ω cm(2)). The tight junction protein zonula occludens-1 in hAEpC and 16HBE14o- were more regularly expressed but not in A549. The epithelial alveolar model with hAEpC combined with two immune cells (i.e. macrophages and dendritic cells) will offer a novel and more realistic cell co-culture system to study possible cell interactions of inhaled xenobiotics and their toxic potential on the human alveolar type I epithelial wall.

Early alveolar bone grafting has a negative effect on maxillary dental arch dimensions of pre-school children with complete unilateral cleft lip and palate

To evaluate maxillary dental arch dimensions in pre-school children with a complete unilateral cleft lip and palate (CUCLP) after early alveolar bone grafting.

Local strain distribution in real three-dimensional alveolar geometries

Mechanical ventilation is not only a life saving treatment but can also cause negative side effects. One of the main complications is inflammation caused by overstretching of the alveolar tissue. Previously, studies investigated either global strains or looked into which states lead to inflammatory reactions in cell cultures. However, the connection between the global deformation, of a tissue strip or the whole organ, and the strains reaching the single cells lining the alveolar walls is unknown and respective studies are still missing. The main reason for this is most likely the complex, sponge-like alveolar geometry, whose three-dimensional details have been unknown until recently. Utilizing synchrotron-based X-ray tomographic microscopy, we were able to generate real and detailed three-dimensional alveolar geometries on which we have performed finite-element simulations. This allowed us to determine, for the first time, a three-dimensional strain state within the alveolar wall. Briefly, precision-cut lung slices, prepared from isolated rat lungs, were scanned and segmented to provide a three-dimensional geometry. This was then discretized using newly developed tetrahedral elements. The main conclusions of this study are that the local strain in the alveolar wall can reach a multiple of the value of the global strain, for our simulations up to four times as high and that thin structures obviously cause hotspots that are especially at risk of overstretching.

Microfluidic wound-healing assay to assess the regenerative effect of HGF on wounded alveolar epithelium

We present a microfluidic epithelial wound-healing assay that allows characterization of the effect of hepatocyte growth factor (HGF) on the regeneration of alveolar epithelium using a flow-focusing technique to create a regular wound in the epithelial monolayer. The phenotype of the epithelial cell was characterized using immunostaining for tight junction (TJ) proteins and transmission electron micrographs (TEMs) of cells cultured in the microfluidic system, a technique that is reported here for the first time. We demonstrate that alveolar epithelial cells cultured in a microfluidic environment preserve their phenotype before and after wounding. In addition, we report a wound-healing benefit induced by addition of HGF to the cell culture medium (19.2 vs. 13.5 μm h(-1) healing rate).