Dietary modulation of plasma antioxidant deficiencies: effect of mediterranean diet

Estudi elaborat a partir d’una estada al National Research Institute for Food and Nutrition, Itàlia, des de novembre del 2006 fins a febrer del 2007. La capacitat antioxidant total (TAC) en plasma pot ser un bon biomarcador del estat antioxidant dels humans. Prenent les mostres de dos projectes diferents de recerca s’ha mesurat la TAC mitjançant el FRAP (ferric reductant antioxidant potencial) i el TRAP (total radical-trapping antioxidant parameter ). D’una banda el PREDIMED, és un estudi prospectiu aleatoritzat i controlat, amb una cohort d’ individus sense patología vascular coneguda, però amb un alt risc de patir-la. En aquest es valora la utilitat d’una intervenció dietética del tipus mediterrània en la prevenció primària de la malaltia cardiovascular. L’altre és el de biodisponibilitat en humans dels metabòlits dels polifenols presents en els solubles de cacau, un estudi crònic (28 dies) on es vol mesurar la influència de la llet en l’absorció dels polifenols del cacau, en voluntaris amb elevat risc de sofrir patologia cardiovascular.

Bioequivalence of meat products treated with high pressure processing

The effects of high pressure on the composition of food products have not been evaluated extensively. Since, it is necessary to take in consideration the possible effects in basis to the changes induced in the bio molecules by the application of high pressures. The main effect on protein is the denaturation, because the covalent bonds are not affected; however hydrogen bonding, hydrophobic and intermolecular interactions are modified or destroyed. 1 High pressure can modify the activity of some enzymes. If this is done the proteolysis and lipolysis could be more or less intense and the content of free amino acids and fatty acids will be different. This could be related to the bioavailability of these compounds. Low pressures (100 MPa) have been shown to activate some enzymes (monomeric enzymes). Higher pressures induce loss of the enzyme activity. However some enzymes are very stable (ex. Lipase ~ 600 - 1000 MPa). Lipoxygenase is less stable, and there is little information about the effects on antioxidant enzymes. Other important issue is the influence of high pressure on oxidation susceptibility. This could modify the composition of lipids if the degree of the oxidation would have been higher or lower than in the traditional product. Pressure produces the damage of cell membranes favouring the contact between substrates and enzymes, exposure to oxidation of membrane fatty acids and loos of the efficiency of vitamin E. These effects can also affect to protein oxidation. In this study different compounds were analysed to establish the differences between non-treated and high-pressure treated products.

Impact of genetic SLC28 transporter and ITPA variants on ribavirin 21 serum level, hemoglobin drop and therapeutic response in patients with HCV infection

Background: T reatment o f chronic hepatitis C i s evolving, a nd direct acting antivirals ( DAAs) are now a dded to p egylated interferon-α ( Peg- INF-α) and ribavirin (RBV) for the treatment o f hepatitis C v irus ( HCV) genotype 1 infection. DAAs c ause d ifferent side effects and can even worsen RBV induced hemolytic anemia. T herefore, identifying host genetic d eterminants of R BV bioavailability and therapeutic e fficacy will remain crucial for individualized treatment. Recent d ata showed associations between R BV induced h emolytic anemia and genetic polymorphisms o f concentrative nucleoside transporters s uch as C NT3 (SLC28A3) and i nosine t riphosphatase (ITPA). T o analyze t he association of genetic variants of SLC28 transporters and ITPA with RBV induced hemolytic anemia and treatment o utcome. Methods: I n our study, 173 patients f rom t he S wiss Hepatitis C C ohort Study and 2 2 patients from Swiss Association for the Study of the Liver study 24 (61% HCV g enotype 1, 3 9% genotypes 2 o r 3) were analyzed for SLC28A2 single nucleotide p olymorphism (SNP) rs11854484, SLC28A3 rs56350726 and SLC28A3 rs10868138 as well as ITPA SNPs rs1127354 and rs7270101. RBV serum levels during treatment were measured in 49 patients. Results: SLC28A2 r s11854484 genotype TT was associated with significantly higher dosage- and body weight-adjusted RBV levels as compared to genotypes TC and CC (p=0.04 and p=0.02 at weeks 4 and 8, respectively). ITPA SNPs rs1127354 and rs7270101 were associated with h emolytic a nemia both in genotype as w ell as i n allelic a nalyses. SLC28A3 rs56350726 genotype TT (vs. AT/AA, RR=2.1; 95% CI 1.1-4.1) as well as the T allele (vs. A; RR=1.8, 95% CI 1.1-3.2) were associated with increased SVR rates. The combined analysis of overall ITPA activity and SLC28 v ariants together revealed n o significant a dditive effects on either treatment-related anemia or SVR. Conclusions: T he newly identified association between RBV serum levels a nd SLC28A2 rs11854484 genotype as well as the replicated association of ITPA and SLC28A3 g enetic p olymorphisms w ith RBV induced hemolytic anemia and treatment r esponse underpin the need for further studies on host genetic d eterminants of R BV bioavailability and therapeutic e fficacy f or individualized treatment of chronic hepatitis C.

Occurrence and bioaccumulation study of PCDD and PCDF from mineral feed additives

Occurrence of polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and polychlorinated dibenzofurans (PCDFs) was evaluated in sepiolite as a widely employed binder and anti-caking agent for animal feed. Also, naturally contaminated kaolinitic clay was used for comparative purposes. Since sepiolite shows remarkable adsorption properties, particular interest was paid to the extraction steps as they become critical for the final determination of these pollutants in such matrixes. Furthermore, classical Soxhlet extraction using different extracting strategies as well as acid treatment were carried out with simultaneous liquid-liquid extraction. Results obtained depended on the extraction procedure applied. Acid treatment or Soxhlet extraction using a mixture of toluene:ethanol as solvent allowed to reach the minimum requirements of recovery rates. However, Soxhlet extraction using a mixture cyclohexane:toluene as extracting solvent did not allow to comply with minimum specifications for recovery. Significant differences were obtained in TEQ units when acid treatment was applied in comparison to Soxhlet extraction. This fact can be explained because the use of drastic acid conditions allows removing strongly adsorbed analytes which can be uniquely extracted after a total destruction of the crystalline structure of sepiolite. On the contrary, Soxhlet extraction was not able to destroy the structure of sepiolite and as a consequence the PCDDs/Fs were strongly adsorbed in the internal structure of the mineral. From biological point of view the availability of these toxicants constitutes a critical aspect playing an important role in the final decision choosing particular analytical procedures. Then, acid conditions in the digestive tract should be taken into account. In this scenario, a bioaccumulation study was conducted to evaluate the transference of PCDDs/PCDFs from the sepiolite into the animal tissues when fed with feed containing sepiolite. To this end, chickens were used as a model to examine the bioavailability of PCDDs/PCDFs. Four groups of chickens were exposed through their diet to a control feed, feed with 3% w/w sepiolite as additive, feed contaminated with PCDDs/PCDFs at concentration around 2.8 pg WHO-TEQ/g and feed with 2% of a contaminated kaolinitic clay (460 pg TEQ/g mineral). Livers of the four studied groups were analyzed throughout the exposure period. Results of this trial showed that the performance of broilers was not affected by the presence of dioxins at levels tested, and chickens did not show any abnormal behaviour. Dioxins intentionally added to the diet were absorbed and accumulated in the liver in a significant manner, whereas the PCDDs/Fs from sepiolite were not available for chickens since livers from broilers fed 3% sepiolite presented similar WHO-TEQ values than those from broilers fed control diet.

Challenging recommended oral and intravenous voriconazole doses for improved efficacy and safety: population pharmacokinetics-based analysis of adult patients with invasive fungal infections.

BACKGROUND: Recommended oral voriconazole (VRC) doses are lower than intravenous doses. Because plasma concentrations impact efficacy and safety of therapy, optimizing individual drug exposure may improve these outcomes. METHODS: A population pharmacokinetic analysis (NONMEM) was performed on 505 plasma concentration measurements involving 55 patients with invasive mycoses who received recommended VRC doses. RESULTS: A 1-compartment model with first-order absorption and elimination best fitted the data. VRC clearance was 5.2 L/h, the volume of distribution was 92 L, the absorption rate constant was 1.1 hour(-1), and oral bioavailability was 0.63. Severe cholestasis decreased VRC elimination by 52%. A large interpatient variability was observed on clearance (coefficient of variation [CV], 40%) and bioavailability (CV 84%), and an interoccasion variability was observed on bioavailability (CV, 93%). Lack of response to therapy occurred in 12 of 55 patients (22%), and grade 3 neurotoxicity occurred in 5 of 55 patients (9%). A logistic multivariate regression analysis revealed an independent association between VRC trough concentrations and probability of response or neurotoxicity by identifying a therapeutic range of 1.5 mg/L (>85% probability of response) to 4.5 mg/L (<15% probability of neurotoxicity). Population-based simulations with the recommended 200 mg oral or 300 mg intravenous twice-daily regimens predicted probabilities of 49% and 87%, respectively, for achievement of 1.5 mg/L and of 8% and 37%, respectively, for achievement of 4.5 mg/L. With 300-400 mg twice-daily oral doses and 200-300 mg twice-daily intravenous doses, the predicted probabilities of achieving the lower target concentration were 68%-78% for the oral regimen and 70%-87% for the intravenous regimen, and the predicted probabilities of achieving the upper target concentration were 19%-29% for the oral regimen and 18%-37% for the intravenous regimen. CONCLUSIONS: Higher oral than intravenous VRC doses, followed by individualized adjustments based on measured plasma concentrations, improve achievement of the therapeutic target that maximizes the probability of therapeutic response and minimizes the probability of neurotoxicity. These findings challenge dose recommendations for VRC.

Basic biochemical investigations as rationale for the design of original antimalarial drugs. An example of phospholipid metabolism

The future of antimalarial chemotherapy is particulary alarming in view of the spread of parasite cross-resistances to drugs that are not even structurally related. Only the availability of new pharmacological models will make it possible to select molecules with novel mechanisms of action, thus delaving resistance and allowing the development of new chemotherapeutic strategies. We reached this objective in mice. Our approach is hunged on fundamental and applied research begun in 1980 to investigate to phospholipid (PL) metabolism of intraerythrocytic Plasmodium. This metabolism is abundant, specific and indispensable for the production of Plasmodium membranes. Any drug to interfere with this metabolism blocks parasitic development. The most effective interference yet found involves blockage of the choline transporter, which supplies Plasmodium with choline for the synthesis of phosphatidylcholine, its major PL, this is a limiting step in the pathway. The drug sensitivity thereshold is much lower for the parasite, which is more dependent on this metabolism than host cells. The compounds show in vitro activity against P. falciparum at 1 to 10 nM. They show a very low toxicity against a lymphblastoid cell line, demonstrating a total abscence of correlation between growth inhibition of parasites and lymphoblastoid cells. They show antimalarial activity in vivo, in the P. berghei or P. chabaudi/mouse system, at doses 20-to 100-fold lower than their in acute toxicity limit. The bioavailability of a radiolabeled form of the product seemed to be advantageous (slow blood clearance and no significant concentration in tissues). Lastly, the compounds are inexpensive to produce. They are stable and water-soluble.

Colloidal systems for the delivery of cyclosporin A to the anterior segment of the eye.

Due to the eye's specific anatomical and physiological conformation, the treatment of eye diseases is a real challenge for pharmaceutical therapy. The presence of efficient protective barriers (i.e., the conjunctival and corneal membranes) and protective mechanisms (i.e., blinking and nasolachrymal drainage) makes this organ particularly impervious to local drug therapy. To overcome these issues, numerous strategies have been envisioned using pharmaceutical technology. Many formulations currently on the market or still under development are emulsions or colloidal systems intended to enhance precorneal residence time and corneal penetration, causing a consequent increase in drug bioavailability after instillation. After a review of some recent developments in the field of cyclosporin A formulations for the eye, a novel micellar formulation of cyclosporine A based on a diblock methoxy-poly(ethylene glycol)-hexysubstituted poly(lactides) (MPEG-hexPLA) is described.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Evaluation of oral versus intravenous dose of vinorelbine to achieve equivalent blood exposures in patients with solid tumours.

Patient's preference is for oral chemotherapy when both oral and i.v. are available, provided that efficacy is equivalent. Reliable switch from oral to i.v. is possible if correspondence between respective doses has been established. Vinorelbine oral was developed as a line extension of VRL i.v. on the basis that similar AUCs result in similar activities. From a first crossover study on 24 patients receiving VRL 25 mg/m2 i.v. and 80 mg/m2 oral data extrapolation concluded on AUCs bioequivalence between Vinorelbine 30 mg/m2 i.v. and 80 mg/m2 oral. A new trial was performed to support this calculation. In a crossover design study on patients (PS 0-1) with advanced solid tumours (44% breast carcinoma), VRL was administered (30 mg/m2 i.v., 80 mg/m2 oral) with a standard meal and 5-HT3 antagonists, at 2 weeks interval. Pharmacokinetics was performed over 168 h and VRL was measured by LC-MS/MS. Statistics included bioequivalence tests. Forty-eight patients were evaluable for PK: median age 58 years (25-71), PS0/PS1: 20/28, M/F: 11/37. Mean AUCs were 1,230 +/- 290 and 1,216 +/- 521 ng/ml for i.v. and oral, respectively. The confidence interval of the AUC ratio (0.83-1.03) was within the required regulatory range (0.8-1.25) and proved the bioequivalence between the two doses. The absolute bioavailability was 37.8 +/- 16.0%, and close to the value from the first study (40%). Patient tolerability was globally comparable between both forms with no significant difference on either haematological or non-haematological toxicities (grade 3-4). This new study, conducted on a larger population, confirmed the reliable dose correspondence previously established between vinorelbine 80 mg/m2 oral and 30 mg/m2 i.v.

Dibenzofuran degradation by Sphingomonas wittichii RW1 under environmental stresses

Sphingomonas wittichii is a gram-negative Alpha-proteobacterium, capable of degrading xenobiotic compounds such as dibenzofuran (DBF), dibenzo-p-dioxin, carbazole, 2-hydroxybiphenyl or nitro diphenyl ether herbicides. The metabolism of strain RW1 has been the subject of previous studies and a number of genes involved in DBF degradation have been characterized. It is known that RW1 posseses a unique initial DBF dioxygenase (encoded by the dxnAl gene) that catalyzes the first step in the degradation pathway. None of the organisms known to be able to degrade DBF have a similar dioxygenase, the closest match being the DBF dioxygenase from Rhodococcus sp. with an overall amino acid similarity of 45%. Genes participating in the conversion of the metabolite salicylate via the ortho-cleavage pathway to TCA cycle intermediates were identified as well. Apart from this scarce information, however, there is a lack of global knowledge on the genes that are involved in DBF degradation by strain RW1 and the influence of environmental stresses on DBF-dependent global gene expression. A global analysis is necessary, because it may help to better understand the behaviour of the strain under field conditions and suggest improvements for the current bioaugmentation practice. Chapter 2 describes the results of whole-genome analysis to characterize the genes involved in DBF degradation by RW1. Micro-array analysis allowed us to detect differences in gene transcription when strain RW1 was exposed to DBF. This was complemented by ultra-high throughput sequencing of mutants no longer capable of growing on salicylate and DBF. Some of the genes of the ortho-cleavage pathway were induced 2 to 4 times in the presence of DBF, as well as the initial DBF dioxygenase. However two gene clusters, named 4925 and 5102 were induced up to 19 times in response to DBF induction. The cluster 4925 is putatively participating in a meta-cleavage pathway while the cluster 5102 might be part of a gentisate pathway. The three pathways, ortho-cleavage, meta-cleavage and gentisate pathway seem to be active in parallel when strain RW1 is exposed to DBF, presenting evidence for a redundancy of genes for DBF degradation in the genome of RW1. Chapter 3 focuses on exploiting genetic tools to construct bioreporters representative for DBF degradation in RW1. A set of basic tools for genetic manipulation in Sphingomonas wittichii RW1 was tested and optimized. Both plasmids and mini-transposons were evaluated for their ability to be maintained in RW1 with or without antibiotic selection pressure, and for their ability to lead to fluorescent protein expression in strain RW1 from a constitutive promoter. Putative promoter regions of three of the previously found DBF-induced genes (Swit_4925, Swit_5102 and Swit_4897-dxnAl) were then used to construct eg/^-bioreporters in RW1. Chapter 4 describes the use of the constructed RW1-based bioreporter strains for examining the expression of the DBF degradation pathway genes under microcosm conditions. The bioreporter strains were first exposed to different carbon sources in liquid culture to calibrate the egfp induction. Contrary to our expectations from micro-array analysis only the construct with the promoter from gene cluster 4925 responded to DBF, whereas the other two constructs did not show specific induction with DBF. The response from the bioreporters was subsequently tested for sensitivity to water stress, given that this could have an important impact in soils. Exposure to liquid cultures with decreasing water potential, achieved by NaCl or PEG addition to the growth media, showed that eGFP expression in RW1 from the promoter regions 4925 and 5102 was not directly influenced by water stress, but only through an overall reduction in growth rate. In contrast, expression of eGFP from the dxnAl or an uspA promoter was also directly dependent on the extent of water stress. The RW1 with the 4925 construct was subsequently used in soil microcosms to evaluate DBF bioavailability to the cells in presence or absence of native microbiota or other contaminated material. We found that RW1 could grow on DBF added to soil, but bioreporter expression suggested that competition with native microbiota for DBF intermediates may limit its ability to proliferate to a maximum. Chapter 5 describes the results from the experiments carried out to more specifically detect genes of RW1 that might be implicated in water stress resistance. Hereto we created transposon mutagenesis libraries in RW1, either with a classical mini-Tn5 or with a variant that would express egfp when the transposon would insert in a gene induced under water stress. Classical mutant libraries were screened by replica plating under high and low water stress conditions (achieved by adding NaCl to the agar medium). In addition, we screened for smaller microcolonies formed by mutants in agarose beads that could be analized with flow cytometry. A number of mutants impaired to grow on NaCl-supplemented media were recovered and the transposon insertion sites sequenced. In a second procedure we screened by flow cytometry for mutants with a higher eGFP production after exposure to growth medium with higher NaCl concentrations. Mutants from both libraries rarely overlapped. Discovered gene functions of the transposon insertions pointed to compatible solute synthesis (glutamate and proline), cell membrane synthesis and modification of cell membrane composition. The results obtained in the present study give us a more complete picture of the mechanisms of DBF degradation by S. wittichii RW1, how it reacts to different DBF availability and how the DBF catabolic activity may be affected by the conditions found in contaminated environments. - Sphingomonas wittichii est une alpha-protéobactérie gram-négative, capable de dégrader des composés xénobiotiques tels que le dibenzofurane (DBF), la dibenzo-p-dioxine, le carbazole, le 2-hydroxybiphényle ou les herbicides dérivés du nitro-diphényléther. Le métabolisme de la souche RW1 a fait l'objet d'études antérieures et un certain nombre de gènes impliqués dans la dégradation du DBF ont été caractérisés. Il est connu que RW1 possède une unique dioxygénase DBF initiale (codée par le gène dxnAl) qui catalyse la première étape de la voie de dégradation. Aucun des organismes connus pour être capables de dégrader le DBF n'a de dioxygénase similaire. L'enzyme la plus proche étant la DBF dioxygénase de Rhodococcus sp. avec 45% d'acides aminés conservés. Les gènes qui participent à la transformation du salicylate en métabolites intermédiaires du cycle de Krebs par la voie ort/io-cleavage ont aussi été identifiés. Outre ces informations lacunaires, il y a un manque de connaissances sur l'ensemble des gènes impliqués dans la dégradation du DBF par la souche RW1 ainsi que l'effet des stress environnementaux sur l'expression génétique globale, en présence du DBF. Une analyse globale est nécessaire, car elle peut aider à mieux comprendre le comportement de la souche dans les conditions de terrain et de proposer des améliorations pour l'utilisation de la bio-augmentation comme technique de bio-remédiation. Le chapitre 2 décrit les résultats de l'analyse du génome pour caractériser les gènes impliqués dans la dégradation du DBF par RW1. Une analyse de micro-arrays nous a permis de détecter des différences dans la transcription des gènes lorsque la souche RW1 a été exposée au DBF. L'analyse a été complétée par le criblage à ultra-haut débit de mutants qui n'étaient plus capables de croître avec le salicylate ou le DBF comme seule source de carbone. Certains des gènes de la voie ortho-cleavage, dont la DBF dioxygénase initiale, ont xî été induits 2 à 4 fois, en présence du DBF. Cependant, deux groupes de gènes, nommés 4925 et 5102 ont été induits jusqu'à 19 fois en réponse au DBF. Le cluster 4925 participe probablement dans une voie de meta-cleavage tandis que le cluster 5102 pourrait faire partie d'une voie du gentisate. Les trois voies, ortho-cleavage, meta-cleavage et la voie du gentisate semblent être activées en parallèle lorsque la souche RW1 est exposée au DBF, ce qui représente une redondance de voies pour la dégradation du DBF dans le génome de RW1. Le chapitre 3 se concentre sur l'exploitation des outils génétiques pour la construction de biorapporteurs de la dégradation du DBF par RW1. Un ensemble d'outils de base pour la manipulation génétique dans Sphingomonas wittichii RW1 a été testé et optimisé. Deux plasmides et mini-transposons ont été évalués pour leur capacité à être maintenu dans RW1 avec ou sans pression de sélection par des antibiotiques, et pour leur capacité à exprimer la protéine fluorescente verte (eGFP) dans la souche RW1. Les trois promoteurs des gènes Swit_4925, Swit_5102 et Swit_4897 (dxnAl), induits en réponse au DBF, ont ensuite été utilisés pour construire des biorapporteurs dans RW1. Le chapitre 4 décrit l'utilisation des souches biorapportrices construites pour l'analyse de l'expression des gènes de la voie de dégradation du DBF dans des microcosmes avec différents types de sols. Les souches biorapportrices ont d'abord été exposées à différentes sources de carbone en cultures liquides afin de calibrer l'induction de la eGFP. La construction avec le promoteur du gène 4925 a permis une réponse au DBF. Mais contrairement à nos attentes, basées sur les résultats de l'analyse des micro-arrays, les deux autres constructions n'ont pas montré d'induction spécifique au DBF. La réponse des biorapporteurs a ensuite été testée pour la sensibilité au stress hydrique, étant donné que cela pourrait avoir un impact important dans les microcosmes. La diminution du potentiel hydrique en culture liquide est obtenue par addition de NaCl ou de PEG au milieu de croissance. Nous avons montré que l'expression de la eGFP contrôlée par les promoteurs 4925 et 5102 n'était pas directement influencée par le stress hydrique, mais seulement par une réduction globale des taux de croissance. En revanche, l'expression de la eGFP dépendante des promoteurs dxnAl et uspA était aussi directement dépendante de l'ampleur du stress hydrique. La souche avec la construction 4925 a été utilisée par la suite dans des microcosmes avec différents types de sols pour évaluer la biodisponibilité du DBF en présence ou absence des microbes indigènes et d'autres composés contaminants. Nous avons constaté que RW1 pouvait se développer si le DBF a été ajouté au sol, mais l'expression de la eGFP par le biorapporteur suggère que la compétition avec la microbiota indigène pour les métabolites intermédiaires du DBF peut limiter sa capacité à proliférer de manière optimale. Le chapitre 5 décrit les résultats des expériences réalisées afin de détecter spécifiquement les gènes de RW1 qui pourraient être impliquées dans la résistance au stress hydrique. Ici on a crée des bibliothèques de mutants de RW1 par transposon, soit avec un mini-Tn5 classique ou avec une variante qui exprime la eGFP lorsque le transposon s'insère dans un gène induit par le stress hydrique. Les bibliothèques de mutants ont été criblées par la méthode classique de repiquage sur boîtes, dans des conditions de stress hydrique élevé (obtenu par l'addition de NaCl dans les boîtes). En outre, nous avons criblé des micro¬colonies dans des billes d'agarose qui ont pu être analysées par cytométrie de flux. Un certain nombre de mutants déficients à croître sur des milieux supplémentés avec du NaCl ont été isolés et les sites d'insertion du transposon séquencés. Dans une deuxième procédure nous avons criblé par cytométrie de flux des mutants avec une production de eGFP supérieure, après exposition à un milieu de croissance avec une concentration élevée de NaCl. Les mutants obtenus dans les deux bibliothèques n'étaient pas similaires. Les fonctions des gènes où se trouvent les insertions de transposons sont impliqués dans la synthèse de solutés compatibles (glutamate et de la proline), dans la synthèse de la membrane cellulaire et dans la modification de la composition de la membrane cellulaire. Les résultats obtenus dans la présente étude nous donnent une image plus complète des mécanismes de dégradation du DBF par S. wittichii RW1, comment cette souche réagit à la disponibilité du DBF et comment l'activité catabolique peut être affectée par les conditions rencontrées dans des environnements contaminés.

Effects of grapefruit juice on the pharmacokinetics of the enantiomers of methadone

BACKGROUND AND OBJECTIVES: Cytochrome P450 (CYP) 3A4 is the main CYP isozyme involved in methadone metabolism. We investigated the influence of grapefruit juice, which contains inhibitors of intestinal CYP3A, on the steady-state pharmacokinetics of methadone. METHODS: For 5 days, 8 patients undergoing methadone maintenance treatment received 200 mL water or grapefruit juice 30 minutes before and again together with their daily dose of methadone. Blood sampling for R-, S-, and R,S-methadone plasma determination was performed over a 24-hour period. CYP3A activity was determined by measuring the plasma 1'-hydroxymidazolam/midazolam ratio. RESULTS: A decrease in the midazolam ratio was measured in all patients after grapefruit juice (mean +/- SD before grapefruit juice, 9.3 +/- 5.9; mean +/- SD after grapefruit juice, 3.9 +/- 1.2; P <.05). Grapefruit juice led to a mean 17% increase in the area under the curve extrapolated to 24 hours for both enantiomers of methadone (range, 3% to 29% [P <.005]; range, -4% to 37% [P <.05]; and range, 1% to 32% [P <.01]; for R-, S-, and R,S-methadone, respectively). A similar increase in peak level and decrease in apparent clearance were measured with grapefruit juice, whereas time to peak level, terminal half-life, and apparent volume during the terminal phase of R-, S-, and R,S-methadone were not affected by grapefruit juice. No symptom of overmedication was either detected by the clinical staff or reported by the patients. CONCLUSIONS: Grapefruit juice administration is associated with a modest increase in methadone bioavailability, which is not expected to endanger patients. However, it cannot be excluded that a much stronger effect may occur in some patients, and thus grapefruit juice intake is not recommended during methadone maintenance treatment, in particular in patients initiating such a treatment.

Impending status epilepticus and anxiety in a pregnant woman treated with levetiracetam.

Levetiracetam (LEV) has been considered to undergo no significant change in bioavailability during pregnancy; however, it was recently demonstrated to display modifications leading to a drop in its serum level. We describe a patient who displayed impending status epilepticus following a fall in her LEV level during the first trimester. The oral LEV dosage was increased, and phenytoin and benzodiazepines were transiently prescribed. She experienced severe anxiety and an unbearable fear over the deleterious consequences for her baby despite repeated, reassuring explanations. Her anxiety was so strong that she aborted electively shortly after leaving the hospital. This observation emphasizes the need for LEV level monitoring during pregnancy to prevent unexpected seizure relapses. The rapid increase in levetiracetam dosage in parallel with the loss of seizure control is suspected of facilitating the induction of significant psychiatric changes.

Population pharmacokinetic modelling and evaluation of different dosage regimens for darunavir and ritonavir in HIV-infected individuals.

OBJECTIVES: Darunavir is a protease inhibitor that is administered with low-dose ritonavir to enhance its bioavailability. It is prescribed at standard dosage regimens of 600/100 mg twice daily in treatment-experienced patients and 800/100 mg once daily in naive patients. A population pharmacokinetic approach was used to characterize the pharmacokinetics of both drugs and their interaction in a cohort of unselected patients and to compare darunavir exposure expected under alternative dosage regimens. METHODS: The study population included 105 HIV-infected individuals who provided darunavir and ritonavir plasma concentrations. Firstly, a population pharmacokinetic analysis for darunavir and ritonavir was conducted, with inclusion of patients' demographic, clinical and genetic characteristics as potential covariates (NONMEM(®)). Then, the interaction between darunavir and ritonavir was studied while incorporating levels of both drugs into different inhibitory models. Finally, model-based simulations were performed to compare trough concentrations (Cmin) between the recommended dosage regimen and alternative combinations of darunavir and ritonavir. RESULTS: A one-compartment model with first-order absorption adequately characterized darunavir and ritonavir pharmacokinetics. The between-subject variability in both compounds was important [coefficient of variation (CV%) 34% and 47% for darunavir and ritonavir clearance, respectively]. Lopinavir and ritonavir exposure (AUC) affected darunavir clearance, while body weight and darunavir AUC influenced ritonavir elimination. None of the tested genetic variants showed any influence on darunavir or ritonavir pharmacokinetics. The simulations predicted darunavir Cmin much higher than the IC50 thresholds for wild-type and protease inhibitor-resistant HIV-1 strains (55 and 550 ng/mL, respectively) under standard dosing in >98% of experienced and naive patients. Alternative regimens of darunavir/ritonavir 1200/100 or 1200/200 mg once daily also had predicted adequate Cmin (>550 ng/mL) in 84% and 93% of patients, respectively. Reduction of darunavir/ritonavir dosage to 600/50 mg twice daily led to a 23% reduction in average Cmin, still with only 3.8% of patients having concentrations below the IC50 for resistant strains. CONCLUSIONS: The important variability in darunavir and ritonavir pharmacokinetics is poorly explained by clinical covariates and genetic influences. In experienced patients, treatment simplification strategies guided by drug level measurements and adherence monitoring could be proposed.

Population pharmacokinetics and clinical response for artemether-lumefantrine in pregnant and nonpregnant women with uncomplicated Plasmodium falciparum malaria in Tanzania.

Artemether-lumefantrine (AL) is the first-line treatment for uncomplicated malaria in the second and third trimesters of pregnancy. Its efficacy during pregnancy has recently been challenged due to altered pharmacokinetic (PK) properties in this vulnerable group. The aim of this study was to determine the PK profile of AL in pregnant and nonpregnant women and assess their therapeutic outcome. Thirty-three pregnant women and 22 nonpregnant women with malaria were treated with AL (80/480 mg) twice daily for 3 days. All patients provided five venous plasma samples for drug quantification at random times over 7 days. Inter- and intraindividual variability was assessed, and the effects of covariates were quantified using a nonlinear mixed-effects modeling approach (NONMEM). A one-compartment model with first-order absorption and elimination with linear metabolism from drug to metabolite fitted the data best for both arthemether (AM) and lumefantrine (LF) and their metabolites. Pregnancy status and diarrhea showed a significant influence on LF PK. The relative bioavailability of lumefantrine and its metabolism rate into desmethyl-lumefantrine were, respectively, 34% lower and 78% higher in pregnant women than in nonpregnant patients. The overall PCR-uncorrected treatment failure rates were 18% in pregnant women and 5% in nonpregnant women (odds ratio [OR] = 4.04; P value of 0.22). A high median day 7 lumefantrine concentration was significantly associated with adequate clinical and parasitological response (P = 0.03). The observed reduction in the relative bioavailability of lumefantrine in pregnant women may explain the higher treatment failure in this group, mostly due to lower posttreatment prophylaxis. Hence, a modified treatment regimen of malaria in pregnancy should be considered.

Amniotic fluid insulin-like growth factor binding protein 3 concentration as early indicator of fetal growth restriction.

OBJECTIVE: Insulin-like growth factor-I (IGF-I) is an important regulator of fetal growth and its bioavailability depends on insulin-like growth factor binding proteins (IGFBPs). Genes coding for IGF-I and IGFBP3 are polymorphic. We hypothesized that either amniotic fluid protein concentration at the beginning of the second trimester or genotype of one of these two genes could be predictive of abnormal fetal growth. STUDY DESIGN: Amniotic fluid samples (14-18 weeks of pregnancy) from 123 patients with appropriate for gestational age (AGA) fetuses, 39 patients with small for gestational age (SGA) fetuses and 34 patients with large for gestational age (LGA) were analyzed. Protein concentrations were evaluated by ELISA and gene polymorphisms by PCR. RESULTS: Amniotic fluid IGFBP3 concentrations were significantly higher in SGA compared to AGA group (P=0.030), and this was even more significant when adjusted to gestational age at the time of amniocentesis and other covariates (ANCOVA analysis: P=0.009). Genotypic distribution of IGF-I variable number of tandem repeats (VNTR) polymorphism was significantly different in SGA compared to AGA group (P=0.029). 19CA/20CA genotype frequency was threefold decreased in SGA compared to AGA group and the risk of SGA occurrence of this genotype was decreased accordingly: OR=0.289, 95%CI=0.1-0.9, P=0.032. Genotype distribution of IGFBP3(A-202C) polymorphism was similar in all three groups. CONCLUSIONS: High IGFBP3 concentrations in amniotic fluid at the beginning of the second trimester are associated with increased risks of SGA while 19CA/20CA genotype at IGF-I VNTR polymorphism is associated with reduced risks of SGA. Neither IGFBP3 concentrations, nor IGF-I/IGFBP3 polymorphisms are associated with modified risks of LGA.