CaMKIIdelta overexpression in hypertrophy and heart failure: cellular consequences for excitation-contraction coupling

Ca/calmodulin-dependent protein kinase IIdelta (CaMKIIdelta) is the predominant isoform in the heart. During excitation-contraction coupling (ECC) CaMKII phosphorylates several Ca-handling proteins including ryanodine receptors (RyR), phospholamban, and L-type Ca channels. CaMKII expression and activity have been shown to correlate positively with impaired ejection fraction in the myocardium of patients with heart failure and CaMKII has been proposed to be a possible compensatory mechanism to keep hearts from complete failure. However, in addition to these acute effects on ECC, CaMKII was shown to be involved in hypertrophic signaling, termed excitation-transcription coupling (ETC). Thus, animal models have shown that overexpression of nuclear isoform CaMKIIdeltaB can induce myocyte hypertrophy. Recent study from our laboratory has suggested that transgenic overexpression of the cytosolic isoform CaMKIIdeltaC in mice causes severe heart failure with altered intracellular Ca handling and protein expression leading to reduced sarcoplasmic reticulum (SR) Ca content. Interestingly, the frequency of diastolic spontaneous SR Ca release events (or opening of RyR) was greatly enhanced, demonstrating increased diastolic SR Ca leak. This was attributed to increased CaMKII-dependent RyR phosphorylation, resulting in increased and prolonged openings of RyR since Ca spark frequency could be reduced back to normal levels by CaMKII inhibition. This review focuses on acute and chronic effects of CaMKII in ECC and ETC. In summary, CaMKII overexpression can lead to heart failure and CaMKII-dependent RyR hyperphosphorylation seems to be a novel and important mechanism in ECC due to SR Ca leak which may be important in the pathogenesis of heart failure.

Performance assessment of the single photon emission microscope: high spatial resolution SPECT imaging of small animal organs

The single photon emission microscope (SPEM) is an instrument developed to obtain high spatial resolution single photon emission computed tomography (SPECT) images of small structures inside the mouse brain. SPEM consists of two independent imaging devices, which combine a multipinhole collimator, a high-resolution, thallium-doped cesium iodide [CsI(Tl)] columnar scintillator, a demagnifying/intensifier tube, and an electron-multiplying charge-coupling device (CCD). Collimators have 300- and 450-µm diameter pinholes on tungsten slabs, in hexagonal arrays of 19 and 7 holes. Projection data are acquired in a photon-counting strategy, where CCD frames are stored at 50 frames per second, with a radius of rotation of 35 mm and magnification factor of one. The image reconstruction software tool is based on the maximum likelihood algorithm. Our aim was to evaluate the spatial resolution and sensitivity attainable with the seven-pinhole imaging device, together with the linearity for quantification on the tomographic images, and to test the instrument in obtaining tomographic images of different mouse organs. A spatial resolution better than 500 µm and a sensitivity of 21.6 counts·s-1·MBq-1 were reached, as well as a correlation coefficient between activity and intensity better than 0.99, when imaging 99mTc sources. Images of the thyroid, heart, lungs, and bones of mice were registered using 99mTc-labeled radiopharmaceuticals in times appropriate for routine preclinical experimentation of <1 h per projection data set. Detailed experimental protocols and images of the aforementioned organs are shown. We plan to extend the instrument's field of view to fix larger animals and to combine data from both detectors to reduce the acquisition time or applied activity.

Phospha-adamantanes as ligands for palladium-catalyzed cross-coupling reactions

New and robust methodologies have been designed for palladium-catalyzed crosscoupling reactions involving·a novel·class oftertiary phosphine ligand incorporating a phospha-adamantane framework. It has been realized that bulky, electron-rich phosphines, when used as ligands for palladium, allow for cross-coupling reactions involving even the less reactive aryl halide substrates with a variety of coupling partners. In an effort to design new ligands suitable for carrying out cross-coupling transformations, the secondary phosphine, 1,3,5,7-tetramethyl-2,4,8-trioxa-6phosphaadamantane was converted into a number of tertiary phosphine derivatives. The ability of these tertiary phosphaadamantanes to act as effective ligands in the palladiumcatalyzed Suzuki cross-coupling was examined. 1,3,5,7-Tetramethyl-6-phenyl-2,4,8trioxa- 6-phosphaadamantane (PA-Ph) used in combination with Pdz(dba)3permitted the reaction of an array of aryl iodides, bromides and chlorides with a variety arylboronic acids to give biaryls in good to excellent yields. Subsequently, palladium complexes of PA-Ph were prepared and isolated in high yields as air stable palladium bisphosphine complexes. Two different kinds of crystals were isolated and upon characterization revealed two complexes, Pd(PA-Ph)z.dba and Pd(PA-Ph)zOz. Preliminary screening for their catalytic activity indicated that the former is more reactive than the latter. Pd(PAPh) z.dba was applied as the catalyst for Sonogashira cross-coupling reactions of aryl iodides and bromides and in the reactions of aryl bromides and chlorides with ketones to give a-arylated ketones at mild temperatures in high yields.

Phospha-adamantane ligands and phosphorous ionic liquids for palladium-catalyzed cross-coupling reactions /

New and robust methodologies have been designed for palladiumcatalyzed cross-coupling reactions involving a library of novel tertiary phosphine ligands incorporating a phospha-adamantane framework. The secondary phosphine, l,3,5,7-tetramethyl-2,4,8-trioxa-6-phospha-adamantane was converted into a small library of tertiary phosphine derivatives and the ability of these tertiary phosphaadamantanes to act as effective ligands in the palladium-catalyzed amination reaction and p-alkyl-Suzuki cross-coupling was examined. l,3,5,7-Tetramethyl-6- phenyl-2,4,8-trioxa-6-phosphaadamantane (PA-Ph) used in combination with Pd2(dba)3 CHCI3 facilitated the reaction of an array of aryl iodides, bromides and chlorides with a variety secondary and primary amines to give tertiary and secondary amines respectively in good to excellent yields. 8-(2,4-Dimethoxyphenyl)- l,3,5,7-tetramethyl-2,4,6-trioxa-8-phospha-tricyclo[3.3.1.1*3,7*]decane used in combination with Pd(0Ac)2 permitted the reaction of an array of alkyl iodides, and bromides with a variety aryl boronic acids and alkyl 9-BBN compounds in good to excellent yields. Subsequent to this work, the use of phosphorous based ionic liquids, specifically tetradecyltrihexylphosphonium chloride (THPC), in the Heck reaction provided good to excellent yields in the coupling of aryl iodides and bromides with a variety of olefins.

Étude du comportement électromécanique du ventricule gauche canin sous différents modes de stimulation

La thérapie de resynchronisation cardiaque (CRT) est un traitement qui diminue la mortalité et améliore la qualité de vie des patients atteints d’insuffisance cardiaque et présentant un dyssynchronisme de la contraction ventriculaire gauche. Malgré le succès de cette thérapie, plus de 30% des patients ne présentent pas l’amélioration désirée. Plusieurs études portant sur le synchronisme électrique ou mécanique de la contraction ont été effectuées mais peu d’entres elles se sont attardées sur le couplage électromécanique à l'échelle macroscopique. Ce projet a comme objectif d’observer le comportement électromécanique des ventricules canins en présence d’un resynchronisateur cardiaque. Un logiciel a été développé pour permettre l’analyse des informations provenant de la cartographie endocardique sans contact et de la ventriculographie isotopique tomographique chez 12 sujets canins insuffisants. Pour observer la réponse mécanique suite à l’activation électrique, nous avons premièrement recalé les surfaces issues des 2 modalités. Ensuite, nous avons défini les limites du cycle cardiaque, analysé les signaux électriques et les courbes de déplacement de la paroi endocardique. Le début de la contraction est défini par un déplacement radial de 10% vers le centre du ventricule. Les résultats démontrent que la durée d’activation du ventricule gauche et la largeur du QRS augmentent en présence d’une stimulation externe et que les délais électromécaniques sont indépendants dans les modes de stimulation étudiés (sinusal, LVbasal, RVapex ou BIV) avec une moyenne de 84,56±7,19 ms. Finalement, nous avons noté que la stimulation basolatérale procure une fonction cardiaque optimale malgré une durée prolongée du QRS.

Decarboxylative Generation of Carbenes for the Synthesis of N-Heterocyclic Carbene Copper(I) Complexes - Applications in the Oxidative Coupling of 2-Naphthols

Le présent mémoire décrit la synthèse et l’utilité de complexes Cu-NHC. En premier lieu, la synthèse de complexes de cuivre porteurs de ligand(s) de type carbène-N-hétérocyclique (NHC) via une génération décarboxylative de carbènes sera présentée. En effet, de précédents rapports font état de l’utilisation de carboxylates d’imidazol(in)ium en tant que précurseurs carbéniques sous conditions thermolytiques. Ainsi, la présente étude montre l’utilisation de ces espèces zwitterioniques pour la synthèse de complexes de cuivre(I) mono- et bis-NHC comportant divers substituants et contre-ions. Une seconde partie du projet se concentrera sur l’évaluation de complexes Cu-NHC en tant que catalyseurs pour la synthèse de 2,2’-binaphtols via une réaction de couplage oxydatif de naphtols. L’objectif de ce projet de recherche est d’étudier les effets de variations structurales de différents complexes Cu-NHC afin de construire un processus catalytique plus efficace. Les effets de la structure du catalyseur sur la réaction de couplage ont été évalués en variant son contre-ion, le nombre de ligands NHC se coordonnant au cuivre, ainsi que la nature des substituants du ligand.

Monoacylglycerol as a metabolic coupling factor in glucose-stimulated insulin secretion

Les cellules beta pancréatiques sécrètent l’insuline lors d’une augmentation post-prandiale du glucose dans le sang. Ce processus essentiel est contrôlé par des facteurs physiologiques, nutritionnels et pathologiques. D’autres sources d’énergie, comme les acides aminés (leucine et glutamine) ou les acides gras potentialisent la sécrétion d’insuline. Une sécrétion d’insuline insuffisante au besoin du corps déclanche le diabète. Le rôle que joue l’augmentation du calcium intracellulaire et les canaux K+/ATP dans la sécrétion d’insuline est bien connu. Bien que le mécanisme exact de la potentialisation de la sécrétion d’insuline par les lipides est inconnu, le cycle Glycérolipides/Acides gras (GL/FFA) et son segment lipolytique ont été reconnu comme un composant essentiel de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline. Le diacylglycérol, provenant de la lipolyse, a été proposé comme un signal lipidique important d’amplification. Cependant, l’hydrolyse des triglycérides et des diacylglycérides a été démontrée essentielle pour la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, en suggérant un rôle du monoacylglycérol (MAG) dans ce processus. Dans cette étude, on démontre que la réduction de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, lors d’une inhibition de la lipolyse, est restaurée par l’addition de MAG. Dans les cellules beta pancréatiques, le niveau de MAG augmente en présence des concentrations élevées du glucose, et également lorsqu’on inhibe l’enzyme MAG hydrolase abhydrolase-6 (ABHD6) avec l’inhibiteur spécifique WWL70. L’analyse lipidomique a démontré qu’après la stimulation des cellules beta pancréatiques avec le glucose et aussi avec le WWL70, l’espèce la plus accumulée de MAG était le 1-stearoylglycérol (1-SG). L’addition de 1-SG, de 1-palmitoylglycérol (1-PG) ou de WWL70 augmente la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, et cette augmentation est indépendante de la génération de acides gras à partir de MAG. Cela suggère que le MAG est un signal lipidique pour la potentialisation de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. De plus, la surexpression du gène d’ABHD6 dans les cellules INS832/13 cause une réduction de la sécrétion d’insuline, due probablement à la diminution des niveaux intracellulaire de MAG. Avec le but de comprendre le mécanisme moléculaire impliqué dans la potentialisation de la sécrétion d’insuline par le MAG, on a bloqué l’action du récepteur vanilloid-1 (TRPV1) liant le MAG par l’agent pharmacologiste, AMG9810. Le traitement des cellules beta pancréatique par AMG9810 entraîne une diminution de la potentialisation de la sécrétion de l’insuline induite par le MAG. Il est a noter que le MAG pourrait activer TRPV1 par une liaison physique dans la membrane cellulaire interne; ce qui entraînerai l’entrée du calcium dans la cellule, et ensuite la stimulation de l’exocytose des granules à insuline. En soutien de cette hypothèse, on a trouvé une diminution du calcium intracellulaire lorsqu’on traite au AMG9810 des cellules beta pancréatique de rat (provenant des îlots dispersés) stimulées au glucose et au WWL70. L’ensemble des résultats suggère que le MAG est un médiateur de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. Vu que l’inhibition pharmacologique d’ABHD6 augmente la sécrétion d’insuline, on pourra conclure que cette enzyme représente une cible thérapeutique potentielle dans le développement des médicaments anti-diabétiques, visant une augmentation de la sécrétion d’insuline.

Optimization Studies to Improve MSC-based Cardiac Cell Therapy : Cytokine Preconditioning and Nanoparticle Coupling

Contexte: La cardiopathie ischémique (IHD) reste une cause majeure de mortalité en Amérique du Nord. La thérapie cellulaire cardiaque (CCT) a émergé comme une thérapie prometteuse pour aider à guérir certaines malades cardiaques. Parmi les cellulaires avec propriétés pluripotentes, les cellules stromales mésenchymateuses (MSC) sont prometteuses. Cependant, plusieurs questions demeurent non résolues et certaines défis empêchent l'application clinique de la CCT se dans l'IHD, tels que le faible taux de rétention cellulaire in situ, le suivi des cellules in vivo post-implantation et post-acheminements et l`apoptose. Ici, le traitement préliminaire des MSC avec des facteurs de croissance et leur couplage avec des nanoparticules (NP) seront étudiés comme des méthodes pour optimiser MSC. Méthodes: Des MSCs provenant du rat (rMSC) et du cochon (pMSC) ont été isolés à partir de moelle osseuse. Les rMSC ont été préconditionnées avec SDF-1a, TSG-6 et PDGF-BB, et ensuite soumises à une hypoxie, une privation de sérum et a un stress oxydatif. Des études de cicatrisation ont également été effectués avec rMSCs préconditionnées. En parallèle, de nouvelles NP ferromagnétiques liées aux silicones ont été synthétisées. Les NPs ont été couplées aux pMSCs suivant leur fonctionnalisation avec l`anticorps, CD44, un antigène de surface du MSC bien connu. Par la suite, les études de biocompatibilité ont été réalisées sur pMSC-NP et en incluant des tests des processus cellulaires tels que la migration, l'adhésion, la prolifération et les propriétés de la différenciation. Résultats: Parmi toutes les cytokines testées, PDGF-BB a démontré la plus grande capacité à améliorer la survie de MSC dans des conditions d'hypoxie, de privation de sérum et en reponse au stress oxydatif. La conjugaison de NP a atténué la migration et la prolifération des pMSCs, mais n`a pas changé leur capacité de différenciation. Enfin, la complexe du MSC-NP est détectable par IRM. Conclusion: Nos données suggèrent que de nouvelles stratégies, telles que traitement préliminaire de PDGF-BB et le couplage des nanoparticules ferromagnétiques, peuvent être considérés comme des avenues prometteuse pour optimiser les MSCs pour la CCT.

Effect of Silane Coupling Agent on Cure Characteristics and Mechanical Properties of Nitrile Rubber/Reclaimed Rubber Blend

Blends of nitrile rubber and reclaimed rubber containing different levels of a coupling agent, Si 69 (bis(3- triethoxysilyl propyl)(tetrasulphide) were prepared and the cure characteristic's and mechanical properties were studied. Optimum loading of Si-69 was found to be a function of blend ratio. 3 phi- of Si 69 in a 70:30. Blend was found to be the optimum combination with respect to the mechanical properties. The rate and state of cure were also affected bv the conp/ing agent. Tensile strength, tear strength and abrasion resistance were improved in the presence of coupling agent. While the state of cure improved, the cure rate and scorch time decreased with increasing silane content. Ageing studies showed that the blends containing the coupling agent were inferior to the unmodified blends.

Effect of Silane Coupling Agent on Cure Characteristics and Mechanical Properties of Chloroprene Rubber/Reclaimed Rubber Blend

Chloroprene rubber was blended with whole tire reclaimed rubber (WTR) in presence of different levels of a coupling agent Si69 [bis- (3-(triethoxysilyl)propy1)tetrasuIfide] and the cure characteristics and mechanical properties were studied. The rate and state of cure were also affected by the coupling agent. While the cure time was increased, the cure rate and scorch time were decreased with increasing silane content. Tensile strength, tear strength, and abrasion resistance were improved in the presence of coupling agent. Compression set and resilience were adversely affected in presence of silane-coupling agent.Aging studies showed that the blends containing the coupling agent were inferior to the unmodified blends.

Salting coefficient of hydroxybenzoic acids

The Setschenow parameter and thermodynamic parameters of transfer of 2- and 4- hydroxybenzoic acids from water to salt solutions have been reported. The data have been rationalised by considering the structure breaking effects of the ions of the salts, the localized hydrolysis model, the internal pressure theory and the theory of water structure due to Symons.

Improved Loaded Quality Factor of Cavity Resonators with Cross lris Coupling

The performance of circular, rectangular and cross irises for the coupling of microwave power to rectangular waveguide cavity resonators is discussed. For the measurement of complex permittivity of materials using cavity perturbation techniques, rectangular cavities with high Q-factors are required. Compared to the conventional rectangular and circular irises, the cross Iris coupling structure provides very high loaded quality factor for all the resonant frequencies. The proposes cross iris coupling structure enhances the accuracy of complex permittivity measurements.