A comparative analysis of preprocessing techniques of cardiac event series for the study of heart rhythm variability using simulated signals

In the present study, using noise-free simulated signals, we performed a comparative examination of several preprocessing techniques that are used to transform the cardiac event series in a regularly sampled time series, appropriate for spectral analysis of heart rhythm variability (HRV). First, a group of noise-free simulated point event series, which represents a time series of heartbeats, was generated by an integral pulse frequency modulation model. In order to evaluate the performance of the preprocessing methods, the differences between the spectra of the preprocessed simulated signals and the true spectrum (spectrum of the model input modulating signals) were surveyed by visual analysis and by contrasting merit indices. It is desired that estimated spectra match the true spectrum as close as possible, showing a minimum of harmonic components and other artifacts. The merit indices proposed to quantify these mismatches were the leakage rate, defined as a measure of leakage components (located outside some narrow windows centered at frequencies of model input modulating signals) with respect to the whole spectral components, and the numbers of leakage components with amplitudes greater than 1%, 5% and 10% of the total spectral components. Our data, obtained from a noise-free simulation, indicate that the utilization of heart rate values instead of heart period values in the derivation of signals representative of heart rhythm results in more accurate spectra. Furthermore, our data support the efficiency of the widely used preprocessing technique based on the convolution of inverse interval function values with a rectangular window, and suggest the preprocessing technique based on a cubic polynomial interpolation of inverse interval function values and succeeding spectral analysis as another efficient and fast method for the analysis of HRV signals

Nonspecific blockade of vascular free radical signals by methylated arginine analogues

Methylated arginine analogues are often used as probes of the effect of nitric oxide; however, their specificity is unclear and seems to be frequently overestimated. This study analyzed the effects of NG-methyl-L-arginine (L-NMMA) on the endothelium-dependent release of vascular superoxide radicals triggered by increased flow. Plasma ascorbyl radical signals measured by direct electron paramagnetic resonance spectroscopy in 25 rabbits increased by 3.8 ± 0.7 nmol/l vs baseline (28.7 ± 1.4 nmol/l, P<0.001) in response to papaverine-induced flow increases of 121 ± 12%. In contrast, after similar papaverine-induced flow increases simultaneously with L-NMMA infusions, ascorbyl levels were not significantly changed compared to baseline. Similar results were obtained in isolated rabbit aortas perfused ex vivo with the spin trap a-phenyl-N-tert-butylnitrone (N = 22). However, in both preparations, this complete blockade was not reversed by co-infusion of excess L-arginine and was also obtained by N-methyl-D-arginine, thus indicating that it is not related to nitric oxide synthase. L-arginine alone was ineffective, as previously demonstrated for NG-methyl-L-arginine ester (L-NAME). In vitro, neither L-arginine nor its analogues scavenged superoxide radicals. This nonspecific activity of methylated arginine analogues underscores the need for careful controls in order to assess nitric oxide effects, particularly those related to interactions with active oxygen species.

Control of CD4 gene expression: connecting signals to outcomes in T cell development

The control of CD4 gene expression is essential for proper T lymphocyte development. Signals transmitted from the T-cell antigen receptor (TCR) during the thymic selection processes are believed to be linked to the regulation of CD4 gene expression during specific stages of T cell development. Thus, a study of the factors that control CD4 gene expression may lead to further insight into the molecular mechanisms that drive thymic selection. In this review, we discuss the work conducted to date to identify and characterize the cis-acting transcriptional control elements in the CD4 locus and the DNA-binding factors that mediate their function. From these studies, it is becoming clear that the molecular mechanisms controlling CD4 gene expression are very complex and differ at each stage of development. Thus, the control of CD4 expression is subject to many different influences as the thymocyte develops.

Oxidative stress: molecular perception and transduction of signals triggering antioxidant gene defenses

Molecular oxygen (O2) is the premier biological electron acceptor that serves vital roles in fundamental cellular functions. However, with the beneficial properties of O2 comes the inadvertent formation of reactive oxygen species (ROS) such as superoxide (O2·-), hydrogen peroxide, and hydroxyl radical (OH·). If unabated, ROS pose a serious threat to or cause the death of aerobic cells. To minimize the damaging effects of ROS, aerobic organisms evolved non-enzymatic and enzymatic antioxidant defenses. The latter include catalases, peroxidases, superoxide dismutases, and glutathione S-transferases (GST). Cellular ROS-sensing mechanisms are not well understood, but a number of transcription factors that regulate the expression of antioxidant genes are well characterized in prokaryotes and in yeast. In higher eukaryotes, oxidative stress responses are more complex and modulated by several regulators. In mammalian systems, two classes of transcription factors, nuclear factor kB and activator protein-1, are involved in the oxidative stress response. Antioxidant-specific gene induction, involved in xenobiotic metabolism, is mediated by the "antioxidant responsive element" (ARE) commonly found in the promoter region of such genes. ARE is present in mammalian GST, metallothioneine-I and MnSod genes, but has not been found in plant Gst genes. However, ARE is present in the promoter region of the three maize catalase (Cat) genes. In plants, ROS have been implicated in the damaging effects of various environmental stress conditions. Many plant defense genes are activated in response to these conditions, including the three maize Cat and some of the superoxide dismutase (Sod) genes.

A connection between extracellular matrix and hormonal signals during the development of the human fetal adrenal gland

The human adrenal cortex, involved in adaptive responses to stress, body homeostasis and secondary sexual characters, emerges from a tightly regulated development of a zone-specific secretion pattern during fetal life. Its development during fetal life is critical for the well being of pregnancy, the initiation of delivery, and even for an adequate adaptation to extra-uterine life. As early as from the sixth week of pregnancy, the fetal adrenal gland is characterized by a highly proliferative zone at the periphery, a concentric migration accompanied by cell differentiation (cortisol secretion) and apoptosis in the central androgen-secreting fetal zone. After birth, a strong reorganization occurs in the adrenal gland so that it better fulfills the newborn's needs, with aldosterone production in the external zona glomerulosa, cortisol secretion in the zona fasciculata and androgens in the central zona reticularis. In addition to the major hormonal stimuli provided by angiotensin II and adrenocorticotropin, we have tested for some years the hypotheses that such plasticity may be under the control of the extracellular matrix. A growing number of data have been harvested during the last years, in particular about extracellular matrix expression and its putative role in the development of the human adrenal cortex. Laminin, collagen and fibronectin have been shown to play important roles not only in the plasticity of the adrenal cortex, but also in cell responsiveness to hormones, thus clarifying some of the unexplained observations that used to feed controversies.

Periodic mechanical stress activates MEK1/2-ERK1/2 mitogenic signals in rat chondrocytes through Src and PLCγ1

The mitogenic effects of periodic mechanical stress on chondrocytes have been studied extensively but the mechanisms whereby chondrocytes sense and respond to periodic mechanical stress remain a matter of debate. We explored the signal transduction pathways of chondrocyte proliferation and matrix synthesis under periodic mechanical stress. In particular, we sought to identify the role of the MEK1/2-ERK1/2 signaling pathway in chondrocyte proliferation and matrix synthesis following cyclic physiologic mechanical compression. Under periodic mechanical stress, both rat chondrocyte proliferation and matrix synthesis were significantly increased (P < 0.05) and were associated with increases in the phosphorylation of Src, PLCγ1, MEK1/2, and ERK1/2 (P < 0.05). Pretreatment with the MEK1/2-ERK1/2 selective inhibitor, PD98059, and shRNA targeted to ERK1/2 reduced periodic mechanical stress-induced chondrocyte proliferation and matrix synthesis (P < 0.05), while the phosphorylation levels of Src-Tyr418 and PLCγ1-Tyr783 were not inhibited. Proliferation, matrix synthesis and phosphorylation of MEK1/2-Ser217/221 and ERK1/2-Thr202/Tyr204 were inhibited after pretreatment with the PLCγ1 inhibitor U73122 in chondrocytes in response to periodic mechanical stress (P < 0.05), while the phosphorylation site of Src-Tyr418 was not affected. Inhibition of Src activity with PP2 and shRNA targeted to Src abrogated chondrocyte proliferation and matrix synthesis (P < 0.05) and attenuated PLCγ1, MEK1/2 and ERK1/2 activation in chondrocytes subjected to periodic mechanical stress (P < 0.05). These findings suggest that periodic mechanical stress promotes chondrocyte proliferation and matrix synthesis in part through the Src-PLCγ1-MEK1/2-ERK1/2 signaling pathway, which links these three important signaling molecules into a mitogenic cascade.

Kaurene diterpene induces apoptosis in U87 human malignant glioblastoma cells by suppression of anti-apoptotic signals and activation of cysteine proteases

Gliomas are the most common and malignant primary brain tumors in humans. Studies have shown that classes of kaurene diterpene have anti-tumor activity related to their ability to induce apoptosis. We investigated the response of the human glioblastoma cell line U87 to treatment with ent-kaur-16-en-19-oic acid (kaurenoic acid, KA). We analyzed cell survival and the induction of apoptosis using flow cytometry and annexin V staining. Additionally, the expression of anti-apoptotic (c-FLIP and miR-21) and apoptotic (Fas, caspase-3 and caspase-8) genes was analyzed by relative quantification (real-time PCR) of mRNA levels in U87 cells that were either untreated or treated with KA (30, 50, or 70 µM) for 24, 48, and 72 h. U87 cells treated with KA demonstrated reduced viability, and an increase in annexin V- and annexin V/PI-positive cells was observed. The percentage of apoptotic cells was 9% for control cells, 26% for cells submitted to 48 h of treatment with 50 µM KA, and 31% for cells submitted to 48 h of treatment with 70 µM KA. Similarly, in U87 cells treated with KA for 48 h, we observed an increase in the expression of apoptotic genes (caspase-8, -3) and a decrease in the expression of anti-apoptotic genes (miR-21 and c-FLIP). KA possesses several interesting properties and induces apoptosis through a unique mechanism. Further experiments will be necessary to determine if KA may be used as a lead compound for the development of new chemotherapeutic drugs for the treatment of primary brain tumors.

Investigations into the extraction and the determination of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from water by solid-phase extraction and capillary gas chromatography/ mass spectrometry

Factors affecting the detennination of PAHs by capillary GC/MS were studied. The effect of the initial column temperature and the injection solvent on the peak areas and heights of sixteen PAHs, considered as priority pollutants, USillg crosslinked methyl silicone (DB!) and 5% diphenyl, 94% dimethyl, 1% vinyl polysiloxane (DBS) columns was examined. The possibility of using high boiling point alcohols especially butanol, pentanol, cyclopentanol, and hexanol as injection solvents was investigated. Studies were carried out to optimize the initial column temperature for each of the alcohols. It was found that the optimum initial column temperature is dependent on the solvent employed. The peak areas and heights of the PAHs are enhanced when the initial column temperature is 10-20 c above the boiling point of the solvent using DB5 column, and the same or 10 C above the boiling point of the solvent using DB1 column. Comparing the peak signals of the PAHs using the alcohols, p-xylene, n-octane, and nonane as injection solvents, hexanol gave the greatest peak areas and heights of the PAHs particularly the late-eluted peaks. The detection limits were at low pg levels, ranging from 6.0 pg for fluorene t9 83.6 pg for benzo(a)pyrene. The effect of the initial column temperature on the peak shape and the separation efficiency of the PARs was also studied using DB1 and DB5 columns. Fronting or splitting of the peaks was obseIVed at very low initial column temperature. When high initial column temperature was used, tailing of the peaks appeared. Great difference between DB! and.DB5 columns in the range of the initial column temperature in which symmetrical.peaks of PAHs can be obtained is observed. Wider ranges were shown using DB5 column. Resolution of the closely-eluted PAHs was also affected by the initial column temperature depending on the stationary phase employed. In the case of DB5, only the earlyeluted PAHs were affected; whereas, with DB1, all PAHs were affected. An analytical procedure utilizing solid phase extraction with bonded phase silica (C8) cartridges combined with GC/MS was developed to analyze PAHs in water as an alternative method to those based on the extraction with organic solvent. This simple procedure involved passing a 50 ml of spiked water sample through C8 bonded phase silica cartridges at 10 ml/min, dried by passing a gentle flow of nitrogen at 20 ml/min for 30 sec, and eluting the trapped PAHs with 500 Jll of p-xylene at 0.3 ml/min. The recoveries of PAHs were greater than 80%, with less than 10% relative standard deviations of nine determinations. No major contaminants were present that could interfere with the recognition of PAHs. It was also found that these bonded phase silica cartridges can be re-used for the extraction of PAHs from water.

Calculations on a piece of “Long Point, Head Quarters” stationary with the “Long Point Company, Canada” seal

Calculations on a piece of “Long Point, Head Quarters” stationary with the “Long Point Company, Canada” seal. There are land calculations on this sheet, n.d.

Receipt from M.Y. Keating, Books, Stationary and Newspapers, St. Catharines for books

Receipt from M.Y. Keating, Books, Stationary and Newspapers, St. Catharines for books, Dec. 23, 1887.

Markovian Processes, Two-Sided Autoregressions and Finite-Sample Inference for Stationary and Nonstationary Autoregressive Processes.

In this paper, we develop finite-sample inference procedures for stationary and nonstationary autoregressive (AR) models. The method is based on special properties of Markov processes and a split-sample technique. The results on Markovian processes (intercalary independence and truncation) only require the existence of conditional densities. They are proved for possibly nonstationary and/or non-Gaussian multivariate Markov processes. In the context of a linear regression model with AR(1) errors, we show how these results can be used to simplify the distributional properties of the model by conditioning a subset of the data on the remaining observations. This transformation leads to a new model which has the form of a two-sided autoregression to which standard classical linear regression inference techniques can be applied. We show how to derive tests and confidence sets for the mean and/or autoregressive parameters of the model. We also develop a test on the order of an autoregression. We show that a combination of subsample-based inferences can improve the performance of the procedure. An application to U.S. domestic investment data illustrates the method.

Time Reversibility of Stationary Regular Finite State Markov Chains

We propose an alternate parameterization of stationary regular finite-state Markov chains, and a decomposition of the parameter into time reversible and time irreversible parts. We demonstrate some useful properties of the decomposition, and propose an index for a certain type of time irreversibility. Two empirical examples illustrate the use of the proposed parameter, decomposition and index. One involves observed states; the other, latent states.

Non-negative matrix decomposition approaches to frequency domain analysis of music audio signals

On étudie l’application des algorithmes de décomposition matricielles tel que la Factorisation Matricielle Non-négative (FMN), aux représentations fréquentielles de signaux audio musicaux. Ces algorithmes, dirigés par une fonction d’erreur de reconstruction, apprennent un ensemble de fonctions de base et un ensemble de coef- ficients correspondants qui approximent le signal d’entrée. On compare l’utilisation de trois fonctions d’erreur de reconstruction quand la FMN est appliquée à des gammes monophoniques et harmonisées: moindre carré, divergence Kullback-Leibler, et une mesure de divergence dépendente de la phase, introduite récemment. Des nouvelles méthodes pour interpréter les décompositions résultantes sont présentées et sont comparées aux méthodes utilisées précédemment qui nécessitent des connaissances du domaine acoustique. Finalement, on analyse la capacité de généralisation des fonctions de bases apprises par rapport à trois paramètres musicaux: l’amplitude, la durée et le type d’instrument. Pour ce faire, on introduit deux algorithmes d’étiquetage des fonctions de bases qui performent mieux que l’approche précédente dans la majorité de nos tests, la tâche d’instrument avec audio monophonique étant la seule exception importante.

Analysis of the esophagogastric junction using the 3D high resolution manometry

Contexte & Objectifs : La manométrie perfusée conventionnelle et la manométrie haute résolution (HRM) ont permis le développement d’une variété de paramètres pour mieux comprendre la motilité de l'œsophage et quantifier les caractéristiques de la jonction œsophago-gastrique (JOG). Cependant, l'anatomie de la JOG est complexe et les enregistrements de manométrie détectent à la fois la pression des structures intrinsèques et des structures extrinsèques à l'œsophage. Ces différents composants ont des rôles distincts au niveau de la JOG. Les pressions dominantes ainsi détectées au niveau de la JOG sont attribuables au sphincter œsophagien inférieur (SOI) et aux piliers du diaphragme (CD), mais aucune des technologies manométriques actuelles n’est capable de distinguer ces différents composants de la JOG. Lorsqu’on analyse les caractéristiques de la JOG au repos, celle ci se comporte avant tout comme une barrière antireflux. Les paramètres manométriques les plus couramment utilisés dans ce but sont la longueur de la JOG et le point d’inversion respiratoire (RIP), défini comme le lieu où le pic de la courbe de pression inspiratoire change de positif (dans l’abdomen) à négatif (dans le thorax), lors de la classique manœuvre de « pull-through ». Cependant, l'importance de ces mesures reste marginale comme en témoigne une récente prise de position de l’American Gastroenterology Association Institute (AGAI) (1) qui concluait que « le rôle actuel de la manométrie dans le reflux gastro-œsophagien (RGO) est d'exclure les troubles moteurs comme cause des symptômes présentés par la patient ». Lors de la déglutition, la mesure objective de la relaxation de la JOG est la pression de relaxation intégrée (IRP), qui permet de faire la distinction entre une relaxation normale et une relaxation anormale de la JOG. Toutefois, puisque la HRM utilise des pressions moyennes à chaque niveau de capteurs, certaines études de manométrie laissent suggérer qu’il existe une zone de haute pression persistante au niveau de la JOG même si un transit est mis en évidence en vidéofluoroscopie. Récemment, la manométrie haute résolution « 3D » (3D-HRM) a été développée (Given Imaging, Duluth, GA) avec le potentiel de simplifier l'évaluation de la morphologie et de la physiologie de la JOG. Le segment « 3D » de ce cathéter de HRM permet l'enregistrement de la pression à la fois de façon axiale et radiale tout en maintenant une position fixe de la sonde, et évitant ainsi la manœuvre de « pull-through ». Par conséquent, la 3D-HRM devrait permettre la mesure de paramètres importants de la JOG tels que sa longueur et le RIP. Les données extraites de l'enregistrement fait par 3D-HRM permettraient également de différencier les signaux de pression attribuables au SOI des éléments qui l’entourent. De plus, l’enregistrement des pressions de façon radiaire permettrait d’enregistrer la pression minimale de chaque niveau de capteurs et devrait corriger cette zone de haute pression parfois persistante lors la déglutition. Ainsi, les objectifs de ce travail étaient: 1) de décrire la morphologie de la JOG au repos en tant que barrière antireflux, en comparant les mesures effectuées avec la 3D-HRM en temps réel, par rapport à celle simulées lors d’une manœuvre de « pull-through » et de déterminer quelles sont les signatures des pressions attribuables au SOI et au diaphragme; 2) d’évaluer la relaxation de la JOG pendant la déglutition en testant l'hypothèse selon laquelle la 3D-HRM permet le développement d’un nouveau paradigme (appelé « 3D eSleeve ») pour le calcul de l’IRP, fondé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteur de pression le long de la JOG. Ce nouveau paradigme sera comparé à une étude de transit en vidéofluoroscopie pour évaluer le gradient de pression à travers la JOG. Méthodes : Nous avons utilisé un cathéter 3D-HRM, qui incorpore un segment dit « 3D » de 9 cm au sein d’un cathéter HRM par ailleurs standard. Le segment 3D est composé de 12 niveaux (espacés de 7.5mm) de 8 capteurs de pression disposés radialement, soit un total de 96 capteurs. Neuf volontaires ont été étudiés au repos, où des enregistrements ont été effectués en temps réel et pendant une manœuvre de « pull-through » du segment 3D (mobilisation successive du cathéter de 5 mm, pour que le segment 3D se déplace le long de la JOG). Les mesures de la longueur du SOI et la détermination du RIP ont été réalisées. La longueur de la JOG a été mesurée lors du « pull-through » en utilisant 4 capteurs du segment 3D dispersés radialement et les marges de la JOG ont été définies par une augmentation de la pression de 2 mmHg par rapport à la pression gastrique ou de l’œsophage. Pour le calcul en temps réel, les limites distale et proximale de la JOG ont été définies par une augmentation de pression circonférentielle de 2 mmHg par rapport à la pression de l'estomac. Le RIP a été déterminée, A) dans le mode de tracé conventionnel avec la méthode du « pull-through » [le RIP est la valeur moyenne de 4 mesures] et B) en position fixe, dans le mode de représentation topographique de la pression de l’œsophage, en utilisant l’outil logiciel pour déterminer le point d'inversion de la pression (PIP). Pour l'étude de la relaxation de la JOG lors de la déglutition, 25 volontaires ont été étudiés et ont subi 3 études de manométrie (10 déglutitions de 5ml d’eau) en position couchée avec un cathéter HRM standard et un cathéter 3D-HRM. Avec la 3D-HRM, l’analyse a été effectuée une fois avec le segment 3D et une fois avec une partie non 3D du cathéter (capteurs standard de HRM). Ainsi, pour chaque individu, l'IRP a été calculée de quatre façons: 1) avec la méthode conventionnelle en utilisant le cathéter HRM standard, 2) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment standard du cathéter 3D-HRM, 3) avec la méthode conventionnelle en utilisant le segment « 3D » du cathéter 3D-HRM, et 4) avec le nouveau paradigme (3D eSleeve) qui recueille la pression minimale de chaque niveau de capteurs (segment 3D). Quatorze autres sujets ont subi une vidéofluoroscopie simultanée à l’étude de manométrie avec le cathéter 3D-HRM. Les données de pression ont été exportés vers MATLAB ™ et quatre pressions ont été mesurées simultanément : 1) la pression du corps de l’œsophage, 2cm au-dessus de la JOG, 2) la pression intragastrique, 3) la pression radiale moyenne de la JOG (pression du eSleeve) et 4) la pression de la JOG en utilisant la pression minimale de chaque niveau de capteurs (pression du 3D eSleeve). Ces données ont permis de déterminer le temps permissif d'écoulement du bolus (FPT), caractérisé par la période au cours de laquelle un gradient de pression existe à travers la JOG (pression œsophagienne > pression de relaxation de la JOG > pression gastrique). La présence ou l'absence du bolus en vidéofluoroscopie et le FPT ont été codés avec des valeurs dichotomiques pour chaque période de 0,1 s. Nous avons alors calculé la sensibilité et la spécificité correspondant à la valeur du FPT pour la pression du eSleeve et pour la pression du 3D eSleeve, avec la vidéofluoroscopie pour référence. Résultats : Les enregistrements avec la 3D-HRM laissent suggérer que la longueur du sphincter évaluée avec la méthode du « pull-through » était grandement exagéré en incorporant dans la mesure du SOI les signaux de pression extrinsèques à l’œsophage, asymétriques et attribuables aux piliers du diaphragme et aux structures vasculaires. L’enregistrement en temps réel a permis de constater que les principaux constituants de la pression de la JOG au repos étaient attribuables au diaphragme. L’IRP calculé avec le nouveau paradigme 3D eSleeve était significativement inférieur à tous les autres calculs d'IRP avec une limite supérieure de la normale de 12 mmHg contre 17 mmHg pour l’IRP calculé avec la HRM standard. La sensibilité (0,78) et la spécificité (0,88) du 3D eSleeve étaient meilleurs que le eSleeve standard (0,55 et 0,85 respectivement) pour prédire le FPT par rapport à la vidéofluoroscopie. Discussion et conclusion : Nos observations suggèrent que la 3D-HRM permet l'enregistrement en temps réel des attributs de la JOG, facilitant l'analyse des constituants responsables de sa fonction au repos en tant que barrière antireflux. La résolution spatiale axiale et radiale du segment « 3D » pourrait permettre de poursuivre cette étude pour quantifier les signaux de pression de la JOG attribuable au SOI et aux structures extrinsèques (diaphragme et artéfacts vasculaires). Ces attributs du cathéter 3D-HRM suggèrent qu'il s'agit d'un nouvel outil prometteur pour l'étude de la physiopathologie du RGO. Au cours de la déglutition, nous avons évalué la faisabilité d’améliorer la mesure de l’IRP en utilisant ce nouveau cathéter de manométrie 3D avec un nouveau paradigme (3D eSleeve) basé sur l’utilisation de la pression radiale minimale à chaque niveau de capteurs de pression. Nos résultats suggèrent que cette approche est plus précise que celle de la manométrie haute résolution standard. La 3D-HRM devrait certainement améliorer la précision des mesures de relaxation de la JOG et cela devrait avoir un impact sur la recherche pour modéliser la JOG au cours de la déglutition et dans le RGO.