Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

Biochemical mechanisms involved in pulmonary hypo-alveolarization induced by peroxides contaminating parenteral nutrition in newborn guinea pig

La dysplasie broncho-pulmonaire (DBP), caractérisée par un défaut de l’alvéolarisation, est une complication pathologique associée à un stress oxydant chez le nouveau-né prématuré. La DBP est présente chez près de 50 % des nouveau-nés de moins de 29 semaines de gestation. La nutrition parentérale (NP) que ces nouveau-nés reçoivent pour cause d’immaturité gastro-intestinale est une source importante de stress oxydant. En effet, leur NP est contaminée par des peroxydes, dont l’ascorbylperoxyde qui est une forme peroxydée du déshydroascorbate. La génération des peroxydes est catalysée par la lumière ambiante. La photoprotection de la NP, quoique difficile d’application en clinique, est associée à une diminution de l’incidence de la DBP chez les enfants prématurés. Chez l’animal nouveau-né, la photoprotection de la NP est associée à un meilleur développement alvéolaire. Ainsi, nous émettons l’hypothèse que l’ascorbylperoxide infusé avec la NP cause la perte d’alvéoles suite à une apoptose exagérée induite par l’oxydation du potentiel redox du glutathion. Cette oxydation du potentiel redox serait occasionnée par l’inhibition de la transformation hépatique de la méthionine en cystéine, menant à une diminution de la synthèse de glutathion au foie et dans les tissus tels que les poumons. La confirmation de cette hypothèse suggérera qu’un ajout de glutathion dans la NP permettra une meilleure détoxification de l’ascorbylperoxide par l’action de la glutathion peroxydase, et préviendra l’oxydation du potentiel redox et ainsi, la perte d'alvéoles par apoptose. Objectifs : Le but de mon projet de recherche est de comprendre les mécanismes biochimiques liant la NP et le développement de la DBP chez le nouveau-né prématuré et de proposer une alternative nutritionnelle prévenant le développement de cette complication fréquemment observée dans cette population. Les objectifs spécifiques sont : 1) d’évaluer l’impact, au poumon, de l’infusion de l’ascorbylperoxyde sur l’axe métabolique potentiel redox du glutathion - apoptose - le développement alvéolaire; 2) d’étudier l’impact de l’ascorbylperoxyde et du potentiel redox sur l’activité hépatique de la méthionine adénosyltransférase (MAT), première enzyme de la cascade métabolique transformant la méthionine en cystéine; et 3) de tenter de prévenir l’impact négatif de la NP ou de l’infusion d’ascorbylperoxyde sur le poumon en améliorant le statut en glutathion. Méthodes: Par un cathéter fixé dans la jugulaire, des cochons d’Inde de trois jours de vie (n = 8 par groupe) ont reçu en continu durant 4 jours une NP ou une solution de base (dextrose + NaCl) enrichie des différentes molécules à l’essai. Le premier objectif a été atteint en enrichissant la solution de base en ascorbylperoxyde à 0, 20, 60 et 180 μM. Ces solutions contenaient ou non 350 μM H2O2 pour se rapprocher des conditions cliniques. Le second objectif a été atteint en investiguant les mécanismes d’inhibition de la MAT dans des animaux infusés ou non avec des solutions contenant la solution de base, des peroxydes, du glutathion et la NP (dextrose + acides aminés + multivitamines + lipides). Le troisième objectif a été atteint en ajoutant ou non à une solution d’ascorbylperoxide ou à la NP 10 μM de glutathion (GSSG), afin d’obtenir une concentration plasmatique normale de glutathion. Après 4 jours, les poumons étaient prélevés et traités pour la détermination de GSH et GSSG par électrophorèse capillaire, le potentiel redox était calculé selon l'équation de Nernst et le niveau de caspase-3 actif (marqueur d’apoptose) par Western blot et l’index d’alvéolarisation quantifié par le nombre d’interceptes entre des structures histologiques et une droite calibrée. Les données étaient comparées par ANOVA, les effets étaient considérés comme significatifs si le p était inférieur à 0,05. Résultats: L’infusion de l’ascorbylperoxyde, indépendamment du H2O2, a induit une hypoalvéolarisation, une activation de la caspase-3 et une oxydation du potentiel redox de manière dose-dépendante. Ces effets ont été empêchés par l’ajout de GSSG à la NP ou à la solution d’ascorbylperoxyde (180 M). L’ascorbylperoxyde et le H2O2 ont inhibé l’activité de MAT tandis qu’elle était linéairement modulée par la valeur du potentiel redox hépatique. Conclusion : Nos résultats suggèrent que l’ascorbylperoxyde est l’agent actif de la NP conduisant au développement de la DBP. Ainsi la correction des bas niveaux de glutathion induits par les peroxydes de la NP favorise la détoxification des peroxydes et la correction du potentiel redox pulmonaire ; ce qui a protégé les poumons des effets délétères de la NP en outrepassant l’inhibition de la MAT hépatique. Nos résultats sont d'une grande importance car ils donnent de l'espoir pour une prévention possible de la DBP.

La stimulation de la cétogenèse par la prise de différents suppléments alimentaires : carnitine, leucine, butyrate et monoglycéride d’octanoate

Introduction : Un hypométabolisme du glucose au cerveau peut apparaître des décennies avant le diagnostic de maladie d’Alzheimer. Pourtant, le métabolisme des cétones, le carburant alternatif principal au glucose, n’est pas altéré, autant chez les personnes plus âgées que chez les personnes atteintes de la maladie d’Alzheimer. Les méthodes connues (diète cétogène, jeûne, huile de triglycérides de moyennes chaînes) pour augmenter la production de cétones comportent leurs inconvénients. L’objectif de ces projets était de vérifier l’efficacité de produits commerciaux vendus à cet effet et d’évaluer d’autres molécules qui pourraient être utilisées pour leur propriété cétogène. Ce sont des suppléments alimentaires pouvant servir de substrat pour la cétogenèse (butyrate, monoglycéride d’octanoate (O-MAG), leucine) ou de facilitateur du transport des acides gras (carnitine). Méthodes : Pour ce faire, les participants devaient se présenter au laboratoire pour plusieurs demi-journées d’étude d’une durée de 4 heures. Lors de ces journées, un des suppléments leur était servi avec un déjeuner et des prises de sang étaient effectuées toutes les 30 minutes. Résultats : Le produit commercial contenant des MCT, le butyrate, l’O-MAG et la leucine ont permis d’augmenter respectivement les concentrations maximales en cétones plasmatiques de 568, 226, 67 et 70 µmol/L (p≤0,05) par rapport au contrôle. De plus, la concentration plasmatique en octanoate était corrélée significativement avec la concentration sanguine d’acétoacétate (r=0,85 ; p <0,0001) et de β-hydroxybutyrate (r=0,58 ; p=0,01). L’aire sous la courbe par gramme de produit ingéré montre que le butyrate était le supplément cétogène le plus efficace et était plus cétogène que le produit commercial, l’O-MAG et la leucine (p=0,009). Discussion : Le butyrate était 3 fois plus cétogène que tous les autres suppléments testés. Par contre, son ingestion a causé quelques effets secondaires à certains participants. La leucine a été le seul supplément à ne créer aucun inconfort chez les participants. Il faudrait donc étudier la possibilité de combiner plusieurs molécules dans un supplément chimiquement pensé pour être le plus efficace possible et pour être intéressant lors d’une utilisation quotidienne.

Concentration synoviale et plasmatique de diclofénac après son utilisation topique et orale chez le cheval

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Elevated concentration of TNF-a induces trophoblast differentiation in mouse blastocyst outgrowths

Elevated expression of tumour necrosis factora (TNF-a) is associated with adverse pregnancy outcome. This study has examined the expression of TNF-a and its receptors (TNF-Rs) by mouse blastocysts and blastocyst outgrowths from day 4 to 9.5 of pregnancy and investigated the effects of elevated TNF-a on the inner cell mass (ICM) and trophoblast cells of blastocyst outgrowths. RTPCR demonstrated TNF-a mRNA expression from day 7.5 to 9.5, TNF-R1 from day 6.5 to 9.5 and TNF-R2 from day 5.5 to 7.5 of pregnancy, and in situ hybridisation revealed the trophoblast giant cells (TGCs) of the early placenta as the site of TNF-a expression. Day 4 blastocysts were cultured in a physiologically high concentration of TNF-a (100 ng/ml) for 72 h to the outgrowth stage and then compared to blastocysts cultured in media alone. TNF-a-treated blastocyst outgrowths exhibited a significant reduction in ICM cells (mean € SD 23.90€10.42 vs 9.37€7.45, t-test, P<0.0001) with no significant change in the numbers of trophoblast cells (19.97€8.14 vs 21.73€7.79, t-test, P=0.39). Within the trophoblast cell population, the TNF-a-treated outgrowths exhibited a significant increase in multinucleated cells (14.10€5.53 vs 6.37€5.80, t-test, P<0.0001) and a corresponding significant decrease in mononucleated cells (5.87€3.60 vs 15.37€5.87, t-test, P<0.0001). In summary, this study describes the expression of TNF-a and its receptors during the peri-implantation period in the mouse. It also reports that elevated TNF-a restricts ICM proliferation in the blastocyst and changes the ratio of mononucleated to multinucleated trophoblast cells. These findings suggest a mechanism by which increased

Airborne particulate matter at a bus station : concentration levels and governing parameters

Traffic emissions are an important contributor to ambient air pollution, especially in large cities featuring extensive and high density traffic networks. Bus fleets represent a significant part of inner city traffic causing an increase in exposure to general public, passengers and drivers along bus routes and at bus stations. Limited information is available on quantification of the levels, and governing parameters affecting the air pollution exposure at bus stations. The presented study investigated the bus emissions-dominated ambient air in a large, inner city bus station, with a specific focus on submicrometer particles. The study’s objectives were (i) quantification of the concentration levels; (ii) characterisation of the spatio-temporal variation; (iii) identification of the parameters governing the emissions levels at the bus station and (iv) assessment of the relationship between particle concentrations measured at the street level (background) and within the bus station. The results show that up to 90% of the emissions at the station are ultrafine particles (smaller than 100 nm), with the concentration levels up to 10 times the value of urban ambient air background (annual) and up to 4 times the local ambient air background. The governing parameters affecting particle concentration at the station were bus flow rate and meteorological conditions (wind velocity). Particle concentration followed a diurnal trend, with an increase in the morning and evening, associated with traffic rush hours. Passengers’ exposure could be significant compared to the average outdoor and indoor exposure levels.

A pilot study on the effect of indoor particle sources on indoor particle concentration in residential houses

Characterization of indoor particle sources from 14 residential houses in Brisbane, Australia, was performed. The approximation of PM2.5 and the submicrometre particle number concentrations were measured simultaneously for more than 48 h in the kitchen of all the houses by using a photometer (DustTrak) and a condensation particle counter (CPC), respectively. From the real time indoor particle concentration data and a diary of indoor activities, the indoor particle sources were identified. The study found that among the indoor activities recorded in this study, frying, grilling, stove use, toasting, cooking pizza, smoking, candle vaporizing eucalyptus oil and fan heater use, could elevate the indoor particle number concentration levels by more than five times. The indoor approximation of PM2.5 concentrations could be close to 90 times, 30 times and three times higher than the background levels during grilling, frying and smoking, respectively.

Determination of particle concentration in the breathing zone for four different types of office ventilation systems

Many factors affect the airflow patterns, thermal comfort, contaminant removal efficiency and indoor air quality at individual workstations in office buildings. In this study, four ventilation systems were used in a test chamber designed to represent an area of a typical office building floor and reproduce the real characteristics of a modern office space. Measurements of particle concentration and thermal parameters (temperature and velocity) were carried out for each of the following types of ventilation systems: a) conventional air distribution system with ceiling supply and return; b) conventional air distribution system with ceiling supply and return near the floor; c) underfloor air distribution system; and d) split system. The measurements aimed to analyse the particle removal efficiency in the breathing zone and the impact of particle concentration on an individual at the workstation. The efficiency of the ventilation system was analysed by measuring particle size and concentration, ventilation effectiveness and the Indoor/Outdoor ratio. Each ventilation system showed different airflow patterns and the efficiency of each ventilation system in the removal of the particles in the breathing zone showed no correlation with particle size and the various methods of analyses used.

On-road ultrafine particle concentration in the M5 East road tunnel, Sydney, Australia

The human health effects following exposure to ultrafine (<100nm) particles (UFPs) produced by fuel combustion, while not completely understood, are generally regarded as detrimental. Road tunnels have emerged as locations where maximum exposure to these particles may occur for the vehicle occupants using them. This study aimed to quantify and investigate the determinants of UFP concentrations in the 4km twin-bore (eastbound and westbound) M5 East tunnel in Sydney, Australia. Sampling was undertaken using a condensation particle counter (CPC) mounted in a vehicle traversing both tunnel bores at various times of day from May through July, 2006. Supplementary measurements were conducted in February, 2008. Over three hundred transects of the tunnel were performed, and these were distributed evenly between the bores. Additional comparative measurements were conducted on a mixed route comprising major roads and shorter tunnels, all within Sydney. Individual trip average UFP concentrations in the M5 East tunnel bores ranged from 5.53 × 104 p cm-3 to 5.95 × 106 p cm-3. Data were sorted by hour of capture, and hourly median trip average (HMA) UFP concentrations ranged from 7.81 × 104 p cm-3 to 1.73 × 106 p cm-3. Hourly median UFP concentrations measured on the mixed route were between 3.71 × 104 p cm-3 and 1.55 × 105 p cm-3. Hourly heavy diesel vehicle (HDV) traffic volume was a very good determinant of UFP concentration in the eastbound tunnel bore (R2 = 0.87), but much less so in the westbound bore (R2 = 0.26). In both bores, the volume of passenger vehicles (i.e. unleaded gasoline-powered vehicles) was a significantly poorer determinant of particle concentration. When compared with similar studies reported previously, the measurements described here were among the highest recorded concentrations, which further highlights the contribution road tunnels may make to the overall UFP exposure of vehicle occupants.

Velocity and Concentration field of discharge from a boat propeller

Two-stroke outboard boat engines using total loss lubrication deposit a significant proportion of their lubricant and fuel directly into the water. The purpose of this work is to document the velocity and concentration field characteristics of a submerged swirling water jet emanating from a propeller in order to provide information on its fundamental characteristics. Measurements of the velocity and concentration field were performed in a turbulent jet generated by a model boat propeller (0.02 m diameter) operating at 1500 rpm and 3000 rpm. The measurements were carried out in the Zone of Established Flow up to 50 propeller diameters downstream of the propeller. Both the mean axial velocity profile and the mean concentration profile showed self-similarity. Further, the stand deviation growth curve was linear. The effects of propeller speed and dye release location were also investigated.

Plasma ATP concentration and venous oxygen content in the forearm during dynamic handgrip exercise

Background: It has been proposed that adenosine triphosphate (ATP) released from red blood cells (RBCs) may contribute to the tight coupling between blood flow and oxygen demand in contracting skeletal muscle. To determine whether ATP may contribute to the vasodilatory response to exercise in the forearm, we measured arterialised and venous plasma ATP concentration and venous oxygen content in 10 healthy young males at rest, and at 30 and 180 seconds during dynamic handgrip exercise at 45% of maximum voluntary contraction (MVC). Results: Venous plasma ATP concentration was elevated above rest after 30 seconds of exercise (P < 0.05), and remained at this higher level 180 seconds into exercise (P < 0.05 versus rest). The increase in ATP was mirrored by a decrease in venous oxygen content. While there was no significant relationship between ATP concentration and venous oxygen content at 30 seconds of exercise, they were moderately and inversely correlated at 180 seconds of exercise (r = -0.651, P = 0.021). Arterial ATP concentration remained unchanged throughout exercise, resulting in an increase in the venous-arterial ATP difference. Conclusions: Collectively these results indicate that ATP in the plasma originated from the muscle microcirculation, and are consistent with the notion that deoxygenation of the blood perfusing the muscle acts as a stimulus for ATP release. That ATP concentration was elevated just 30 seconds after the onset of exercise also suggests that ATP may be a contributing factor to the blood flow response in the transition from rest to steady state exercise.